Второй бозон Хиггса, темная материя и вызов современному понимаю Вселенной

Знание – силаНаука

Новости науки

Второй бозон Хиггса?

Доктор физико-математических наук, профессор кафедры физики высоких энергий и элементарных частиц, руководитель лаборатории теории ядра и элементарных частиц имени В. А. Фока Санкт-Петербургского государственного университета Сергей Афонин теоретически предсказал существование еще одного бозона Хиггса. Согласно предложенной им модели, эта новая элементарная частица должна быть примерно в четыре раза тяжелее уже известного бозона Хиггса. Предсказание поможет заполнить целый ряд пробелов в Стандартной модели, которая описывает взаимодействие всех элементарных частиц, а кроме того, может приблизить к разгадке тайны темной материи.

Обнаружение в 2012 году в ЦЕРНе ранее предсказанного бозона Хиггса как будто бы завершило эпоху открытий фундаментальных элементарных частиц. На самом деле вопросов к Стандартной модели меньше не стало – она может объяснить далеко не все явления. Например, непонятно, почему во Вселенной почти нет антивещества (проблема барионной асимметрии Вселенной), почему нейтрино имеют хоть и ничтожно малую, но ненулевую массу, почему вакуум Стандартной модели выглядит метастабильным (измеренная масса частицы Хиггса лежит в узкой области между границами стабильности и нестабильности вакуума), почему масса бозона Хиггса относительно невелика, хотя ожидаемый вклад от квантовых поправок на очень малых расстояниях, согласно современной теории, должен вести к гигантским значениям этой массы.

По словам Афонина, есть довольно старая, но вполне привлекательная идея, что существуют другие бозоны Хиггса, которые влияют на «стандартный». Расширение Стандартной модели хотя бы на одну такую частицу потенциально может объяснить вышеупомянутые несостыковки. На эту тему есть немало работ, однако в данном случае остро встает вопрос о массе второго бозона Хиггса, так как от нее решающим образом зависит то, как именно можно решить имеющиеся проблемы на уровне количественных предсказаний, а также понять, по каким признакам следует искать такую частицу в экспериментах на Большом адронном коллайдере.

Афонин разработал теоретическую модель, которая позволила предсказать массу второго гипотетического бозона Хиггса. В основе концепции лежит идея о том, что бозон Хиггса может быть составной частицей, части которой сильно связаны, наподобие того, как кварки сильно связаны внутри протонов и нейтронов.

Идея «композитного Хиггса» часто используется для решения проблемы стабилизации его массы, обеспечивая «защиту» от быстро растущего вклада квантовых поправок: проще говоря, величина массы стабилизируется размером «внутренних частей». При очень сильной связи «структурных частей» между собой могут появляться некоторые универсальные характеристики, что, при определенных предположениях, позволяет описывать систему без знания конкретной природы этих «частей». В квантовой теории поля на этом основан так называемый голографический подход, изначально возникший в теории струн. Именно в рамках такого подхода и была построена модель. Сначала, в совместной работе Анохина с коллегами, она была успешно протестирована на описании масс известных легких частиц, составленных из кварка и антикварка, где также имеет место сильная связь составных частей, а затем применена к Стандартной модели.

Расчеты показали, что второй бозон Хиггса имеет массу примерно в четыре раза больше первого, однако доказать его существование еще предстоит.

Современный уровень согласия теории и эксперимента показывает, что частицы Стандартной модели напрямую не взаимодействуют или почти не взаимодействуют с какими-то другими гипотетическими частицами. Исключение составляет бозон Хиггса, для которого пока нет сильных экспериментальных ограничений. Это указывает на то, что из частиц Стандартной модели второй бозон Хиггса, скорее всего, заметно взаимодействует только с известным бозоном Хиггса, поэтому в образовании масс других элементарных частиц не участвует. Тогда эта частица, по определению, не является бозоном Хиггса. Более интригующий вариант: она действительно бозон Хиггса, но не в нашем мире наблюдаемых элементарных частиц, а в мире ненаблюдаемых частиц темной материи. В этом случае, если она существует, и физики научатся экспериментально наблюдать ее эффекты, можно будет понять природу темной материи.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

«Не Диснейленд, а тематический парк на русских национальных кодах» «Не Диснейленд, а тематический парк на русских национальных кодах»

Можно ли создать прибыльный тематический парк в России?

Монокль
«Болезни Империи. Как пытки рабов и зверства во время войн изменили медицину» «Болезни Империи. Как пытки рабов и зверства во время войн изменили медицину»

Почему во время Крымской войны большинство солдат погибало в госпиталях

N+1
20 признаков коренного москвича 20 признаков коренного москвича

Как узнать коренного москвича?

