Scientific activities

Бозон Хиггса оказался не таким, как его представляли физики

horeca-service — Wed, 04 Jul 2012 01:22:59 GMT

БЕРН, 3 июля. Ученые официально объявили об открытии новой частицы. Не исключено, что речь идет о бозоне Хиггса. К такому выводу физики пришли после серии экспериментов на Большом адронном коллайдере. Сегодня специалисты выполнили обещание представить неуловимую частицу.

"Сейчас мы действительно наблюдаем новую частицу. У нас есть достаточно сильное свидетельство, чтобы говорить об открытии", — заявил сегодня официальный представитель Европейской организации ядерных исследований. По его словам, эта частица очень похожа по своим свойствам на бозон Хиггса.

Бозон Хиггса — последний недостающий элемент в так называемой Стандартной модели, которая объединяет все виды взаимодействий, кроме гравитационного, то есть сильное, слабое и электромагнитное.

Об открытии бозона, как и было анонсировано накануне, объявили сегодня во время научного семинара в штаб-квартире ЦЕРНа в Женеве.

По мнению ученых, обнаружение этой частицы должно стать крупнейшим открытием в области знаний о законах устройства вселенной за последние десятилетия.

О том, что исследователи, работающие с Большим адронным коллайдером (БАК), смогли обнаружить бозон Хиггса, сообщалось не раз. Но о полноценном научном открытии никто официально не заявлял.

Бозон Хиггса сообщает массу частицам, составляющим атомы, из которых, в свою очередь, состоит все, что есть во Вселенной — от планет до людей. Существование бозона Хиггса было предсказано в 1964 году физиком Питером Хиггсом из Эдинбургского университета.

БАК на околосветовых скоростях сталкивает между собой пучки протонов, благодаря чему воссоздаются условия, существовавшие через доли секунды после Большого взрыва. Согласно рабочей теории, за каждый триллион столкновений возникает несколько бозонов Хиггса. Эти частицы очень неустойчивы и быстро разрушаются. Предполагается, что следы их распада как раз и являются поддающимся наблюдению свидетельством существования бозона Хиггса.

Подробнее:http://www.rosbalt.ru/style/2012/07/03/1006759.html

Догрелись до Гиннесса

horeca-service — Wed, 04 Jul 2012 01:20:51 GMT

"Российская газета" - Федеральный выпуск №5823 (150)

Текст: Сергей Деменко

В Книгу рекордов Гиннесса можно заносить новое достижение - "Самая высокая температура, полученная искусственным способом". Рекорд принадлежит физикам из Брукхейвенской национальной лаборатории (США). Им удалось получить вещество, разогретое до 4 триллионов градусов (в 250 000 раз горячее Солнца). Для этого на коллайдере RHIC ученые сталкивали ионы золота. Цель эксперимента - получить кварк-глюонную плазму.

Она существовала в первые микросекунды после Большого взрыва. Если сегодня кварки и глюоны заключены внутри протонов и нейтронов, то в первый момент рождения Вселенной они были слишком горячи, чтобы соединяться между собой. Ученые считают, что частицы находились в состоянии кварк-глюонного "супа". Сейчас нечто подобное может существовать в центрах так называемых нейтронных звезд. Они настолько плотные, что кусочек с булавочную головку может весить как тысячи огромных самолетов.

комментарий

Виктор Саврин, доктор физико-математических наук, заместитель директора НИИ ядерной физики МГУ:

- С одной стороны, такая температура, конечно, поражает. Но с другой - надо четко понимать, что это самая высокая температура из тех, которые удалось измерить. Дело в том, что на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе уже сталкивались ионы свинца, у которых энергия столкновений в десять раз больше, чем у ионов золота. А значит, и температуры должны быть выше. Но физики в ЦЕРНе пока не сумели ее измерить.

Почему при столкновении тяжелых ионов получаются такие высокие температуры? И почему они не достигаются, скажем, при столкновении протонов, которые участвуют в поимке знаменитого бозона Хиггса? Все дело в заряде частиц. Чем он больше, тем до больших энергий частица разгоняется в поле ускорителя. Кроме того, ион сам по себе довольно крупный. Поэтому при столкновении таких блинов, да еще разогнанных до огромных энергий, и рождается вещество с фантастическими температурами. Кстати, они никакой опасности не представляют, так как количество разогретого вещества мизерное, меньше, чем атом. Что же касается новых знаний о возникновении Вселенной, то это достижение вряд ли их пополнит. Повторяю, здесь речь идет о рекорде измеренной температуры.

