Бывший босс ЦЕРН Карло Руббиа хочет мюонный коллайдер (Источник: Ch Flemming/Lindau Nobel Laureate Meeting)
Former CERN boss Carlo Rubbia wants a muon collider
Искры нового бозона призывают к "фабрике Хиггса"
Открытие ЦЕРН новой элементарной частицы — скорее всего, бозона Хиггса — произошло буквально за несколько часов до того, как физики, выступая в Линдау на встрече лауреатов Нобелевской премии в Германии замышляли новое средство для измерения его свойств в деталях. Выступил в пользу новой установки, бывший начальник ЦЕРН Карло Руббиа, который поделился в 1984 году Нобелевской премией по физике за открытие W и Z-бозонов. «Имеется технология, чтобы построить завод Хиггса», заявил он. «Вам не нужно 10 млрд €, это может быть сделано относительно дешево».
Руббиа считается «крестным отцом» Большого адронного коллайдера (LHC), жестко проталкивая развитие установки в 1980-х годах и сыграл важную роль в адаптации предыдущего флагмана ЦЕРН — супер протонного синхротрона — в коллайдер, способный производить W и Z-бозоны. Выступая в Линдау, он утверждал, что физики должны следовать тем же путем, который был принят тогда: исследовать открытие подробно с помощью чисто лептонного коллайдера. В случае W и Z бозонов, это был Большой электрон-позитронный (LEP) коллайдер, который ранее занимал 27-километровый туннель, в котором сейчас живет LHC.
В настоящее время объект, представляемый как последовать LHC, это линейный электрон-позитронный коллайдер длиной несколько десятков километров стоимостью от 10 до 20 миллиардов фунтов стерлингов. Но теперь, когда в ЦЕРН создали новые частицы с массой примерно 125 ГэВ - физики имеют более четкое представление о том, какую установку они должны построить для того, чтобы прояснить их свойства и исследовать их взаимодействия с другими частицами. Эта работа будет иметь жизненно важное значение в установлении того, является ли открытая частица бозоном Хиггса, который предсказан Стандартной моделью или это что-то более экзотическое, что открывает возможности для более глубокой теории элементарных частиц.
«Вопрос заключается в том, будет ли все это делать LHC или есть необходимость в другом сооружении», сказал Руббиа. «Для бозона Хиггса в 125 ГэВ нужна лишь скромная установка, возможно, не большой линейный коллайдер». Руббиа отмечает, что столкновения мюонов при общей энергии примерно 125 ГэВ было бы достаточно, а это всего лишь более половины энергии LEP и потребуется установка с гораздо меньшим радиусом.
Как и электроны, мюоны точечные частицы и дают намного более чистые столкновения, чем протоны, что позволило бы изучать частицы подобные бозону Хиггса, с гораздо меньшим количеством шума, чем производится при столкновении протонов. Будучи в 200 раз тяжелее электронов, мюоны теряют значительно меньше энергии на синхротронное излучение при движении по круговому коллайдеру и их столкновения будут производить бозоны Хиггса в гораздо больших количествах.
Прохладные вопросы
Большой проблемой в создании мюонного коллайдера, как «охладить» мюоны, чтобы их можно собрать в узкие пучки для последующего ускорения. Тем не менее, техника охлаждения мюонов уже исследовалась в ряде институтов, в том числе в Великобритании, в Rutherford Appleton лаборатории, да и Фермилаб в США имеет свою собственную программу по разработке мюонного коллайдера, для получения интенсивных пучков нейтрино для прострела под землей на детекторы на другой стороне Земли, чтобы лучше понять нейтринные осцилляции между их тремя ароматами.
Один физик, кто разделяет видение Руббиа — это Дэвид Гросс из Института теоретической физики Кавли в Санта-Барбаре, США, который поделил в 2004 году Нобелевскую премию по физике за работы по асимптотической свободе. «Мюонный коллайдер это отличная идея», сказал он делегатам в Линдау, «и в этом деле США должны играть ведущую роль».
Говоря в живой видеосвязи на заседании в Линдау из CERN, теоретик Джон Эллис из Королевского колледжа в Лондоне заявил, что открытие нового бозона ставит завод Хиггса на повестку дня, но думает, что еще преждевременно столбить идеи. «Мы должны посмотреть, что еще найдет LHC, через несколько лет высоко энергичного продвижения», сказал он. «Было бы лучше иметь средство, которое не ограничивается только фабрикой бозонов Хиггса».
Об авторе
Мэтью Чалмерс сообщает с 62-й встречи лауреатов Нобелевской премии в Линдау, Германия.