mem it

Текст: Александр Березин

Глазма — это такое состояние материи, которое образуется при столкновении ультрарелятивистских атомных ядер, лишённых электронов и путешествующих, как следует из названия, со скоростью, близкой к световой. Как все помнят, из ОТО вытекает, что такие атомы будут сжатыми в направлении своего движения (лоренцово сокращение).

Пара частиц, вылетающих из района столкновения в БАК, несёт на себе следы квантового запутывания, обусловленного появлением глазмы. (Здесь и ниже иллюстрации CERN).

Читать дальше »»»

Текст: Александр Березин

Европейские физики-ядерщики из института CERN готовятся к началу использования нового и самого передового из всех существующих детекторов античастиц Alpha-2. Как рассказали в CERN, установить детектор антиматерии в систему Большого адронного коллайдера планируется этой зимой, когда сам БАК будет выключен на зимнюю профилактику.

Читать дальше »»»

Распределение по инвариантной массе μ+μ–-пар, оставшихся после многоступенчатой процедуры отбора событий. Разноцветные линии показывают вклады разных механизмов рождения этих пар,синяя кривая — их сумма. Пик (показан красной штриховой линией) при массе 5300–5400 МэВ отвечает Bs-мезонам. Более слабый пик чуть левее (показан зеленой штриховой линией) отвечает B-мезону. Изображение из обсуждаемой статьи

Первый же день работы Симпозиума по физике на адронных коллайдерах, который проходит на этой неделе в Киото, принес важную новость. Коллаборация LHCb сообщила, что она впервые получила надежные указания на то, что сверхредкий распад Bs-мезонов на мюон-антимюонную пару действительно происходит. Процесс, за которым много лет «охотились» несколько коллайдеров и который имеет важнейшее значение для поиска Новой физики, наконец-то стал четко проявляться в данных. Впрочем, к этой новости примешивается и нотка горечи — первые измерения вероятности этого распада полностью согласуются с предсказаниями Стандартной модели. Таким образом, никаких проявлений физики вне Стандартной модели этот распад пока не показывает.

Читать дальше »»»

Текст: Дмитрий Сафин

Пример протон-ядерного столкновения, которое было зарегистрировано CMS и привело к образованию большого числа заряженных частиц (иллюстрация CMS Collaboration).

Коллаборации CMS и ALICE, проводящие эксперименты на Большом адронном коллайдере (БАКе), опубликовали первые статьи, посвящённые протон-ядерным столкновениям.

Небольшая испытательная программа столкновений протонов с ядрами свинца, напомним, былареализована на БАКе в сентябре этого года. Завершилась она успешно, и уже в начале 2013-го должна стартовать полноценная серия таких экспериментов. Её результаты помогут интерпретировать данные по симметричным столкновениям ионов свинца, которые выполняются на БАКе с 2010 года.

Читать дальше »»»

Относительная вероятность распада D-мезонов по «неправильному» каналу как функция времени (время измеряется в единицах естественного времени жизни мезона). Без осцилляций наблюдалась бы константа (показана пунктирной линией), но данные исключают эту возможность на уровне 9 стандартных отклонений

Поиск возможных проявлений Новой физики ведется на LHC сразу двумя дополняющими друг друга способами — через прямые поиски новых частиц и через небольшие отклонения уже измеренных величин от предсказаний Стандартной модели. Этот второй метод, по сути, заключается в том, что физики регистрируют уже известные адроны и тщательным образом отслеживают их распады. Оказывается, это, на первый взгляд скучное, исследование может оказаться даже более чувствительным к некоторым проявлениям физики вне Стандартной модели. Один из детекторов Большого адронного коллайдера, LHCb, как раз оптимизирован для такого типа измерений.

