Ловцы бозона: физики ЦЕРН охотятся за редчайшими событиями во Вселенной

Физики из ЦЕРН обнародовали итоги экспериментов на Большом адронном коллайдере с целью поиска новых физических явлений, выходящих за рамки Стандартной модели. Хотя пока доказательств таких явлений не найдено, текущие данные будут полезны для будущих экспериментов после модернизации установки, пишет источник.

Большой адронный коллайдер, длиной 27 километров и располагающийся на глубине до 175 метров под землей, разгоняет частицы почти до скорости света. В ходе столкновений частиц образуются температуры, в 100 000 раз превышающие температуру солнца.

Проект коллайдера, находящийся в Женеве, считается одним из самых амбициозных за всю историю. Более 10 000 ученых из разных стран работали над ним, и его стоимость превысила девять миллиардов долларов. Это было оправдано выдающимся открытием бозона Хиггса в 2012 году.

Для изучения частиц, возникающих в результате столкновений, используются четыре крупных детектора: ATLAS, CMS, ALICE и LHCb. В исследовании использовались данные детектора ATLAS, который имеет длину 46 метров, высоту 25 метров и весит порядка 7000 тонн.

Бозон Хиггса долго оставался недостающим элементом Стандартной модели. Современная наука считает, что взаимодействие частиц с полем Хиггса позволило им обрести массу и в конечном итоге способствовало формированию звезд и планет.

Для открытия бозона Хиггса было исследовано около 500 триллионов столкновений протонов. Масса частиц составила примерно 125 гигаэлектронвольт, что в 133 раза превышает массу протона. Открытие принесло Нобелевскую премию Питеру Хиггсу и Франсуа Энглеру в 2013 году.

Несмотря на надежды на обнаружение новых явлений, уходящих за рамки Стандартной модели, пока этого не удалось достичь. Физики продолжают поиски суперсимметричных частиц, дополнительных измерений и частиц темной материи, которая составляет около 27% Вселенной.

Исследователи из ATLAS предложили новый метод для обнаружения редких событий, как одновременное появление двух бозонов Хиггса. Несмотря на теоретические прогнозы, такие явления не были зафиксированы. Вероятность возникновения пары бозонов Хиггса оценивается как одно событие на 100 000 триллионов столкновений, и они быстро распадаются.

Для решения этой проблемы было создано программное обеспечение для моделирования процессов рождения частиц. Оно учитывало как одиночные, так и двойные появления бозонов Хиггса. Для анализа полученных данных использовались алгоритмы машинного обучения.

Главные идеи:

1. Физики из ЦЕРН не обнаружили явлений за пределами Стандартной модели, но данные помогут в будущем.
2. БАК – это крупный ускоритель частиц, расположенный под землей.
3. Проект коллайдера – амбициозное научное начинание, принесшее открытие бозона Хиггса.
4. Бозон Хиггса играет ключевую роль в Стандартной модели.
5. Исследователи продолжают искать новые физические явления, несмотря на отсутствие результатов.
6. Используются сложные технологии и машинное обучение для анализа редких явлений с участием бозонов Хиггса.