Понедельник, 12 Октября 2015 00:00

На\r\nсеминаре 4 июля в Европейском центре ядерных исследований (CERN) были оглашены\r\nрезультаты экспериментов по возможному открытию бозона Хиггса – крупнейшего\r\nоткрытия 21 века. В работах по открытию “частицы бога” участвовали также группы\r\nармянских физиков из Ереванского физического института (ныне - “Фонд\r\nНациональная научная лаборатория им. А.И.Алиханяна (Ереванский физический\r\nинститут)”. О значении открытия, об экспериментах на Большом адронном\r\nколлайдере и о вкладе армянских физиков корреспонденту АрмИнфо рассказали\r\nдиректор Фонда ННЛА, профессор Ашот Чилингарян, член-корреспондент НАН РА,\r\nруководитель группы армянских ученых в эксперименте CMS (Compact Muon Solenoid)\r\nАльберт Сирунян и доктор физ.-мат. наук, участник эксперимента ATLAS (A\r\nToroidal LHC ApparatuS) Грачья Акопян. 

\r\n

 

\r\n

Ашот Чилингарян. Прошлый век – золотой век\r\nфизики высоких энергий, когда в экспериментах с космическими лучами и на\r\nускорителях были открыты элементарные частицы и изучены их свойства. Венцом\r\nэтих открытий стала так называемая Стандартная модель, которая объясняет как\r\nустроена материя и как “началась” Вселенная.

\r\n

 

\r\n

Самое главное, что на основе Стандартной модели можно делать очень точные\r\nрасчеты ожидаемых параметров частиц и их взаимодействий для сравнения с\r\nэкспериментальными и наблюдательными результатами.  И множество экспериментов в физике и\r\nастрофизике высоких энергий подтвердили стандартную модель. Однако, конечно, не\r\nвсе явления нашли объяснение: в рамках стандартной модели не интегрирована\r\nгравитация; нет объяснения массы нейтрино, “темной” материи. Еще одной загадкой является очень большой разброс масс\r\nкварков и лептонов, различающихся в сотни и тысячи раз, несмотря на одинаковые\r\nсвойства. В ранней Вселенной частицы были\r\nпоначалу безмассовы, но на каком-то этапе ее “создания” симметричная\r\nкартина взаимодействий частиц самопроизвольно нарушилась, и частицы приобрели\r\nмассу. Для описания нарушения этой симметрии было предложено особое поле с ненулевым\r\nсостоянием вакуума, оно получило название Хиггсовское поле в честь британского физика Питера Хиггса (Peter Ware\r\nHiggs), который  в 1964 году предложил\r\nэто объяснение. Переносчиком Хигсовкого взаимодействия является одноименной\r\nбозон  (Higgs boson), открытие\r\nкоторого является главной целью экспериментов на Большом адронном\r\nколлайдере  (БАК – LHC – Large  Hadron Collider) Европейского центра ядерных\r\nисследований (CERN – Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire)\r\nв Швейцарии.

\r\n

 

\r\n

Подготовка к\r\nстроительству БАК, самого большого ускорителя в мире, началась 20 лет назад.\r\nЗадачей экспериментов на БАК является прорыв в область “новой физики”, в том\r\nчисле открытие бозона Хиггса. Эксперименты по обнаружению бозона Хигса\r\nпроводились и в США, но они оказались безуспешными, не хватило энергии и\r\nсветимости пучков: чем с большей энергией сталкиваешь элементарные частицы, тем\r\nбольше шансов понять, что там скрывается внутри, а энергия столкновений в БАК\r\nбеспрецендентно велика. Чем больше частиц участвует в столкновении, тем больше\r\nсветимость пучков и тем больше вероятность рождения новых частиц.

\r\n

Пока ученые ищут новые источники энергии, автономные дизельные электростанции и дизель генераторы "Азимут" используются в качестве основного источника электроэнергии,а также резервных электростанций.

\r\n

Группы ученых Ереванского\r\nфизического института (ЕрФИ) участвовали в создании детекторов БАК с начала\r\n90-ых. В экспериментах CMS и ATLAS, в которых работали армянские физики, и были\r\nполучены экспериментальные подтверждения новой частицы похожей на столь долго\r\nожидаемый бозон Хиггса.