Читать дальше »»»

Большой адронный коллайдер с полным правом может считаться самым сложным научным прибором, когда-либо созданным человеком. Он состоит из сотен отдельных взаимодействующих установок, элементов ускорителя, детекторных компонентов, обслуживающих систем — и над созданием каждого такого блока годами работали специалисты. Сейчас коллайдер успешно функционирует, однако в ближайшее десятилетие ему предстоят два сеанса существенной модернизации, которая позволит ему справляться со всё возрастающими нагрузками. Физики и техники уже давно работают над новыми технологиями, которые придут на смену нынешним буквально во всех узлах коллайдера и детекторов.

Читать дальше »»»

Открытие бозона Хиггса – весьма актуальная нынче тема. Не хотите ли приобщиться к модным тенденциям? Сайт gadgetsandgear предлагает по сходной цене часы, посвященные «божественной частице». Три изогнутые дугой стрелки словно раскручиваются по спирали – их движение символизирует квант, без которого существование нашей Вселенной было бы невозможным. Неизвестно, насколько точно дизайн отображает действительность, но часы выглядят необычно и ярко, а кроме того, они исправно показывают время. Приобрести этот чудесный аксессуар можно за 40 долларов.

Читать дальше »»»

Автор: Юрий Ильин

Группа студентов-физиков снимает фильм внутри Большого адронного коллайдера. Что характерно, это фильм ужасов. Фильм ужасов, эксплуатирующий наиболее «популярные» страхи широкой неосведомлённой общественности, которая то ждёт «чёрной дыры из антиматерии», то какой-нибудь ещё гадости от этих «чёртовых образованцев», которым замстилось искать бозон Хиггса на Земле.

Читать дальше »»»

Открытие на Большом адронном коллайдере частицы, очень похожей на хиггсовский бозон, стало главным событием года в физике элементарных частиц. Ситуация, впрочем, здесь еще очень далека от завершения. Во-первых, и сами экспериментальные данные, и их интерпретация будут уточняться (новая «порция» результатов ожидается в ноябре). Во-вторых, теоретики еще не пришли к консенсусу относительно того, что это за бозон, а если это даже и бозон Хиггса, то из какой именно модели. Тем не менее даже в этой довольно-таки сумбурной ситуации начинают появляться первые обзорные статьи, пытающиеся систематизировать то, что уже наработано к настоящему моменту.

Читать дальше »»»

Стартовавшие в прошедший четверг испытания Большого адронного коллайдера (БАК) на возможность столкновения протонов с ядрами свинца завершились вполне успешно.

Готовясь к этим испытаниям, специалисты Европейской организации по ядерным исследованиям(ЦЕРН) ещё в конце 2011-го пробовали ускорять пучки протонов и ионов свинца, не сводя их друг с другом. «Переход к столкновениям разнотипных частиц технически сложен, — рассказывает сотрудник ЦЕРН Джон Джоуетт (John Jowett). — Такие события асимметричны по энергии, а участвующие в них пучки имеют разные размеры. Нам повезло, что все проблемы были решены очень быстро».

 Европейские физики из института ЦЕРН, работающие с Большим Адронным Коллайдером, установили мировой температурный рекорд, разогрев вещество до невообразимых пределов. Разогрев был осуществлен в процессе столкновения ионов свинца на скорости лишь немного уступающей скорости света. В результате столкновений ионы буквально рассыпались, формируя субстанцию, называемую кварк-глюонная плазма. Как полагает современная наука, именно из такой кварк-глюонной плазмы и состояла первородная Вселенная в первые доли секунд после Большого Взрыва.

Читать дальше »»»

Поскольку недавние измерения свойств хиггсовского бозона показывают некоторое отличие от предсказаний Стандартной модели, теоретики изучают сейчас самые разные модели, которые могли бы объяснить эти отличия. Одна из рассматриваемых возможностей состоит в том, что в области 126 ГэВ имеется не один, а сразу два или больше нейтральных хиггсовских бозонов с одинаковой или очень близкой массой, но существенно отличающимися свойствами. Детектор же в силу своего недостаточного энергетического разрешения «видит» только один пик, который сейчас и интерпретируется как один-единственный бозон, но с необычными свойствами. Пример такой ситуации в рамках одной из неминимальных суперсимметричных моделей (NMSSM) недавно обсуждался в статье arXiv:1207.1545.

