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

Бумажка вместо навыков: почему онлайн-образование не подготовит лидеров будущего Бумажка вместо навыков: почему онлайн-образование не подготовит лидеров будущего

Онлайн-курсы воспитывают людей с искаженным представлением о профессионализме

Forbes
Квадратная правда: как расширить границы квартиры, не покупая новую Квадратная правда: как расширить границы квартиры, не покупая новую

Как маленькая квартира может стать больше большой

Inc.
Колода джокеров и сорок сценариев будущего Колода джокеров и сорок сценариев будущего

Прогнозист Александр Чулок — о том, по какому пути может пойти развитие общества

РБК
Антиоксиданты: зачем они нужны и где их искать Антиоксиданты: зачем они нужны и где их искать

Какие продукты стоит внести в меню, чтобы поддерживать тело в тонусе?

Правила жизни
«Что знает Мариэль?»: зачем колкое драмеди меняет местами детей и родителей «Что знает Мариэль?»: зачем колкое драмеди меняет местами детей и родителей

Как «Что знает Мариэль?» по-новому рассматривает детско-родительские отношения

Forbes
Типы старения лица и кожи: какие бывают и как их определить Типы старения лица и кожи: какие бывают и как их определить

Какие типы старения лица и организма существуют?

РБК
Как сахар влияет на клеточное старение и разрушает коллаген: данные исследований Как сахар влияет на клеточное старение и разрушает коллаген: данные исследований

Почему сахар провоцирует воспаления клеток?

ТехИнсайдер
«Черный квадрат» раздора «Черный квадрат» раздора

Краткая история главной картины ХХ века

Weekend
Как заснуть буквально за минуту: способ, который все мы бессознательно используем Как заснуть буквально за минуту: способ, который все мы бессознательно используем

Как помочь своему организму заснуть?

Maxim
Нестор Энгельке Нестор Энгельке

Нестор Энгельке внес топоропись в энциклопедию современного искусства

Собака.ru
Нина Гребешкова: «Лёня на меня действовал магически» Нина Гребешкова: «Лёня на меня действовал магически»

В его присутствии мне хотелось быть умнее. Не хохотать без особой причины

Караван историй
Рената Шакирова Рената Шакирова

Рената Шакирова в 2024-м стала прима-балериной Мариинского театра

Собака.ru
Глеб Костин Глеб Костин

Глеб Костин — фаундер бренда “.solutions” и главный петербургский визионер

Собака.ru
Переславская флотилия Переславская флотилия

Переславль-Залесский: город на Золотом кольце, где хочется остановиться

Отдых в России
Новый метод поиска экзопланет помог найти суперземлю в обитаемой зоне Новый метод поиска экзопланет помог найти суперземлю в обитаемой зоне

Астрономы впервые обнаружили суперземлю Kepler-725c в зоне солнцеподобной звезды

ТехИнсайдер
Внутри Эми Шумер Внутри Эми Шумер

Кто она тогда, если не Эми Шумер, которая никогда не сдается?

Караван историй
«Дневник невидимки»: история необычной старшеклассницы с обычными проблемами «Дневник невидимки»: история необычной старшеклассницы с обычными проблемами

Отрывок из «Дневника невидимки» — романа о том, как оставаться собой

Forbes
Петрикирхе: почему молчат колокола Петрикирхе: почему молчат колокола

Петрикирхе напоминает айсберг, немалая часть которого скрыта в катакомбах

Дилетант
Прежде, чем выйти из Африки, люди научились выживать в самых разных условиях Прежде, чем выйти из Африки, люди научились выживать в самых разных условиях

Какие факторы способствовали успешной миграции человека из Африки?

ТехИнсайдер
Пошла жара Пошла жара

Как наши предки переживали высокие температуры без кондиционеров

Лиза
Малыми силами Малыми силами

Автомобильная экзотика: Urban Hopper Twin и Mini Pickup Twin Kipper

Автопилот
Психология ожиданий: как наши прогнозы формируют реальность Психология ожиданий: как наши прогнозы формируют реальность

Что такое ожидания и почему они имеют над тобой такую власть

VOICE
Nocow Nocow

Nocow о ведьмачьих балладах и о том, как превратить музыку в большую поэзию

Собака.ru
Болотные семафоры Болотные семафоры

Дупеля летят к нам из жарких поясов экваториальной Африки...

Наука и жизнь
HDD и SSD накопители — в чем разница и стоит ли переплачивать? HDD и SSD накопители — в чем разница и стоит ли переплачивать?

HDD и SSD: надежный винтаж против скорости света и цены космоса

ТехИнсайдер
Три бизнес-ошибки основателя сервиса доставки «Ниндзя Гудс» Три бизнес-ошибки основателя сервиса доставки «Ниндзя Гудс»

Основатель «Ниндзя Гудс» — про ошибки, которые могли погубить его стартап

Inc.
Будет не жирно? Будет не жирно?

Какой вклад в борьбу с ожирением могут внести производители продуктов питания

Агроинвестор
«Любая цифровизация должна сопровождаться стратегией по кибербезопасности» «Любая цифровизация должна сопровождаться стратегией по кибербезопасности»

Почему одни компании видят отдачу от внедрения цифровых решений, а другие нет?

Ведомости
Футбольно-магнитная аномалия Футбольно-магнитная аномалия

Как Сергей Галицкий сделал «Краснодар» лучшим российским клубом

Деньги
Музыкальный класс Музыкальный класс

Многое в концертной жизни впервые произошло в Филармоническом обществе

СНОБ
Открыть в приложении