\r\n

 

\r\n

Отмечу, что наряду с\r\nнашими ветеранами, 20 лет участвующими в экспериментах, также и молодые\r\nармянские ученые являются соавторами открытия бозона Хиггса и многих других\r\nинтересных результатов. И хотя в списках соавторов насчитываются десятки тысяч\r\nфамилий, каждый армянский ученый и молодой специалист – участник экспериментов\r\n– внес свой особый вклад в получение результата. Тому подтвеждение диссертации\r\nмолодых ученых на основе материлов работы БАК, которые каждый год защищаются в\r\nЕрФИ.

\r\n

 

\r\n

Добавлю также, что\r\nПравительство РА два года назад начало выделять средства для того, чтобы группы\r\nармянских ученых могли участвовать в экспериментах и не зависели от грантов,\r\nвыделяемых иностранными или международными организациями. И общий успех работы\r\nпо поиску бозона Хигса стал свидетельством того, что выделенные правительством\r\nсредства были потрачены не впустую. 

\r\n

 

\r\n

Альберт Сирунян. Проведенные эксперименты, естественно, являлись\r\nэкспериментами международного масштаба, поскольку были связаны с большими\r\nрасходами, которые ни одна страна в одиночку не могла себе позволить. 

\r\n

 

\r\n

Членами CERN являются 20\r\nстран. Понятно, что Армения не может быть отдельным участником исследований,\r\nпоскольку это связано с большими затратами. Но с 1994 года, согласно\r\nподписанному с Правительством РА договору, армянским физикам и инженерам\r\nпредоставлена возможность участия в научных экспериментах, которые\r\nосуществляются на ускорителях CERN. Начиная с 1995 года армянские ученые начали\r\nучаствовать в создании оборудования для БАК-а. Кроме экспериментов на\r\nдетекторах  CMS и ATLAS, осуществлялся\r\nэксперимент на детекторе ALICE (A Large Ion Collider Experiment), который\r\nприменяется для изучения физики тяжелых ионов и нового состояния вещества\r\n(кварк-глюонной плазмы). Начало создания оборудования армянскими физиками для\r\nдетекторов совпало с тяжелыми для Армении временами, когда электроэнергия\r\nподавалась несколько часов в сутки, а на науку тратились мизерные средства. Но\r\nармянские физики смогли найти разные пути финансирования, в частности, гранты,\r\nи участвовать в создании этих мощнейших детекторов, каждый из которых стоит до\r\n500 млн швейцарских франков.

\r\n

 

\r\n

В сентябре 2008 года на\r\nБАК были запущены первые пучки элементарных частиц, а в 2010-11 гг. были\r\nполучены первые экспериментальные результаты.

\r\n

 

\r\n

До экспериментов по\r\nоткрытию бозона Хигса в CERN, в США такие эксперименты проводились на\r\nускорителе “Tэватрон”, имеющего в свое время самую высокую энергию. Но\r\nамериканская программа закрылась, и вся надежда на открытие этой частицы\r\nосталась на БАК.

\r\n

 

\r\n

Я участвовал на семинаре\r\n4 июля в CERN, в рамках которого были оглашены результаты по открытию бозона\r\nХигса как по эксперименту CMS, так и ATLAS. Специально было проведено два\r\nнезависимых эксперимента на достижение одного и того же результата с тем, чтобы\r\nконечный результат имел наибольшую достоверность. При этом, используемые в CMS\r\nи ATLAS детекторы значительно отличаются друг от друга, и если на разном\r\nоборудовании получается тождественный результат, то значит, что он близок к\r\nреальному.

\r\n

 

\r\n

Бозон Хиггса имеет\r\nвозможность распада по пяти независимым каналам. Каналы различаются по\r\nвероятности детекции этой частицы в них. В двух каналах наблюдался распад\r\nбозона Хиггса на два фотона. В одном из каналов наблюдался распад на\r\n2-Z-бозона. В действительности, это – 4-хчастичное конечное состояние, а эти 4\r\nчастицы – лептоны.

\r\n

 

\r\n

В результате эксперимента\r\nдолжно было подтвердиться существование вышеназванных фотонов в качестве\r\nскалярных частиц – бозонов. Для подтверждения результатов, полученных по\r\nвторому каналу распада нужен более обширный статистический материал. 