В этой связи возникает естественный вопрос: если мы не можем экспериментально разделить два близких пика из-за плохого энергетического разрешения, существует ли какой-то иной способ отличить такую двух- или многохиггсовскую ситуацию от ситуации с действительно одним хиггсовским бозоном? Именно этот вопрос изучался в появившейся на днях статье arXiv:1208.1817. Все вычисления для примера были проведены в рамках той же модели NMSSM, но авторы подчеркивают, что их подход сгодится и для других моделей.

Они предлагают не просто изучать рождение и распад бозона Хиггса, а раздельно измерять, какой процент бозонов Хиггса рождается за счет слияния двух глюонов, а какой — за счет слияния W-бозонов (про разные возможности рождать хиггсовский бозон см. на странице Рождение и распад хиггсовского бозона). Далее, в каждом из этих двух вариантов надо измерить вероятности распадов на тот или иной набор конечных частиц, а затем построить некоторые двойные отношения (конкретные примеры приведены в статье). Эти отношения можно измерить экспериментально, и если они будут заметно отличаться от единицы, это станет четким сигналом наличия как минимум двух хиггсовских бозонов с разными свойствами при 126 ГэВ.

В этим предложении важно то, что оно не предъявляет к детекторам какие-то сверхтребования типа резкого улучшения энергетического разрешения. Однако существенное (в сто раз) увеличение статистики всё же потребуется. Таким образом, пользу эта проверка принесет не раньше, чем через несколько лет. Однако если коллайдер будет успешно работать, то рано или поздно эти две ситуации действительно можно будет различить на LHC.

Источник

Питер Хиггс еще в 60-е годы предсказал существование  частицы, названной в его честь

Ученые из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) в Женеве объявили, что найдена новая субатомная частица, соответствующая параметрам бозона Хиггса.

Бозон Хиггса - это теоретически предсказанная частица, придающая прочим частицам массу. Подтверждение ее существования станет недостающим звеном в принятой большинством ученых на сегодня теории об устройстве Вселенной.

Обнаружение бозона Хиггса было основной целью строительства Большого адронного коллайдера (БАК).Ученые пытались найти свидетельства существования бозона Хиггса в течение последних 45 лет.

БАК стоимостью 10 млрд долларов является самым мощным ускорителем частиц из всех когда-либо построенных. При помощи этого устройства ученые разгоняют пучки протонов до скоростей, близких к скорости света, и сталкивают их друг с другом, надеясь отыскать неуловимый бозон в еще более мелких элементарных частицах, образовавшихся в результате столкновения.

Бозон Хиггса является фундаментальной частицей, одним из кирпичиков, из которых построена Вселенная. Он являлся отсутствующим элементом в основной теоретической конструкции в физике элементарных частиц, известной как Стандартная модель.

"Бозон Хиггса нужен нам, чтобы объяснить, что такое масса. Но на самом деле мы нуждаемся в нем, чтобы понять Вселенную, – сказала в интервью Би-би-си Тара Ширс, физик элементарных частиц из Ливерпульского университета. – Не будь у частиц массы, не было бы звезд, галактик и даже атомов. Открытие [бозона] Хиггса подтвердит, что мы применяем правильный подход, чтобы понять и объяснить Вселенную".

Дополнительные данные
Об открытии бозона Хиггса было объявлено в Женеве, где расположен Большой адронный коллайдер. Среди присутствовавших на объявлении открытия ученых был и сам Питер Хиггс, профессор Эдинбургского университета, предсказавший существование этой частицы 50 лет тому назад.

Ученые сообщили, что они зафиксировали сигнал частицы с массой, равной 125 гигаэлектронвольтам, что примерно в 133 раза тяжелее протона.

Достоверность измерений составляет около пяти сигма, что соответствует принятому в научном мире уровню открытия.

Ученые, однако, подчеркивают, что для того, чтобы быть окончательно уверенными в том, что обнаруженная частица является именно бозоном Хиггса, потребуются дополнительные данные и их тщательный анализ.

