В прошлом году ЦЕРН объявил об обнаружении новой элементарной частицы, частицы Хиггса. Но, может быть, это была не частица Хиггса, а может быть, это просто похоже на нее. И, возможно, не один.
Многие расчеты показывают, что частица, обнаруженная в прошлом году в ускорителе частиц ЦЕРНа, действительно была знаменитой частицей Хиггса. Физики согласны с тем, что эксперименты в ЦЕРН действительно обнаружили новую частицу, которую никогда раньше не видели, но, по мнению международной исследовательской группы, нет убедительных доказательств того, что эта частица действительно была частицей Хиггса.
Исследовательская группа тщательно изучила существующие научные данные из ЦЕРНа о новооткрытой частице и опубликовала свой анализ в журнале Physical Review D. Членом этой команды является Мадс Тудал Франдсен, доцент Центра космологии и феноменологии физики элементарных частиц, факультет физики, химии и фармации Университета Южной Дании.
"Данные CERN обычно принимаются как доказательство того, что частица является частицей Хиггса. Это правда, что частица Хиггса может объяснить данные, но могут быть и другие объяснения, мы также можем получить эти данные от других частиц, " Объясняет Мадс Тудал Франдсен.
Анализ исследователей не опровергает возможность того, что ЦЕРН открыл частицу Хиггса. Это все еще возможно, но в равной степени возможно, что это частица другого типа.
«Нынешние данные недостаточно точны, чтобы точно определить, что это за частица. Это может быть ряд других известных частиц», - говорит Мэдс Тудал Франдсен.
Что это было тогда?
Но если это была не частица Хиггса, обнаруженная в ускорителе частиц ЦЕРНа, то что это было?
«Мы считаем, что это может быть так называемая техни-хиггсовская частица. Эта частица в чем-то похожа на частицу Хиггса - отсюда и половина названия», - говорит Мэдс Тудал Франдсен.
Хотя частицу техни-Хиггса и частицу Хиггса можно легко спутать в экспериментах, это две очень разные частицы, принадлежащие к двум очень разным теориям создания Вселенной.
Частица Хиггса - недостающая часть теории, называемой Стандартной моделью. Эта теория описывает три из четырех сил природы. Но это не объясняет, что такое темная материя - вещество, из которого состоит большая часть Вселенной. Техни-хиггсовская частица, если она существует, это совсем другое дело:
Частица техни-Хиггса не является элементарной частицей. Вместо этого она состоит из так называемых техникварков, которые мы считаем элементарными. частицы Хиггса, в то время как другие комбинации могут образовывать темную материю. Поэтому мы ожидаем обнаружить на БАК несколько различных частиц, построенных техникварками», - говорит Мэдс Тудал Франдсен.
Для новых частиц нужна новая сила
Если техникварки существуют, должна существовать сила, связывающая их вместе, чтобы они могли образовывать частицы. Ни одна из четырех известных сил природы (гравитация, электромагнитное взаимодействие, слабое ядерное взаимодействие и сильное ядерное взаимодействие) не способна связать вместе техникварки. Следовательно, должна существовать еще не открытая сила природы. Эта сила называется силой цвета.
То, что было обнаружено в прошлом году в ускорителе ЦЕРНа, таким образом, может быть либо частицей Хиггса Стандартной модели, либо легкой техни-хиггсовской частицей, состоящей из двух техникварков.
Mads Toudal Frandsen считает, что дополнительные данные из CERN, вероятно, смогут определить, была ли это частица Хиггса или техни-Хиггса. Если ЦЕРН получит еще более мощный ускоритель, он, в принципе, сможет напрямую наблюдать техникварки.
Остальные члены команды, стоящей за научной статьей: Александр Беляев и Мэтью С. Браун из Университета Саутгемптона, Великобритания, и Рошан Фоади из Университета Хельсинки, Финляндия.
Об элементарных частицах
Элементарная частица - это частица, которую нельзя разделить на более мелкие составляющие. Долгое время считалось, что атомы элементарны, но в начале 1900-х годов стало ясно, что атомы состоят из протонов и электронов, а позже еще и из нейтронов. В середине 1900-х годов стало еще более ясно, что протоны и нейтроны состоят из кварков, удерживаемых вместе сильным ядерным взаимодействием. С тех пор было добавлено больше. Элементарные частицы сегодня делятся на две категории: строительные блоки материи (фермионы) и носители силы (бозоны).