Физика частиц и взаимодействий


Исследования студентов, аспирантов и сотрудников кафедры на Большом Адронном Коллайдере возглавляет профессор Лидия Николаевна Смирнова.

    Это наиболее фундаментальный раздел современной физики, изучающий структуру материи на самом глубинном уровне. Основным инструментом изучения этого раздела физики являются коллайдеры – ускорители высоких энергий, где сталкиваются пучки частиц, разогнанных практически до световых скоростей. Исследования сконцентрированы вокруг нескольких международных центров, имеющих коллайдеры последнего поколения. Наиболее крупный из них – ЦЕРН (Европейский центр ядерных исследований, Женева), где с 2008 г. работает самый мощный коллайдер LHC (Large Hadron Collider), в котором сталкиваются протоны с суммарной энергией 14 ТэВ (1 ТэВ = 1012 эВ). Международная коллаборация, в которую входят учёные МГУ, проводит уникальные эксперименты на большом адронном детекторе ATLAS, в центре которого сталкиваются протоны коллайдера LHC. У наших студентов появилась реальная возможность стать не только свидетелями, но и участниками важнейших открытий в физике.


План-карта Большого адронного коллайдера.
Длина кольца LHC 26.7 км.

В тоннеле LHC

Бозон Хиггса и тайна появления массы элементарных частиц

    В Стандартной Модели для объяснения появления массы у частиц используется так называемый механизм Хиггса (Питер Хиггс, английский теоретик из Эдинбургского университета, предложил этот механизм в 1964 г.). Согласно этому механизму существует некое поле (называемое хиггсовским), состоящее из бесспиновых частиц (т.е. относящихся к бозонам). Подобно магнитному или гравитационному полю, хиггсовское поле пронизывает всё пространство и все объекты Вселенной «погружены» в него как в некий эфир. Взаимодействуя с этим полем, частицы приобретают свои массы. Частицы, которые сильно взаимодействуют с хиггсовским полем, становятся тяжёлыми, а те, которые слабо взаимодействуют с ним – лёгкими. Фотоны безмассовы, потому что они не взаимодействуют с хиггсовким полем, в то время как W- и Z-бозоны взаимодействуют с этим полем очень сильно и приобретают огромные массы, примерно такие, как у атомов серебра. Важно то, что механизм Хиггса предсказывает новую нейтральную бесспиновую частицу с большой массой – бозон Хиггса, наблюдение которого явилось прямым доказательством справедливости этого механизма.

Главная цель эксперимента ATLAS на большом адронном коллайдере LHC в ЦЕРН (Женева) – открыть и исследовать бозон Хиггса.

 

 

Так выглядит одно из столкновений двух протонов в детекторе ATLAS. Узкие «струи» частиц, вылетающих из точки столкновения, рождены одиночными кварками