Если результаты будут подтверждены, то это будет одним из самых значимых научных открытий века.

Бозон Хиггса является последнней недостающей частицей Стандартной модели - теории, описывающей взаимодействие в микромире. Однако большинство исследователей считают, что Стандартная модель – лишь преддверие какой-то новой теории, которая сможет объяснить существование темной материи и темной энергии.

© Фото: CERN

Международный комитет по будущим ускорителям создал организацию по линейным коллайдерам, ее возглавил бывший директор Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) британский физик Лин Эванс (Lyn Evans), задачей которого будет объединение существующих проектов линейных коллайдеров - "наследников" Большого адронного коллайдера, сообщает комитет.

Эванс в течение 15 лет вел проект Большого адронного коллайдера. Теперь эта установка устойчиво работает, и, как ожидается, до конца года позволит ответить на вопрос, существует ли бозон Хиггса, а Эванс займется проектами для будущей физики в качестве руководителя новой организации, которая будет базироваться в ЦЕРНе в Швейцарии.

В настоящее время существуют два крупных пост-БАКовских проекта. Это Международный электрон-позитронный линейный коллайдер (ILC, International Linear Collider) в создании которого уже сейчас участвуют почти 300 лабораторий и университетов по всему миру, который будет детально исследовать свойства бозона Хиггса, если последний будет открыт с помощью БАКа. Стоимость проекта оценивается в 10 миллиардов евро.

Конкурент ILC - проект Компактного линейного коллайдера (CLIC, Compact Linear Collider). При тех же линейных размерах он обещает дать в шесть раз большую энергию частиц (3 тераэлектронвольта против 500 гигаэлектронвольт).

Как отмечается в сообщении, Эванс возглавит усилия по объединению этих научных программ под общим руководством.

"Теперь, когда БАК уже приносит научные результаты, время для сообщества физиков, разрабатывающих проекты линейных коллайдеров, сделать следующий шаг. Новая организация будет содействовать этому процессу и готовить пути к созданию общего проекта линейного коллайдера, опираясь на результаты БАКа", - отметил председатель управляющего комитета ILC Джонатан Бэггер (Jonathan Bagger).

Международный линейный коллайдер, как видно из названия, будет не кольцевым, как БАК, а линейным - в его 31-километровом туннеле будут сталкиваться позитроны и электроны, что обеспечит значительно лучшее отношение сигнала к фону, чем при протон-протонных столкновениях в БАКе. Новый коллайдер позволит физикам выйти на такие высокие энергии (более 0,5 тераэлектронвольт), которые "не под силу" существующим экспериментальным установкам. Именно поэтому ILC будет линейным - ведь при сверхвысоких энергиях электроны начинают терять свою энергию даже при малом искривлении своей траектории.

Российские физики полагают, что линейный коллайдер может быть построен в подмосковной Дубне, где находится крупнейший в РФ центр физики высоких энергий. В свою очередь,Япония рассчитывает разместить туннель коллайдера в горной области на острове Кюсю на юго-западе страны или в горах Китаками на севере страны, и уже готовит геологические исследования.

В следующем году проект будет представлен на рассмотрение Международного комитета по будущим ускорителям, что будет означать его готовность к постройке.

В коллайдере CLIC, который разрабатывает международный консорциум ученых во главе с ЦЕРНом, будут использовать "обычные", не сверхпроводящие магниты. Однако, благодаря в десять раз более высокой частоте тока в ускоряющих магнитах, он сможет разгонять частицы до энергий от 0,5 до 3 тераэлектронвольт.

Большой адронный коллайдер – самый большой и мощный в мире ускоритель заряженных частиц.

© РИА Новости, Инфографика. Станислав Сырецких

Физики, работающие на Большом адронном коллайдере, перекрыли прошлогодний рекорд светимости, что позволит ученым быстрее получать новые данные, говорится в сообщении в официальном микроблоге Европейской организации ядерных исследований.

