Новости высоких технологий

Физики большого адронного коллайдера в Европе испытали на себе свойства природы на самых высоких энергий в истории и не нашел ничего особенного, ничего нового. Это, наверное, 30 лет назад, когда проект был задуман, не мог предвидеть никто. Пресловутый «двухфотонная пик, который появился в данные в декабре, бесследно исчезла: оказалось, а является статистической флуктуацией, а не новую фундаментальную частицу. В самом деле, столкновений на ускорителе в тот момент ничего не показывают, кроме каталогизированы но неполной стандартной модели физики элементарных частиц. Среди осколков столкновения физика не обнаружила каких-либо частиц, которые могли бы объяснить темную материю, чтобы быть братьями и сестрами бозона Хиггса, дополнительных измерений, не leptoquarks… и не суперсимметричных частиц, которые могли бы дополнить наше уравнение будет удовлетворять принципу «натуральности», которое может быть основой всех законов природы.

«Удивительно, что мы думали обо всем этом в течение тридцати лет и не сделал ни одного правильного прогноза о том, что мы увидим», — говорит Аркани-Хамед НИМА, профессор физики в Институте перспективных исследований в Принстоне.

Появилась последние новости на Международной конференции по физике высоких энергий в Чикаго в презентации экспериментах Atlas и CMS, гигантских детекторов, которые находятся на 6 и 12 часов на циферблате 30-километровое кольцо большого адронного коллайдера. Обе команды, каждая из которых имеет 3000 человек, лихорадочно работали в течение последних трех месяцев, анализируя огромные машины потока данных, который, наконец, становится полностью функциональным после обновления (и два раза). В настоящее время коллайдер сталкивает протоны в 13 триллионов электронвольт (Тэв) энергий, обеспечив достаточное количество сырья для генерации гигантских элементарных частиц. Если они существуют, конечно.

Но пока ни одного не нашел. Особенно печально для многих стала потеря двух-фотонной вершины, избыток фотонов пары, которые появились в прошлом году в партии из 13 сведения Тэв и в результате в более чем 500 работ теоретиков по этой теме. Слухи об исчезновении бум в сведения начали просачиваться в июне, призывая все общество «двухфотонная похмелье».

«Этот вывод будет один пункт очень захватывающее будущее для экспериментов частица», — говорит Раман Sundrum, физик-теоретик из Университета Мэриленда. «Его отсутствие приводит нас туда, откуда мы начали».

Отсутствие новой физики углубляет кризис, который начался в 2012 году с первым танком бегать, когда стало очевидно, что 8-Тэв столкновения не открывает новой физики за пределами стандартной модели. (Бозон Хиггса, открытый в том же году, был последним из элементов пазла под названием стандартной модели, а не ее расширение). Частицы на белом коне появится в конце этого или в следующем году, или по крайней мере, привести в свет сюрпризов в поведении известных частиц, который будет указывать на новую физику. Но все сводится к тому, что теоретики готовимся к «кошмарным сценарием», в котором танк вообще не откроет путь в направлении более полной теории природы.

Некоторые теоретики утверждают, что вся эта площадь пришло время начать войну с нулевыми результатами. Отсутствие новых частиц почти наверняка означает, что законы физики не столь естественно, как привыкли считать себя физиками. «Естественно, это так хорошо обоснована», — говорит Sundrum — то его отсутствие является крупным открытием».

Недостающие части

Основная причина уверенность физиков в том, что Стандартная модель является частью чего-то большего в этой истории является бозоном Хиггса. Вернее, его огромный и, казалось бы, неестественный вес. В уравнениях стандартной модели Хиггса с другими частицами. Эта ссылка дает массу частицы, что позволяет им, в свою очередь, чтобы изменить значение массы Хиггса, а в перетягивании каната. Некоторые участники этого сопротивления является крайне сильным — гипотетическая частица отвечает за гравитацию, может принять (или взять) до 10 миллионов миллиардов Тэв в массе бозона Хиггса — но почему-то заканчивается на массу 0.125 Тэв, а если участники в перетягивании каната завершить процесс с чистого рисовать. Кажется абсурдным, если вы найдете разумное объяснение такого равенства.

Предложенная в начале 1980-х годов теория суперсимметрии справится. Она говорит, что для каждого фермиона, который существует в природе частицы материи, как электрон или кварк, который добавляет к массе Хиггса и суперсимметричные «Хиггса», частицы-носителя силой, которая vycital массы Хиггса. Таким образом, каждый участник в перетягивании каната имеет ту же мощность и Хиггс естественно стабильный. Теоретики предложили альтернативные предложения для достижения естественности, но суперсимметрии есть дополнительные аргументы в его пользу: он приводит к тому, что силы трех квантовых взаимодействий объединения при высоких энергиях, предполагая, что они были объединены во время рождения Вселенной. И он предлагает инертной, стабильной частицы с массой, которые идеально подходят для темной материи.

«Мы почти нашли его», — говорит Мария Spiropulu, физик-ядерщик из Калифорнийского технологического института и член КМВ. — Спросите у людей моего поколения, мы почти учил, что суперсимметрия является, хотя мы еще не открыли. Мы в это верили».

