​К каким открытиям могут привести ученых возбужденные барионы, как отличить интересные столкновения протонов на БАКе от ничем не примечательных и сколько заплатит Европа за сооружение нового коллайдера в Сибири? Ответы на эти и другие интригующие вопросы — ​в очередном обзоре достижений ученых в области физики элементарных частиц.

Возбужденные барионы

Коллаборация ЦЕРНа LHCb объявила об открытии двух новых возбужденных состояний прелестного бариона. Ранее их существование предсказывалось теорией, но их никогда не наблюдали экспериментально. Полученные данные позволят уточнить кварковую модель и понять, из каких именно частиц возникают составные частицы — ​адроны.

Кварковая модель — ​часть Стандартной модели. Она довольно хорошо проработана на фундаментальном уровне, говорит научный сотрудник Национального центра научных исследований (CNRS) Франции, руководитель группы идентификации частиц LHCb Антон Полуэктов. «Мы знаем, какие существуют кварки, каким математическим законам они подчиняются, но, к сожалению, нет математического аппарата, который бы позволил вывести все богатство частиц, состоящих из кварков, — ​их массы, время жизни, разнообразные вероятности распадов. Мы вынуждены применять различные приближенные методы для предсказания таких частиц, и часто результаты противоречат друг другу. Наблюдательных же данных значительно меньше, чем теоретических предсказаний. Поэтому каждое новое экспериментальное наблюдение нового состояния — ​это большое событие», — ​отмечает ученый.

Найди отличие

Физикам станет легче отличать друг от друга похожие события, происходящие в ускорителях, благодаря новой метрике, разработанной американскими физиками Патриком Комиске, Эриком Методиевым и Джесси Талером. Каждую секунду в Большом адронном коллайдере сталкиваются десятки миллионов протонов, во многих столкновениях на доли секунды рождаются интересные короткоживущие частицы — ​например топ-кварки и бозоны Хиггса. Но они быстро рассыпаются ливнем легких частиц. По параметрам этого ливня изучают свойства короткоживущих частиц. Самое сложное — ​отличить интересные события от столкновений, при которых ничего интригующего не произошло.

Новая метрика определяет расстояние между событиями с одинаковым числом конечных частиц, а потому позволяет легко их различать. Разработчики надеются, что их метод поможет создать новые, более эффективные классификаторы частиц и облегчит анализ огромных потоков экспериментальных данных, которые генерирует Большой адронный коллайдер.

Грант на фабрику

Проект электрон-позитронного коллайдера «Супер С-тау фабрика» Института ядерной физики им. Будкера СО РАН получит грант в рамках программы CREMLINplus — ​2 млн евро. Финансирование начнется в 2020 году. CREMLINplus — ​это продолжение программы CREMLIN (Connecting Russian and European Measures for Large-scale Research Infrastructures), целью которой является развитие и укрепление сотрудничества российских и европейских ученых.

 
Схема расположения будущего электронпозитронного коллайдера «Супер С-тау фабрика»

«Помимо увеличения финансирования наш проект расширяется по составу участников, — ​говорит заместитель директора ИЯФ СО РАН по научной работе, доктор физико-математических наук Евгений Левичев. — ​Теперь вместе с нами над проектом электрон-позитронного коллайдера будут работать не только коллеги из ЦЕРНа, но и еще несколько международных лабораторий. Финансирует это участие Европа». Речь идет о четырех лабораториях Национального института ядерной физики Италии (LNF, INFN Bari, INFN Lecce, INFN Ferrara), научной группе Гисенского университета им. Юстуса Либиха (Германия) и Лаборатории линейных ускорителей (LAL, Франция).

Основная цель экспериментов на «Супер С-тау фабрике» — ​изучение частиц, содержащих очарованные кварки и тау-лептоны, поиск новых физических эффектов, не описанных Стандартной моделью.

А был ли мальчик?

Новый эксперимент британских физиков из Ноттингемского университета и Имперского колледжа Лондона поставил под сомнение существование темной энергии. Эту таинственную силу открыли в 1998 году, когда обнаружилось, что скорость расширения Вселенной нарастает. «Почему так? Да это все пятая фундаментальная сила — ​темная энергия!» — ​решили ученые.

Целью опыта, проведенного учеными в Великобритании, было доказать или опровергнуть предположение о том, что темная энергия меньше проявляется в области концентрации материи и больше — ​там, где материи мало, например в вакуумном космическом пространстве. Физики взяли металлический шар размером с теннисный мяч и единичный атом, поместили их в вакуумную камеру и стали наблюдать. Если бы темная энергия существовала, то атом отклонился бы от шара. Но этого не произошло.

«Этот эксперимент, связывающий атомную физику и космологию, позволил нам исключить обширный класс моделей, предлагавшихся для объяснения природы темной энергии», — сообщил ведущий автор исследования Эдмунд Коупленд. Однако результаты эксперимента не позволяют точно сказать, что темная энергия не существует: ​возможно, это просто означает, что она прячется в другом месте, говорит ученый.

Магнитный рекорд

Ученые из Национальной ускорительной лаборатории им. Ферми в США создали магниты с рекордным магнитным полем — ​14,1 Тл. Это поле сильнее, чем у магнитов в Большом адронном коллайдере. Физики сделали еще один шаг к созданию коллайдера нового поколения, который сможет разгонять частицы быстрее, чем БАК.