\r\n

 

\r\n

В физике высоких энергий\r\nчастица считается открытой, если статистическая значимость пика больше 5\r\nстандартных отклонений (5-сигм). Комбинированная (средняя) статистика по двум\r\nканалам по эксперименту CMS была равна 4,9-сигмам, а по ATLAS – 5-сигмам. Из\r\nэтого можно заключить, и об этом было сообщено на\r\nвышеназванном семинаре 4 июля, что найдено такое состояние частицы (с массой\r\n(энергией) 125.3 ± 0.6 гигаэлектронвольт), которое очень похоже на бозон\r\nХиггса.

\r\n

 

\r\n

Понятно, что для\r\nполучения более достоверных результатов необходимо расширить базу\r\nстатистических данных. С этой целью  с\r\nдиректором  CERN Рольфом-Дитером Хойером\r\n(Rolf-Dieter Heuer) достигнута договоренность о том, что БАК не будет\r\nостановлен в конце текущего года, а будет эксплуатироваться еще 3 месяца для\r\nпродолжения экспериментов.

\r\n

 

\r\n

Грачья\r\nАкопян. Лишь\r\nдля того, чтобы закрепить сказанное Альбертом Сируняном, отмечу, что Армения с\r\n1993 года участвует в проекте БАК в качестве создателя технического\r\nоборудования, компонентов, детекторов. Фактически, такого участия в БАК не\r\nимеет ни одна из стран региона, а среди стран СНГ в проекте участвует лишь\r\nРоссия, Украина и Беларусь. В итоге, армянские физики были заняты на всех  этапах создания и становления БАК от\r\nприборостроения, экспериментальных исследований выполненных работ, изучения\r\nпараметров детекторов и оборудования  до\r\nих окончательной сборки, наладки и пуска. Кроме этого, армянские физики осуществляют\r\nконтроль за всем этим оборудованием, неся соответствующее дежурство. Кроме\r\nтого, мы удаленно – с Еревана следим за качеством измерений, для обработки\r\nданных используя “Грид” – “облачную” компьютерную систему.

\r\n

 

\r\n

Альберт\r\nСирунян. Если\r\nрассматривать вопрос о пользе, которую извлекала Армения от участия в работах\r\nпо созданию БАК и в экспериментах по открытию бозона Хиггса, то следует\r\nвыделить два аспекта. Во-первых, это – исключительная возможность подготовки\r\nмолодых специалистов в CERN, чему способствовала программа государственной\r\nподдержки. Следует учитывать тот факт, что мы имеем сильные традиции в физике\r\nвысоких энергий: в ЕРФИ действовал\r\nэлектронный ускоритель, армянские физики всегда были на переднем плане в сфере\r\nизучения электромагнитных взаимодействий высоких энергий. И на сегодняшний день\r\nэти традиции продолжаются, несмотря на то, что мы не имеем возможности\r\nиспользования  нашего устаревшего\r\nускорителя, зато широко используются технические возможности зарубежных центров\r\nизучения физики высоких энергий. Это – не только CERN, но и Лаборатория\r\nДжефферсона в США,  центр DESY (Deutsches\r\nElektronen-Synchrotron) в Германии. И благодаря участию в программах этих\r\nцентров мы высоко держим планку репутации Ереванского физического института и\r\nсохраняем возможности развития физики высоких энергий в Армении.

\r\n

 

\r\n

Во-вторых, участие в\r\nстроительстве БАК позволило привезти в Армению новые технологии. Например, на\r\nзаводе “Марс” была применена новая технология производства специальных\r\nкерамических подложек (плат) для детекторов БАК. Был объявлен тендер на\r\nпроизводство этих подложек с участием компаний из нескольких стран,  и “Марс” выиграл его. В итоге, на этом заводе\r\nбыло произведено и поставлено в CERN 5 тыс. керамических подложек для\r\nсооружения детекторов в БАК.

\r\n

 

\r\n

В качестве заключения\r\nхотелось бы сообщить, что ЕрФИ планирует в 2013 году в Армении\r\n(предположительно, в  цетре международных\r\nконференций “Нор Амберд” на склонах горы Арагац) организовать представительную\r\nнаучную конференцию, на которой  будут\r\nпредставлены новейшие результаты экспериментов CERN по открытию бозона Хиггса.