Большой адронный коллайдер - самый большой в истории ускоритель элементарных частиц, в его 27-километровом кольце сталкиваются разогнанные почти до световой скорости пучки протонов. Изучая результаты этих столкновений, ученые надеются получить новые данные о строении материи.

Чем выше светимость - количество протонов пролетающих за секунду через единицу поперечного сечения пучка, - тем больше столкновений частиц происходит, и тем быстрее физики смогут собрать необходимую информацию.

В 2010 г. светимость была доведена до значения в 2 на 10 в 32-й степени протонов за секунду на квадратный сантиметр. Накануне вечером это значение было увеличено до 2,5 на 10 в 32-й степени, сообщается в микроблоге ЦЕРН. Кроме того, накануне ученые впервые в этом году довели до 200 количество протонных сгустков (банчей) в пучке.

Большой адронный коллайдер был запущен после годичного перерыва 20 ноября 2009 г. Создание установки началось в конце 1990-х гг., а в сентябре 2008 г. состоялся ее торжественный запуск: физики успешно провели пучки протонов в обоих направлениях. Уже через неделю на ускорителе произошла крупная авария, связанная с выходом одного из магнитов из сверхпроводящего состояния. Ремонт повреждений и модернизация установки заняла больше года.

Источник

© CERN

Новые данные о поисках бозона Хиггса, полученные на Большом адронном коллайдере, могут быть обнародованы уже в начале июля на научной конференции в Австралии, однако в блогах ученых уже появляются неофициальные сведения, согласно которым физики уже практически убедились в его существовании.

Пока ученые отказываются говорить о том, что они приготовили для конференции по физике высоких энергий ICHEP 2012, которая откроется 4 июля в австралийском Мельбурне.

"Все, что мы можем сейчас сказать: идет анализ полученных данных, официально результаты будут объявлены на конференции в Австралии", - сказал РИА Новости сотрудник НИИ ядерной физики МГУ Эдуард Боос, один из участников экспериментов на детекторе CMS Большого адронного коллайдера.

Вместе с тем, математик Питер Войт (Peter Woit) из Колумбийского университета в Нью-Йорке в своем блоге уже обнародовал информацию о параметрах бозона Хиггса, якобы полученных на двух главных детекторах коллайдера - ATLAS и CMS. Ранее в блоге Войта уже появлялись утечки еще непубличной информации о результатах, полученных физиками в ЦЕРНе.

Войт пишет, что анализ всего объема данных, полученных коллайдером в 2011 и 2012 году, указывает на существование бозона Хиггса с массой 124 гигаэлектронвольта (физики измеряют массы частиц в единицах энергии, электронвольтах, основываясь на формуле Эйнштейна, E=mc^2).

По словам Войта, детекторы ATLAS и CMS, анализируя случаи рождения пар гамма-квантов - один из типов событий, который может служить указанием на рождение бозона Хиггса в столкновении протонов в коллайдере - зафиксировали избыток таких событий на значении 124 гигаэлектронвольта.

При этом уровень статистической достоверности составляет 4 сигма - значение 3 достаточно, чтобы говорить о признаках существования частицы, но для открытия необходимо 5 сигма.

Новые данные хорошо согласуются с информацией, обнародованной коллаборациями ATLAS и CMS в декабре 2011 года. Тогда физики, работающие на детекторе ATLAS, объявили, что видят некоторое превышение сигнала над фоном в интервале от 116 до 130 гигаэлектронвольт. Статистическая значимость такого превышения около значения 126 гигаэлектронвольт составляла 2,8 сигма. Группа, работающая на детекторе CMS, сообщила о признаках существования Хиггса в области масс между 115 и 127 гигаэлектронвольт.

Ученые подчеркивают, что анализ данных - это длительный процесс, в ходе которого могут возникать и исчезать "намеки" на новые частицы.

"Анализ еще не закончен, из-за более точного учета систематических ошибок картина может сильно поменяться", - сказал Боос.

Бозон Хиггса - последний недостающий элемент современной теории элементарных частиц, так называемой Стандартной модели. Это гипотетическая частица отвечает за массы всех других элементарных частиц. Однако теория не позволяет точно установить массу бозона Хиггса. Ученые рассчитывают, что найти эту частицу (или убедиться в том, что ее не существует) позволят эксперименты на Большом адронном коллайдере.