Maxim
Атмосфера жизни Атмосфера жизни

Загородный подмосковный дом с интерьером вне времени

SALON-Interior
Переходим на летнее время Переходим на летнее время

7 актуальных задач, которые легче решить под ярким солнцем

Лиза
Французское влияние в мягком подбрюшье России Французское влияние в мягком подбрюшье России

Как Париж выстраивает стратегическое партнерство с государствами Средней Азии

Монокль
Трофейный ресурс Трофейный ресурс

Что получил СССР в качестве компенсации от Германии по итогам войны

Эксперт
28, Пётр и ослик 28, Пётр и ослик

Рассказ Григория Служителя — про путешествие в прошлое на троллейбусе

Afternoon Seasons of life
«А он, мятежный, просит бури» «А он, мятежный, просит бури»

Самые опасные места океанов, как смогли их покорить. Беседа с Федором Конюховым

Вокруг света
«Страсть в стоге сена» «Страсть в стоге сена»

Как «Тихий Дон» ругала и хвалила советская, эмигрантская и западная критика

Weekend
Что делать, если угнали машину: полиция, страховая, кредиторы и эвакуаторы Что делать, если угнали машину: полиция, страховая, кредиторы и эвакуаторы

Памятка на случай, если кража автомобиля уже произошла и пора действовать

ТехИнсайдер
Шимпанзе используют «деревянный телеграф» для удаленного общения Шимпанзе используют «деревянный телеграф» для удаленного общения

Ученые знают, что шимпанзе барабанят по деревьям, но только сейчас поняли, зачем

ТехИнсайдер
Точно сказано Точно сказано

Первая коллаборация часового бренда с автомобильным — Aurus

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Что думали об автомобилях советские рабочие и крестьяне 100 лет назад Что думали об автомобилях советские рабочие и крестьяне 100 лет назад

Что писали о дорогах и машинах в СССР в 1928 году

ТехИнсайдер
Душа Тосканы Душа Тосканы

Модернистская вилла на склонах холмов, которыми славится тосканский пейзаж

SALON-Interior
Зеленые защитники Зеленые защитники

Какие партнерства садовых растений обладают удивительными способностями?

Добрые советы
Причины таяния льдов Арктики. Астрономический фактор Причины таяния льдов Арктики. Астрономический фактор

Каковы причины таяния льдов Арктики и нынешнего потепления климата

Наука и жизнь
«Осторожно, двери закрываются»: 90 лет эволюции поездов Московского метро «Осторожно, двери закрываются»: 90 лет эволюции поездов Московского метро

Как поезда столичного метро из утилитарных машин превратились в символ прогресса

ТехИнсайдер
Первый пошел: как Гарри Кейн одолел проклятие и заработал пожизненный контракт Первый пошел: как Гарри Кейн одолел проклятие и заработал пожизненный контракт

Как Гарри Кейн наконец-то отметил свое первое завоевание

Forbes
Вторжение номадов: как в мире начался бум экотуризма и к чему он может привести Вторжение номадов: как в мире начался бум экотуризма и к чему он может привести

Почему борцов за сохранение природы настораживает мода на экотуризм?

Forbes
Как работает институт многоженства и с чем сталкиваются женщины в таких семьях Как работает институт многоженства и с чем сталкиваются женщины в таких семьях

Почему женщины соглашаются становиться вторыми женами и какие риски несут

Forbes
По вертикальной траектории По вертикальной траектории

Об одной вещи, без которой жизнь горожанина превратится в кошмар

Наука и жизнь
Почему течет масло в машине: причины и способы устранения проблемы Почему течет масло в машине: причины и способы устранения проблемы

Все про течь масла: откуда течет, как найти, опасно ли

РБК
«Река горит!» Как необычный пожар изменил отношение Америки к экологии «Река горит!» Как необычный пожар изменил отношение Америки к экологии

Река Куяхога: пожар, переключивший сознание целой нации

ТехИнсайдер
Борьба вместо рестлинга: Халк Хоган создал профессиональную лигу и привлек чемпионов Борьба вместо рестлинга: Халк Хоган создал профессиональную лигу и привлек чемпионов

Пиво, чемпионы и венчурные фонды: зачем Халк Хоган создал свою лигу?

Forbes
Экономическое здоровье российских регионов Экономическое здоровье российских регионов

Как выглядит динамика экономического здоровья регионального бизнеса

Эксперт
Золотые линии кинцуги Золотые линии кинцуги

Моя кульминационная точка «случилась» в день, когда мне исполнилось 50

Afternoon Seasons of life
Перевоспитание мужчин и инвестиции: как Австралия стала примером в борьбе с насилием Перевоспитание мужчин и инвестиции: как Австралия стала примером в борьбе с насилием

Как Австралия смогла войти в топ-20 самых безопасных стран мира для женщин?

Forbes
Драйверы от Windows или фирменные: что лучше Драйверы от Windows или фирменные: что лучше

Стоит ли устанавливать фирменные драйверы или можно ограничиться встроенными

CHIP
Рейтинг публикационной активности университетов Рейтинг публикационной активности университетов

Исследование публикационной активности университетов

Эксперт
Открыть в приложении