Эксперимент CDF на коллайдере
Тэватрон сообщил о рекордном по точности измерении массы W-бозона —
одного из ключевых ингредиентов теории электрослабого взаимодействия.
Физики сейчас анализируют возможные последствия этого результата.
Коллаборация CDF —
один из двух основных детекторов, установленных на протонном коллайдере
Тэватрон, — сообщила о новом измерении массы тяжелой элементарной
частицы — W-бозона. Новое значение массы составляет MW = 80,413 ± 0,048 ГэВ/c2
и является самым точным значением, полученным до сих пор в одном
эксперименте. На иллюстрации справа показаны результаты измерения MW в более ранних экспериментах.
Уточненное значение массы какой-то отдельной частицы может
показаться рутинным занятием, однако этот результат был упомянут среди
главных научных достижений на Тэватроне в прошедшем году (см.
презентацию Tevatron Run II Physics Highlights, PDF, 5,4 Мб) — и не зря. Дело в том, что W-бозон — это не
просто «еще одна частица», а один из важных ингредиентов теории
электрослабого взаимодействия, на котором основана Стандартная модель —
современная картина физики микромира. Масса этой частицы, а также ее
электрически нейтрального сотоварища — Z-бозона — связана тесными
соотношениями со свойствами слабого взаимодействия элементарных частиц.
Точное измерение массы этих частиц позволит проверить эти соотношения,
а значит, позволит сказать, хорошо ли Стандартная модель описывает
реальность или же намечаются какие-то нестыковки (за ними физики
охотятся уже не первый десяток лет).
Кроме этого, благодаря точному измерению масс W-бозона и Z-бозона, а также топ-кварка можно по косвенным проявлениям изучить хиггсовский бозон (про хиггсовский механизм, про бозон Хиггса и про его поиски см. в популярной статье Время искать Хиггс).
Хиггсовский бозон не просто постулируется — он является фундаментом
всей электрослабой теории, и потому понятно желание физиков раздобыть
об этой частице хоть крупицы информации. Конечно, окончательное слово
останется за коллайдером LHC, который начнет работу в конце 2007 года, но, возможно, что-то можно узнать и сейчас.
Измеренное значение MW вкупе с полученными ранее значениями MZ и Mt (кстати, уточненное значение массы топ-кварка тоже было на днях получено
коллаборацией CDF), свидетельствуют о том, что хиггсовский бозон
действительно должен существовать и при этом он должен быть достаточно
легким. Это, в свою очередь, является аргументом для сторонников суперсимметричного устройства нашего мира — в суперсимметричных теориях (по крайней мере один) хиггсовский бозон должен быть достаточно легким.
Стоит отметить, что три года назад как раз выбивающийся из колеи результат измерения MW в другом эксперименте, NuTeV, породил целую лавину теоретических исследований. Суть проблемы по состоянию на середину 2003 года изложена на страничке Текущие открытия в ФЭЧ: проблемы с углом Вайнберга в эксперименте NuTeV;
ситуация с тех пор принципиально не изменилась. Эта история лишний раз
доказывает, что открытия в физике элементарных частиц можно совершать
не только путем повышения их энергии, но и путем чрезвычайно точных
измерений свойств уже открытых частиц.
|