Электромагниты сделали из сплава ниобия и олова. Конструктивно они представляют собой проволоку, смотанную особым образом, в которую подается ток, благодаря чему и образуется магнитное поле.

Предыдущий рекорд магнитного поля был поставлен в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли и составлял 13,8 Тл. Это было 11 лет назад. Ученые из лаборатории им. Ферми уже начинают работу над созданием магнита в 15 Тл.

Взвесили бозон

С момента обнаружения бозона Хиггса в 2012 году ученые занимаются изучением свойств, характеристик и поведения этой частицы. Коллаборации ЦЕРНа ATLAS и CMS недавно провели самые точные измерения массы бозона.

Когда бозон Хиггса был обнаружен, ученые получили приблизительное значение его массы — ​125–126 Гэв/с2. Теперь ученые проанализировали данные, собранные на Большом адронном коллайдере с 2011 по 2016 год, и измерили массу с точностью до 0,1 %. Она составляет 125,35 Гэв/с2.

Уточнение значения массы бозона Хиггса, может, и не приведет к революции в области физики. Тем не менее оно позволит улучшить точность измерений других параметров этой частицы.

Роман Залотуха

Источники

Фундаментально, Хиггс!
Страна Росатом (strana-rosatom.ru), 04/12/2019

Похожие новости

  • 28/12/2015

    Проект новосибирских ученых ляжет в основу "коллайдера будущего"

    ​Программа FCC - амбициозный проект создания "коллайдера будущего" с периметром в 100 километров - стартовала в Европейском научном центре ядерных исследований в 2014 году.Проект, разработанный учеными Института ядерной физики Сибирского отделения РАН, принят за основу для разработки самого большого в мире циклического "коллайдера будущего" (FCC), который планируется реализовать в Европейском научном центре ядерных исследований ( ЦЕРН ) в Швейцарии, сообщил журналистам замдиректора по научной работе института Евгений Левичев.
    1793
  • 05/09/2018

    Европейцы покушаются на основы физического мира

    ​К концу 2030-х годов на смену Большому адронному коллайдеру (БАК) придет Будущий циклический коллайдер. Для него посреди Европы построят кольцевой тоннель длиной сто километров. Без такой установки невозможно досконально исследовать бозон Хиггса и найти новую физику, уверяют ученые.
    693
  • 29/08/2019

    В Новосибирске появится главный российский синхротрон

    В июле Владимир Путин подписал указ о мерах по развитию синхротронно-нейтронных исследований в России. За ближайшие три месяца экспертному сообществу под эгидой Минобрнауки нужно разработать федеральную научно-техническую программу развития синхротронно-нейтронных исследований на 2019–2027 годы.
    365
  • 27/08/2019

    Италия, Франция, Германия и ЦЕРН примут участие в реализации проекта коллайдера Супер С-тау фабрика

     Проект электрон-позитронного коллайдера Супер С-тау фабрика Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) получит грант размером 2 млн евро в рамках программы CREMLINplus.  Финансирование начнется в 2020 г.
    329
  • 16/10/2017

    Пассажиров аэропорта Дели проверяет техника, разработанная учеными ИЯФ СО РАН

    Система рентгенографических сканеров Express Inspection, совместной разработкой которых занимался Новосибирский Институт ядерной физики им Г. И. Будкера СО РАН и Орловский завод «Научприбор», проходит апробацию в Индии.
    1091
  • 30/08/2018

    Новосибирские ученые знают, как разбить древность на атомы

    Озера, древние книги, иконы, кости мамонтовой фауны или доисторического человека, деревянные колоды из погребений и даже болотный торф - все эти объекты можно точно датировать, определить время их создания, появления на свет или, если речь идет о живом существе, период обитания на Земле.
    858
  • 28/02/2019

    В ЦЕРН обнаружили новую частицу, которая уточнит кварковую модель

    ​Коллаборация LHCb (CERN, Европейская организация по ядерным исследованиям), в которую входят Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Новосибирский государственный университет (НГУ), объявила об открытии нового состояния c-кварка и анти c-кварка – частицы ψ3(1D).
    871
  • 15/08/2019

    Эксперимент Belle II пройдет с участием ученых Академгородка

    ​Эксперимент Belle II — это один из экспериментов в физике высоких энергий, работающий на передовых рубежах современной науки. Данные, полученные в результате эксперимента, позволят проверить предсказания Стандартной модели для вероятностей редких распадах B- и D-мезонов и t-лептона, улучшить точность измерения параметров нарушения симметрии между веществом и антивеществом и, возможно, обнаружить проявления новой физики.
    453
  • 17/09/2018

    Большой адронный коллайдер и фундаментальные вопросы науки

    Россия пока не получила ни одного заказа при модернизации Большого адронного коллайдера, хотя раньше без нее ЦЕРН обойтись в принципе не мог. Ровно десять лет назад в Европейской лаборатории ядерных исследований (ЦЕРН) был запущен Большой адронный коллайдер.
    1386
  • 22/01/2019

    Зачем в Европе хотят построить новый коллайдер?

    ​Европейский центр ядерных исследований (ЦЕРН) работает над концепцией нового коллайдера, который будет больше и мощнее ставшего знаменитым БАК. Разбираемся, для чего он нужен. В поисках Новой физикиКогда на Большом адронном коллайдере (БАК) был открыт бозон Хиггса, физики сразу заговорили, что теперь им необходима установка для более тщательного его изучения.
    1133