К настоящему моменту Большой адронный коллайдер быстро набирает интегральную (накопленную) светимость - объем данных о столкновениях. Только за четыре месяца работы коллайдера в 2012 году интегральная светимость превысила 4 обратных фемтобарна, что составляет 80% от интегральной светимости за весь 2011 год. Один фемтобарн примерно соответствует 80 триллионам столкновений, однако только часть из них можно зафиксировать.

Физики отмечают, что к концу к 2012 года набранная статистика позволит рассчитывать на обнаружение бозона Хиггса или на исключение его существования.

Большой адронный коллайдер (БАК), созданный учеными из многих стран на площадке Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) в пригороде Женевы - самый большой в истории ускоритель элементарных частиц. Он предназначен для получения принципиально новых данных о природе материи и фундаментальных физических законах. Стоимость его постройки превысила шесть миллиардов евро.

Слово "коллайдер" образовано от английского слова collide - "сталкивать" и означает, что в нем сталкиваются летящие в противоположные стороны частицы, а не пучок частиц и неподвижная мишень, по-русски этот термин звучит как "ускоритель на встречных пучках".

Количество столкновений и плотность потока протонов в Большом адронном коллайдере доведены до уровня, при котором в ускорителе должен рождаться и распадаться на другие частицы один бозон Хиггса в час - если, конечно, он существует.

"С нынешней светимостью на Большом адронном коллайдере каждый час в детекторе CMS должен рождаться и распадаться на два фотона один бозон Хиггса", - цитирует РИА "Новости"сообщение официального микроблога эксперимента CMS - одного из четырех главных детекторов коллайдера.

Физики, работающие на Большом адронном коллайдере, получают знания о микромире, исследуя результаты столкновений разогнанных до околосветовых скоростей протонов. В столкновениях рождается и распадается множество частиц, чьи следы фиксируют специализированные детекторы, установленные в местах столкновения пучков.

Чем больше будет набрано данных о столкновениях - тем более редкие процессы могут "почувствовать" детекторы. Чтобы быстрее набрать статистику, ученые стараются поднять число столкновений, увеличивая плотность пучков, то есть светимость - число частиц, пролетающих через определенную площадь за секунду.

Если в конце июля 2011 года пиковая светимость ускорителя составлял 2 на 10 в 33-й степени протонов за секунду на квадратный сантиметр, то к настоящему моменту она увеличилась более чем в три раза - до 6,6 на 10 в 33-й степени протонов.

Интегральная или накопленная светимость, то есть количество столкновений за четыре месяца работы коллайдера в 2012 году превысило четыре обратных фемтобарна, что составляет 80% от интегральной светимости за весь 2011 год. Один фемтобарн примерно соответствует 80 триллионам столкновений, однако только часть из них можно зафиксировать.

Физики отмечают, что набранная на данный момент статистика уже позволяет рассчитывать на обнаружение бозона Хиггса.

В декабре 2011 года физики, работающие на детекторе ATLAS на Большом адронном коллайдере, объявили, что видят некоторое превышение сигнала над фоном в интервале от 116 до 130 гигаэлектронвольт.

Бозон Хиггса - последний недостающий элемент современной теории элементарных частиц, так называемой Стандартной модели. Это гипотетическая частица отвечает за массы всех других элементарных частиц. Однако теория не позволяет точно установить массу бозона Хиггса. Ранее руководители экспериментов на коллайдере заявляли, что до конца года они смогут с большой долей уверенности сказать, что бозон Хиггса существует, либо же, наоборот, "закрыть" его.

Большой адронный коллайдер (БАК), созданный учеными из многих стран на площадке Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) в пригороде Женевы - самый большой в истории ускоритель элементарных частиц. Он предназначен для получения принципиально новых данных о природе материи и фундаментальных физических законах. Стоимость его постройки превысила шесть миллиардов евро.