Пресс-центр

10 лет со дня открытия бозона Хиггса

4 июля 2012 года в ЦЕРН (Женева) экспериментами ATLAS и CMS Большого адронного коллайдера (БАК) было объявлено об открытии новой частицы, которая оказалась бозоном Хиггса Стандартной модели (СМ). Это ознаменовало новую эпоху в фундаментальной физике: завершены почти полувековые поиски, казалось бы, неуловимой частицы, которая была последней в ряду уже давно известных элементарных частиц СМ, сформулированной еще во второй половине 1960-х.

Объявление коллаборациями ATLAS и CMS 4-го июля 2012 г. в ЦЕРН об эпохальном открытии бозона Хиггса не только произвело фурор в мировом физическом сообществе и имело широкий общественный резонанс. Впервые, после почти 50-летних поисков, была, наконец, открыта необычная частица, являющаяся квантом вакуумного поля и обеспечивающая массу всем известным массивным элементарным частицам.

Теория, составляющая сейчас основу Стандартной модели (СМ), была предложена в 1960-х гг. для объединения электромагнитных и слабых взаимодействий, и имела в то время существенную и, казалось бы, нерешаемую проблему. С одной стороны, теоретический принцип локальной калибровочной инвариантности требовал  безмассовости калибровочных векторных бозонов, аналогично фотону, а с другой, экспериментальные данные указывали на то, что они должны иметь огромную массу: в десятки раз превышающую массу протона - самой тяжелой из известных на то время элементарных частиц. Элегантный, но весьма нетривиальный выход предложили Р. Браут, Ф. Энглер, П. Хиггс, а также К. Хаген, Дж. Гуралник и Т. Киббл в 1964 г. Предложенный ими подход получения массы калибровочными векторными бозонами основывался на механизме спонтанного нарушения симметрии, который предложили в физике конденсированного состояния Л.Д. Ландау, В.Л. Гинзбург, Дж. Бардин, Л. Купер, Дж. Шриффер, Н.Н. Боголюбов, и затем разрабатывался в квантовой теории поля Ю. Намбу, Дж. Голдстоуном и Ф. Андерсоном. Вследствие такого механизма при взаимодействии с вакуумным полем электрослабые векторные бозоны приобретали массу, не нарушая основной принцип построения современной калибровочной квантовой теории поля. Другим наблюдаемым следствием механизма спонтанного нарушения при нетривиальном взаимодействии с вакуумом являлось появление необычного скалярного бозона, названного по имени П. Хиггса — одного из авторов предложенной идеи.

Начиная с 1964 г. проводились безуспешные экспериментальные поиски найти бозон Хиггса, непрекращающиеся попытки теоретиков обойтись без него, а также исключительная роль этой частицы в современной физике фундаментальных взаимодействий сделали ее легендарной. Сотни тысяч физиков по всему миру наблюдали по телевидению и интернету объявление в ЦЕРН об открытии бозона Хиггса коллаборациями ATLAS и CMS после полутора лет с начала работы Большого адронного коллайдера (БАК). За теоретическое предсказание бозона Хиггса Ф. Энглер и П. Хиггс были удостоены Нобелевской премии 2013 г.

Бозон Хиггса дал физикам огромное поле для исследований, будучи квантом вакуума, бозон Хиггса может оказаться порталом в еще неизвестный мир за пределами СМ. Изучение свойств бозона Хиггса, поиски его распадов, в частности, на частицы Темной материи, является одним из ключевых направлений исследований на БАК и будущих коллайдерах. Уже 5 июля 2022 г. начинается новый 3 Сеанс БАК, где на увеличенной до 13.6 ТэВ энергии столкновений протонов, будут проводиться новые исследования свойств бозона Хиггса и поиски проявлений Новой физики за пределами СМ.

Сотрудники Отделения физики высоких энергий (ОФВЭ) НИЦ КИ - ПИЯФ принимают активное участие в исследованиях CMS и ATLAS, являясь частью большой международной команды. Физики и инженеры ОФВЭ  внесли и вносят большой вклад как в проектирование, строительство, эксплуатацию и модернизацию этих экспериментальных установок, так и в обработку и анализ экспериментальных данных. 20 сотрудников ОФВЭ являются соавторами открытия бозона Хиггса.