Отсюда и удивление, когда суперсимметричных партнеров известных частиц не покажется — сначала на большом электрон-позитронном коллайдере в 1990-х годах, тогда на Тэватроне в 1990-х и начале 2000-х, и теперь в баке. Как только коллайдеры взял на все более высокие энергии, расширяя разрыв между известными частицами и их гипотетических superpartners, которая должна быть намного сложнее, чтобы избежать случайного обнаружения. Наконец, суперсимметрия стала настолько разбитой, что эффект частиц и их superpartners на массу Хиггсовского больше не компенсируется, и суперсимметрии не решение проблемы натуральности. Некоторые эксперты считают, что мы уже прошли нужную точку. Другие предлагают расширить свободу определения количества факторов, и это уже происходит, однако, как Atlas и CMS исключить стоп-кварк — гипотетическая суперпартнера топ-кварка с 0,173 Тэв — до массы 1 Тэв. Почти шестикратный разрыв между верхней и стоп-кварков в перетягивании каната. Даже если остановить тяжелее, чем 1 Тэв существует, он будет слишком сильно тянуть Хиггса, чтобы решить проблему, на которую он явился в теории.

«Я думаю, что 1 Тэв-это психологический предел», — говорит модель Альберт де гарантировано, старший научный сотрудник ЦЕРН, лаборатория, которая владеет танком, и профессор университета Антверпена в Бельгии.

И хотя некоторые могут сказать, что достаточно, остальные продолжают цепляться за струны. Среди многих суперсимметричных расширениях стандартной модели, есть и более сложные варианты, в которых останавливаются кварки тяжелее, чем 1 Тэв сговорились с дополнительной суперсимметричные частицы, чтобы сбалансировать топ-кварка и набора массы Хиггса. В этой теории так много вариантов, или отдельные «модели», что убивать это конечно практически невозможно. Джо Inkandela, физик из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, который объявил об открытии бозона Хиггса имени кластерного сотрудничества в 2012 году и сейчас проводятся исследования на тему стоп-кварк говорит, что «если вы видите что-то, что может быть сделано независимо от модели заявлением о том, что вы видите что-то. Если вы ничего не понимаете, это будет сложнее».

Частицы могут спрятаться в укромных уголках и трещинах. Если, например, стоп-кварка и легчайшее нейтралино (кандидат суперсимметричной темной материи) будет примерно одной массы, они могут оставаться в тени. Дело в том, что когда стоп-кварк рождается в процессе столкновения и распада, создавая нейтралино, очень мало энергии, чтобы принять форму движения. «Когда перерывы остановиться, сидит где-то и частиц темной материи», — объясняет Кайл Cranmer из Нью-Йоркского университета, член атлас. — Вы не можете видеть это. Поэтому в таких регионах, и там нечего искать». В данном случае, стоп-кварк с массой менее 0,6 Тэв может скрываться в данных.

Экспериментаторы попытаются залатать эти прорехи в ближайшие годы, или раскопать скрытые частицы. В то же время теоретики готовы признать тот факт, что природа не показывают, в каком направлении нужно двигаться. Ситуация очень сложная.

Новая надежда

Многие теоретики признают длинные частицы появляющиеся возможности: что масса бозона Хиггса-это просто противоестественно — его небольшой величина из-за случайных, уравновешенный компенсации в космическом перетягивании каната — и что мы видим-это особое свойство, потому что он определяет нашу жизнь. В данном случае, существует множество вселенных, в каждой из которых комбинация эффектов совершенно случайно. Все эти вселенные атомов образуются только в тех, где случайно появляется свет Хиггса, и отсюда рождаются живые существа. Но такой «антропный аргумент» я ненавижу, потому что это невозможно проверить.

За последние два года, некоторые физики-теоретики начали предлагать новый естественных объяснений масса Хиггса, пытаясь избежать фатализма антропного принципа, а не надеяться на новых частиц, которые могут появиться на танке. Например, на прошлой неделе ЦЕРН собрал семинар, на котором обсуждалась гипотеза релаксина — из чего следует, что масса Хиггса является динамически построенный на рождение космоса, и не форма симметрии — и возможных способах испытания этих идей. Теперь о том, что двухфотонное пик оставил ученых с ничего, им придется идти назад и придумывать новые возможности новой физики.

Аркани-Хамед говорит, что «есть многие теоретики, в том числе и я, которые думают, что мы живем в уникальное время, когда все вопросы — гигант, строительных, подробности в следующей частице. Мы должны быть счастливы, что живем в такое время, даже если наша жизнь не серьезных, проверенных прогресса».

Пока теоретики вернулись к плит, 6000 экспериментаторов упиваться CMS и атлас данных из ранее неизведанных местах. «Кошмар? Что вы имеете в виду?», Spiropulu говорит, ссылаясь на возмущение теоретиков на тему кошмарных сценариев. «Мы исследуем природу. У нас есть время подумать о разного рода кошмар, потому что мы тонем в данных и очень счастливы».

Остается надеяться, что новая физика будет проявлять себя. Но не обнаружила ничего, с Spiropulu позиция, это что-то обнаружить, особенно если он умрет громкие идеи.

Отсутствие новых означать частиц для физики?
Илья Хель