Физики смогли увидеть тень атома в ультрафиолетовом свете

horeca-service — Wed, 04 Jul 2012 01:19:45 GMT

МОСКВА, 3 июл - РИА Новости. Австралийские физики разработали специальную камеру, позволяющую получать высококачественные снимки "тени", которую отбрасывают одиночные атомы при облучении ультрафиолетовым светом, что в перспективе позволит наблюдать за работой отдельных компонентов живых клеток, говорится в статье в журнале Nature Communications.

С момента появления первых оптических микроскопов в конце 16 века человечество изобрело несколько новых методик наблюдения за микромиром. Во второй половине 20 века и в начале текущего столетия были разработаны несколько методов, использующих пучок электронов для просвечивания образца и получения изображения. Лучшие современные просвечивающие электронные микроскопы (TEM) способны достигать разрешения в доли ангстрема (1 ангстрем равен 0,1 нанометра).

Группа ученых под руководством Дейвида Кильпински (David Kielpinski) из университета Гриффита в городе Брисбан (Австралия) изучала взаимодействие тяжелых ионов металлов с частицами света - фотонами.

Для этого Кильпински и его коллеги охладили несколько атомов тяжелого металла - иттербия-174 - до температуры, близкой к абсолютному нулю. Они извлекли один атом и поместили его в ловушку Пауля - особую конфигурацию из переменных электромагнитных полей, удерживающих ион на месте.

Физики облучили ион мягким ультрафиолетовым излучением и попытались сконцентрировать его фотоны при помощи специального оптического прибора - так называемой фазовой линзы Френеля. Эта линза представляет собой матрешку из множества микропризм, толщина и положение которых подобраны таким образом, что они усиливают и собирают световое излучение.

По словам исследователей, удачно сконструированная линза помогла им получить четкую тень атома на матрице цифровой камеры. Данная система сохраняет стабильность в течение многих часов, что позволяет изучать захваченный атом практически без ограничений по времени. Как утверждают физики, полученные фотографии "тени" атома обладают контрастностью, близкой к максимально возможной с точки зрения оптической теории.

Кильпински и его коллеги полагают, что дальнейшее развитие этой технологии позволит изучать клеточные процессы, в том числе, "раскручивание" хромосом и формирование новых молекул ДНК и РНК. Однако для этого придется улучшить скорость работы светочувствительной матрицы и разработать новые алгоритмы обработки изображений, позволяющих извлечь максимум из минимально контрастного изображения.

Физики ЦЕРНа официально объявили об открытии новой частицы

horeca-service — Wed, 04 Jul 2012 01:18:49 GMT

МОСКВА, 3 июл - РИА Новости. Физики Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) официально объявили об открытии новой частицы в ходе экспериментов на Большом адронном коллайдере, ее свойства в основном соответствуют ожидаемым для бозона Хиггса, но некоторые все же отличаются.

Бозон Хиггса - последний недостающий элемент современной теории элементарных частиц, так называемой Стандартной модели, объединяющей все виды взаимодействий, кроме гравитационного - сильное (связывающее кварки в протонах и нейтронах), слабое (взаимодействие между электронами и нейтрино) и электромагнитное. О факте существования бозона Хиггса, который отвечает за массу элементарных частиц, впервые высказал предположение английский физик Питер Хиггс в 1960-е годы.

"Мы наблюдаем новую частицу, у нас есть достаточно сильные свидетельства, чтобы говорить об открытии", - заявил официальный представитель коллаборации CMS (коллектива ученых, работающих на детекторе CMS) Джо Инкандела (Joe Incandela). Его видеозаявление было размещено во вторник на сайте ЦЕРНа.

По словам представителя коллаборации, ученым понадобится еще время для дополнительного анализа полученных данных.

"Эта частица очень похожа по своим свойствам на бозон Хиггса, но по некоторым параметрам она не совсем точно соответствует ожидаемому... Это может быть не частица Хиггса Стандартной модели, а похожая на нее частица", - сказал он.

Если это так и окажется, это будет революция в физике, сказал ученый. Например, в результате будет доказана теория существования дополнительных пространственных измерений. Это самое значимое экспериментальное открытие за последние 30-40 лет, добавил он.

