Відповідно до Стандартної Моделлю елементарних взаємодії і частинок між ними механізм, запропонований англійським фізиком Пітером Хіггсом, надає масу таких частинок як кварки і електрони. Підтвердження цього механізму в досвіді відповість на один з найвідповідальніших питань сучасної фізики - звідки береться маса?
Одночасно з цим, європейські дослідники вже зрозуміли, що бозон Хіггса зобов'язаний «важити» більше 114 ГеВ / с 2 і менше 185 ГеВ / с 2. Сутність відкриття, зробленого в Лабораторії Фермі (Фермілабі), міститься в тому, що в діапазоні 160-170 ГеВ / с2 бозон Хіггса шукати не слід. До такого висновку спільними зусиллями прийшли дві наукові групи, які працювали на величезному прискорювачі антипротонів і протонів Теватрон (і проаналізували результати зіткнень величезного масиву елементарних частинок).
Проміжні векторні бозони переносять не сильний співпраці між елементарними частинками, якісь, наприклад, відповідають за бета-розпад ядер атома. Вони або електрично нейтральні, або несуть по одній елементарної одиниці хорошого або негативного заряду. Нейтральні частинки цього типу позначаються латинською буквою Z, а заряджені - буквою W (правильніше, відповідно до їх знаком, W + і W-).
Фізики з «Фермілаб» застосовували для уточнення маси W бозонів реакцію розпаду бозонів. Вони працювали на 5500-тонному детекторному комплексі DZero, яким оснащений знаходиться в Фермілабі прискорювач Теватрон. Розбираючи розпади негативних векторних бозонів на електрони і антинейтрино, вчені з'ясували їх масу з точністю до однієї двадцятої відсотка. За останніми даними, маса W- дорівнює 80,401 мільярдів електронвольт з імовірною неточністю в ту сторону в 44 мільйони електронвольт.
Хороший векторний бозон W + є античастинкою власного негативного побратима W- і тому зобов'язаний мати в точності ту ж саму масу. Необхідно підкреслити, що нейтральні Z бозони практично на 15% важче.
Новий вимір маси W бозона надасть допомогу в полюванні на все ще невловимий бозон Хіггса. Про цю частці варто поговорити окремо. Відповідно до загальноприйнятої моделі елементарних частинок, переносники не сильний співпраці, W і Z бозони, тісно пов'язані з фотонами, носіями електромагнітних сил. Але проміжні векторні бозони за мірками мікросвіту мають величезну масу (так, W бозон приблизно в 85 разів важче атома водню), тоді як маса спокою фотона дорівнює нулю.
Ця невідповідність, звичайно, вимагає пояснення.
Велика частина фізиків вважає, що за відмінність в вагах векторних бозонів і фотонів відповідає так званий механізм Хіггса, що був теоретично змальований 45 років тому. Він постулює існування особливого скалярного поля, що пронизує весь об'єм і в чомусь нагадує ефір, такий улюблений фізиками 19 столітті. Всі частинки за винятком Гравітон і фотонів купують масу легко внаслідок того що це поле чинить опір їх переміщенню.
Відповідно до даної моделі, то, що ми обчислюємо масою - легко підсумок тертя частинок про хиггсовских поле. Його кванти повинні проявляти себе у вигляді дуже сильно нестабільної частки, хіггсовского бозона. Обчислення говорять про те, що його маса, по всій видимості, лежить в діапазоні 115-190 мільярдів електронвольт.
Пітер Хіггс, доктор наук Единбурзького університету (фото Science Photo Library)
Механізм Хіггса - це поки тільки теоретична модель, не дивлячись на те, що і вельми переконлива. Щоб довести його дійсність, потрібно знайти хіггсовський бозон, що відомий американський фізик Леон Ледерман колись назвав «божественної часткою». Експериментатори пробують це зробити багато років, але поки марно. Для полегшення пошуків вчені намагаються можливо надійніше оцінити масу хіггсовского бозона, яка до тих пір поки обчислюється з величезним розкидом.
А її значення багато в чому залежить від маси W бозона. Якраз виходячи з цього будь-який уточнення маси W бозона має шанси наблизити відкриття заповітної «божественної частинки». Напевно, ці дорогі «гри» стоять свічок.
Розміщено в NanoWeek,