В небе нашли естественный адронный коллайдер

Мюонные детекторы, установленные в лаборатории лондонского Университетского колледжа, указали на то, что в верхних слоях атмосферы Земли постоянно образуются бозоны Хиггса — частицы, открытые экспериментально только в 2012 году на Большом адронном коллайдере. Об этом сообщает издание Science News.

Источником частиц являются космические лучи — элементарные частицы и ядра атомов, движущиеся с высокими энергиями в космическом пространстве и ударяющие в верхние слои атмосферы. Попадая по местным атомам, они разбивают их ядра, отчего на Землю проливается «дождь» адронов — элементарных частиц из кварков и глюонов. Именно при столкновениях и слияниях последних образуются бозоны Хиггса.

Эти адроны продолжают разбивать атомы, увеличивая количество высвобождающихся объектов. Однако среднее количество энергии на частицу при этом уменьшается, из-за чего в конечном итоге поток иссякает. Преимущество этого процесса для человека в том, что он снижает уровень радиоактивного излучения, доходящего до поверхности Земли. Максимальной интенсивности выброс и столкновение частиц достигает на высоте десяти тысяч метров.

При попадании космических лучей в атмосферу выделяется даже больше энергии, чем в мощнейших адронных коллайдерах. Однако искать бозон Хиггса с помощью естественных процессов оказалось практически невозможно. Как выяснили немецкие физики, бозон Хиггса возникает в атмосфере примерно раз в восемь секунд — это не очень много.

Кроме того, чтобы зафиксировать присутствие бозонов Хиггса, они должны распадаться на более видимые элементы (желательно мюоны). Построить Большой адронный коллайдер быстрее, проще и дешевле, чем покрыть весь мир сетью мюонных детекторов, способных рассчитывать энергию и направление движение этих элементарных частиц.

Бозон Хиггса отвечает за генерацию массы в электрослабом секторе Стандартной модели (СМ) частиц, в сильном она приобретается главным образом за счет известного соотношения Эйнштейна, связывающего массу и энергию частицы. СМ физики частиц в настоящее время включает в себя около 20 свободных параметров (например, масс фундаментальных частиц). На сегодняшний день она является наиболее экономным способом непротиворечивого объяснения известных наблюдательных фактов микромира.

В 2012 году коллаборации ATLAS и CMS сообщили об открытии на Большом адронном коллайдере в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРНе) бозона Хиггса. Расположенная в ЦЕРНе на границе Франции и Швейцарии крупнейшая в мире ускорительная установка была перезапущена в 2015 году.