По словам Инканделы, это фундаментальный бозон, у него, вероятно, нулевой спин.

"Это самая тяжелая частица из всех известных, за исключением топ-кварка, " - сказал Инкандела.

Он отметил, что новая частица примерно в сто раз тяжелее протона.

Ранее источник в ЦЕРНе подтвердил РИА Новости, что специалисты двух "соперничающих" коллабораций Большого адронного коллайдера, ATLAS и CMS, "видят" новую частицу с массой 125-126 гигаэлектронвольт с достоверностью, соответствующей уровню открытия.

Согласно принципам Стандартной модели, в момент рождения Вселенной после Большого взрыва частицы приобрели массу под действием Хиггсовского поля, сформированного бозонами Хиггса. Без этого поля не могло бы произойти образование атомов, а частицы, не имеющие массу, просто разлетелись бы по космическому пространству. Согласно теории, неуловимые бозоны Хиггса существуют везде. Через поле Хиггса, заполняющее пространство Вселенной, проходят абсолютно все частицы, из которых строятся атомы, молекулы, ткани и целые живые организмы.

Поисками бозона Хиггса, который получил в СМИ название "частицы Бога", занимаются ученые многих стран. Если существование бозона Хиггса не будет подтверждено, это докажет ограниченность Стандартной модели. В результате возникнет необходимость поиска альтернативной теории происхождения массы в соответствии с так называемой новой физикой.

Теория не позволяет точно установить массу бозона, поэтому для его обнаружения ученые прибегли к методу эксперимента. Массы частиц физики измеряют в единицах энергии - электронвольтах. Значение массы в 100 гигаэлектронвольт (ГэВ) примерно в 107 раз больше массы протона.

Согласно теоретическим предсказаниям, бозон Хиггса распадается сразу же после рождения на разные частицы. Одним из способов ("каналов") такого распада может быть распад на два Z-бозона, четыре лептона (электрона или мюона), на два гамма-кванта. Поэтому в экспериментах регистрируются частицы - продукты распада бозона Хиггса, и уже по ним восстанавливается картина того, что произошло.

Первые серьезные попытки "отловить" бозон Хиггса были предприняты на рубеже ХХ и ХХI веков на Большом электронно-позитронном коллайдере (Large Electron-Positron Collider, LEP) в ЦЕРН.

В результате многочисленных экспериментов на ускорителе LEP был установлен нижний порог массы бозона Хиггса - 114,4 гигаэлектронвольт. Эксперименты LEP были завершены в 2001 году.

Следующие циклы поисков проводили на коллайдере Теватрон (Tevatron), построенном в 1983 году в Лаборатории имени Ферми (Fermilab), в штате Иллинойс, США. Энергия столкновений в нем составляла около 2 тераэлектронвольт.

В 2004 году экспериментальным методом на Теватроне была установлена верхняя граница массы частицы Хиггса - 251 гигаэлектронвольт, а нижняя - 114 гигаэлектронвольт. В ноябре 2011 года цифры были скорректированы: 141 и 115 гигаэлектронвольт соответственно.

Окончательные результаты Теватрона, завершившего свою работу осенью 2011 года, показали, что масса бозона Хиггса находится в интервале от 115 до 135 гигаэлектронвольт.

Ученые рассчитывают, что найти эту частицу (или убедиться в том, что ее не существует) позволят эксперименты на Большом адронном коллайдере, созданном учеными из многих стран на площадке ЦЕРН в пригороде Женевы (Швейцария). Он является самым большим в истории ускорителем элементарных частиц и предназначен для получения принципиально новых данных о природе материи и фундаментальных физических законах. Одна из главных целей экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАК) - поиск свидетельств существования бозона Хиггса.

Физики, работающие с Большим адронным коллайдером, в среду на семинаре ЦЕРНа в Женеве представят данные о новой частице. На нем официальные представители ATLAS и CMS, Фабиола Джианотти и Джо Инкандела соответственно, расскажут о последних новостях в поиске бозона Хиггса. На семинар приглашен Питер Хиггс, а также другие ученые, внесшие вклад в разработку так называемого хиггсовского механизма, который объясняет происхождение массы, - Франсуа Англер, Джеральд Гуральник и Карл Хаген.