Коллайдер Теватрон мог "пропустить" бозон Хиггса

17 января 2011 года

Группа физиков считает недостаточно надежным результат экспериментов на коллайдере Теватрон в США, которые помогли ученым сократить диапазон масс, где может "скрываться" бозон Хиггса, и заявляет о необходимости пересмотреть итоги этих опытов.

Бозон Хиггса - последний недостающий элемент современной теории элементарных частиц, так называемой Стандартной модели. Это гипотетическая частица отвечает за массы всех других элементарных частиц. Однако теория не позволяет точно установить массу бозона Хиггса. Ученые рассматривают две возможности - существование "легкого" и "тяжелого" вариантов этой частицы.

"Легкий" Хиггс с массой от 135 до 200 гигаэлектронвольт (ГэВ) должен распадается на пары W-бозонов, а если масса бозона составляет 200 ГэВ или больше, то на пары Z-бозонов, которые, в свою очередь, порождают электроны и мюоны.

Эксперименты в электрон-позитронном коллайдере LEP в 1980-е годы позволили исключить диапазон масс менее 114 ГэВ. Значение массы в 100 ГэВ примерно в 107 раз больше массы протона. В ноябре 2009 года физики из Национальной лаборатории имени Ферми в США, которые проводят эксперименты на Теватроне, исключили возможность существования бозона Хиггса в интервале масс с 163 до 166 ГэВ, а в июле 2010 года - в диапазоне от 158 до 175 ГэВ.

Физик Абдельхак Джуади (Abdelhak Djouadi) из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) и его коллеги из других институтов считают, что последнее "сокращение" нуждается в пересмотре.

"Мы проверили границы интервалов, установленные экспериментами CDF и D0 (два главных детектора Теватрона) для бозона Хиггса Стандартной модели, в свете большой теоретической неопределенности сечений сигнала и фона. Мы показали, что если принять во внимание эти неопределенности, чувствительность экспериментов окажется значительно ниже, и сейчас исключенный интервал масс бозона Хиггса от 158 до 175 ГэВ должен быть вновь открыт", - говорится в статье ученых, размещенной в электронной библиотеке Корнеллского университета.

По их подсчетам, для того, чтобы увеличить чувствительность до уровня, необходимого для надежного исключения бозона Хиггса в этом интервале, необходимо увеличить светимость (количество столкновений частиц в единицу времени) ускорителя примерно вдвое.

Теватрон (Tevatron) - протон-антипротонный коллайдер, кольцевой ускоритель, в котором сталкиваются пучки протонов и антипротонов, расположенный в Фермилабе. Его строительство было окончено в 1983 году. Работу ускорителя планируется завершить в октябре 2011 года, однако физики в течение двух-трех лет после его остановки будут анализировать собранные данные.