|
Физики ЦЕРНа работают над Новой физикой
|
|
|
|
Физики из Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) опубликовали результаты своей продолжающейся работы по ”новой физике" с использованием мощного Большого адронного коллайдера (БАК). Хотя прямых доказательств существования физики, выходящей за рамки стандартной модели, найдено не было, команда говорит, что их анализ выявил ценные ограничения для продолжающегося поиска, которые будут использованы в будущих экспериментах после запланированной модернизации установки, включая использование более мощных лучей.
|
|
|
|
Построенный в течение десятилетия, с 1998 по 208 год, Большой адронный коллайдер в Женеве, Швейцария, общей стоимостью более девяти миллиардов долларов объединил более 10 000 ученых из более чем 100 стран для создания одного из самых сложных и дорогих научных приборов, когда-либо созданных. БАК, ответственный за несколько открытий, наиболее известен тем, что в 2012 году обнаружил неуловимый бозон Хиггса. На тот момент бозон Хиггса, который придает массу другим частицам, был последним элементом Стандартной физической модели, который еще предстояло открыть.
|
|
|
|
Согласно веб-сайту центра, “когда зарождалась Вселенная, ни у одной частицы не было массы; все они двигались со скоростью света. Звезды, планеты и жизнь могли возникнуть только потому, что частицы получили свою массу за счет фундаментального поля, связанного с бозоном Хиггса”.
|
|
|
|
|
|
|
Хотя сообщество физиков было вне себя от радости по поводу открытия этой частицы, они надеялись, что наряду с подтверждением существования Хиггса БАК также обнаружит признаки “новой физики”, работающей за пределами Стандартной модели. К сожалению, согласно заявлению, анонсирующему последнее исследование, ученые на объекте обнаружили разочаровывающее “стойкое отсутствие каких-либо следов физики за пределами этой модели”.
|
|
|
|
Не испугавшись этих неудач, исследователи, работающие на детекторе ATLAS, решили прочесать архивы предыдущих экспериментов, чтобы выяснить, смогут ли они обнаружить образование пары бозонов Хиггса с помощью новых методов. Хотя эти события предсказываются Стандартной моделью, популярные теории новой физики предполагают, что они будут происходить гораздо чаще. На самом деле, согласно заявлению, анонсирующему исследование, создание пары бозонов Хиггса настолько редкое явление, что ученым ЦЕРНА еще предстоит стать свидетелями ни одного события.
|
|
|
|
“При столкновении протонов на БАКЕ бозоны Хиггса появляются настолько редко, что до сих пор не было обнаружено ни одного случая образования пары бозонов Хиггса, что на первый взгляд кажется абсолютно необходимым, если мы хотим изучить взаимодействия между этими частицами”, - пояснил доктор Бартломей Забински, физик из Института физики член Польской академии наук (IPJ PAN) и руководитель нового исследовательского проекта.
|
|
|
|
“Как же тогда мы можем изучать явление, которое еще не наблюдалось?” Спросил Забински.
|
|
|
|
Согласно опубликованному исследованию, исследователи начали с программного обеспечения для физического моделирования, чтобы сгенерировать смоделированные события создания бозона Хиггса, включая события, приводящие к созданию пар бозонов Хиггса. Затем команда взяла сигналы, представляющие смоделированные события, кульминацией которых стали пары бозонов Хиггса, и “нормализовала” их “в соответствии с ожидаемым объемом данных, поступающих с их детектора".
|
|
|
|
После завершения моделирования новые исследователи-физики сравнили свои результаты с фактическими данными, записанными БАК, чтобы увидеть, смогут ли они найти сигналы, соответствующие их смоделированным. Учитывая огромный объем данных и редкость предсказанных событий, команда использовала методы машинного обучения, которые сортировали миллионы точек данных с помощью настраиваемых деревьев решений, что заняло бы у людей годы, чтобы сделать это вручную.
|
|
|
|
После тщательного поиска команда заявила, что их протоколы машинного обучения не обнаружили сигналов, соответствующих их прогнозам. В частности, они не нашли ничего, что указывало бы на существование новой физики.
|
|
|
|
“Пока что мы не заметили в данных наших детекторов ничего, что противоречило бы стандартной модели”, - сказал Забиснки.
|
|
|
|
К счастью, команда говорит, что их усилия были не напрасны. Несмотря на то, что никаких событий обнаружено не было, их работа позволила получить ценные данные, которые послужат основой для предстоящих экспериментов по поиску новой физики.
|
|
|
|
“Этот результат не исключает возможности существования явлений ”новой физики“, - пояснил Забински, - но лишь сообщает нам, что их возможное влияние на образование пар бозонов Хиггса остается слишком слабым, чтобы его можно было увидеть в собранных на данный момент данных”.
|
|
|
|
В дальнейшем, по словам исследователей, в ближайшие годы планируется значительно модернизировать БАК. Среди наиболее значительных изменений - увеличение интенсивности протонных пучков, используемых для создания столкновений частиц, что, как ожидается, приведет к значительному увеличению числа столкновений в каждом эксперименте. При поиске такого редкого события, как создание пары бозонов Хиггса, чем больше столкновений, тем лучше.
|
|
|
|
“Ограничения, налагаемые текущим анализом на образование и параметры, описывающие взаимодействия бозонов Хиггса, позволяют физикам надеяться, что, возможно, уже в начале следующего десятилетия можно будет выделить первые случаи двойного образования бозонов Хиггса из большего количества данных и проверить сегодняшние предсказания в ходе прямых наблюдений за бозонами Хиггса. этот феномен”, - говорится в заключении заявления.
|
|
|
|
Исследование “Поиск нерезонансных пар бозонов Хиггса в конечных состояниях с лептонами, тау и фотонами при столкновениях pp при энергии = 13 ТэВ с помощью детектора ATLAS” было опубликовано в журнале Journal of High Energy Physics.
|
|
|
|
Источник
|
