Наофуми Курода из университета Токио (Япония) и его коллеги использовали наработки ASACUSA для получения антипротонов, свойства которых «доступны» для изучения.

Как отмечают авторы статьи, антиматерию крайне сложно изучать из-за ее сверхмалого срока жизни и того, в каких обстоятельствах рождаются ее атомы. По этой причине большинство методик получения антиводорода малопригодны для изучения многих их физических свойств, таких как «расщепление» уровней энергии и спектра, вызванные взаимодействием антипротона и позитрона.

Физики решили эту проблему, научившись «выращивать» атомы антиводорода, энергия и скорость движения которых были относительно низкими. В этом им помог набор из замедлителей и специальных магнитных ловушек, замедлявший антипротоны и позитроны, поступавшие из ускорителя, и позволявший им объединиться в антиводород.

Рис. 1. Одна из магнитных ловушек, внутри которой зарождаются атомы антиводорода.

Данные ловушки были устроены таким образом, что формирующиеся анти-атомы самостоятельно покидали их пределы и попадали в точку, где сила магнитного поля была минимальной. Подобный трюк позволил получить достаточно антиводорода для наблюдений за «расщеплением» уровней энергии, что они планируют сделать в ближайшее время.

В 2012 году детекторы ATLAS и CMS «поймали» бозон Хиггса, отслеживая его распад на пары Z-бозонов, и на гамма-фотоны. Причем достоверность этих результатов была очень высока. В частности, детектор CMS фиксировал рождение бозона Хиггса со статистической значимостью 7 стандартных отклонений (сигма) только в Z-канале, при том, что физики говорят об открытии на уровне 5 сигма, когда вероятность того, что наблюдаемый эффект вызван статистической флуктуацией, составляет лишь 1 на 3,5 миллиона.

Однако Стандартная модель предсказывала, что бозон Хиггса должен распадаться и на фермионы — тау-лептоны и пары b-кварк и b-антикварк. Только теперь, благодаря анализу данных с помощью нейронных сетей, ученым удалось вычленить следы «работы» этого канала распада. Статистическая достоверность этого открытия составляет 4 сигма — это означает, что вероятность «ложного срабатывания» составляет 1 к 16 тысячам.

Это открытие еще раз поддерживает вывод, что частица, открытая на коллайдере, действительно очень похожа на бозон Хиггса Стандартной модели.

«Если подтверждения не было, это может быть более интересно для физиков, но пока все предсказания Стандартной модели оправдываются. Хотя точность этого результата еще настолько невелика, что многие интерпретации еще не исключены, например минимальная суперсимметричная модель», — сказал Боос.

Существуют некоторые теоретические модели, которые предсказывают возможность существования многих разных бозонов Хиггса, один из которых ведет себя как «стандартный».

РИА Новости

Некоторые физики отмечают, что, несмотря на всю амбициозность проекта, VLHC будет лишь одной из «рабочих лошадок» глобальной физики элементарных частиц будущего.

В числе других приоритетов:

• модернизация БАК, который в феврале был закрыт на 2 года, чтобы повысить энергию с 7 ТэВ до 14 ТэВ;


• строительство Международного линейного коллайдера в Японии, способного сталкивать пучки электронов и позитронов;


• крупный проект США по использованию пучков высокой интенсивности, генерируемых в Национальной ускорительной лаборатории Ферми (Fermi National Accelerator Laboratory).

Джонатан Рознер (Jonathan Rosner), физик из университета Чикаго, созвавший Snowmass, считает, что именно эти предстоящие проекты должны находиться в центре внимания.

«Выделять VLHC пока преждевременно, – считает он. – В некотором смысле, интерес к VLHC — это признак того, что физика элементарных частиц возвращается к своим корням, учёные вновь пытаются найти фундаментальные строительные блоки природы».

Открытие бозона Хиггса поддержало идею о том, что некоторые частицы имеют массу, поскольку они взаимодействуют с полем Хиггса. Тем не менее, многие аспекты открытия до сих пор не поняты до конца, в том числе, почему масса самой частицы Хиггса настолько велика.

Объяснить его «тяжесть» можно с помощью теории суперсимметрии. Известные частицы в сочетании с более тяжёлыми могут наблюдаться в больших ускорителях частиц. Хотя БАК и не обнаружил никаких признаков суперсимметрии, Пескин надеется, что в конце десятилетия эту теорию можно будет использовать при строительстве больших машин.

Один из сторонников большей машины — Нима Аркани-Хамед (Nima Arkani-Hamed), физик-теоретик из Института перспективных исследований США. В декабре он будет открывать Центр будущей физики высоких энергий (Center for Future High Energy Physics) в Пекине. Часть его основной миссии заключается в изучении физики, способной помочь будущим разработкам протонного коллайдера. Уильям Барлетта (William Barletta), профессор физики ускорения в Массачусетском технологическом институте, считает, что эта работа имеет решающее значение для определения размера машины. По его мнению,

чтобы построить устройство с мощностью в 100 ТэВ, необходимо создать сверхпроводящие магниты, которые смогут работать в более высоких полях, нежели нынешнее поколение (возможно, 20 тесла вместо 14 тесла). Один из главных кандидатов в материалы для таких «монстров» — сплав ниобия с оловом, способный выдержать более высокие поля, но вместе с этим достаточно дорогой и требующий охлаждения ниже –255 градусов по Цельсию.

Добавим что не только физики США, но и специалисты CERN имеют свои собственные планы относительно подобного VLHC коллайдера. Физик Майкл Бенедикт (Michael Benedikt) предложил разработать «Большой адронный коллайдер очень высокой энергии», который будет располагаться под Женевским озером. Ключевые параметры сходны с предположительными данными VLHC: окружность 80–100 км и энергия столкновения 100 ТэВ.

Бенедикт предполагает, что строительство может начаться в 2020-х годах, так что машина как раз будет готова к закрытию БАКа в 2035 году.

«Не хотелось бы в итоге получить огромный пробел в физике высоких энергий», – поясняет он.

По его мнению, ещё слишком рано говорить о цене будущего проекта. Но другие физики считают, что коллайдер следующего поколения обойдётся создателям как минимум в $10 миллиардов (329 миллиардов рублей), что составляет всего 20% от  затрат на Олимпиаду в Сочи.