Несколько отличным является подход, выбранный на В-фабриках в KEK (Япония) и SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) (США). Большие интенсивности пучков позволили провести аккуратные измерения свойств семейства Т-бозона, а также других процессов с рождением b-кварков. Это привело к более ясному пониманию как проблемы нарушения CP-инвариантности и определению элементов матрицы Кабиббо-Кобаяши-Мас- кавы (CKM-матрицы), так и возникновения различий между веществом и антивеществом, а также позволило более детально исследовать редкие распады частиц и получить ограничения на массы суперсимметричных партнёров известных нам частиц.
В одной статье невозможно подробно рассказать о всех достижениях экспериментальных исследований на этих ускорителях, не говоря уже о поистине революционных теоретических, связанных с этими исследованиями, идеях, которые часто определяли их направленность. Однако главные проблемы и указания для экспериментирования на LHC проясняются уже на основе вышесказанного.
5. Основные цели экспериментов на Большом адронном коллайдере
Как было и ранее, основными задачами экспериментов на LHC будут поиски ранее неизвестных, ненаблюдав- шихся явлений. Некоторые указания на такие явления следуют из теоретических работ.
Основное внимание сейчас уделяется поискам так называемого бозона Хиггса. Его наличие связывают с идеей о природе масс частиц и их разнообразии. В теории проявление массы приписывается обменам бозоном Хиггса. Пока мы не понимаем, почему массы большинства "элементарных" составляющих вещества столь сильно различаются. В частности, масса топ-кварка больше масс нейтрино в 1014 раз (!), не говоря уже о нулевой массе фотона.
Направления поисков бозона Хиггса определяются различными механизмами рождения и мод распада этой частицы. Наиболее вероятный интервал масс бозона Хиггса оценивается современной теорией как равный 120 ± 6 ГэВ. Субдетекторы на малые углы позволят изучать эксклюзивные процессы рождения бозона Хиггса с такой массой в центральной области с выделением двух конечных протонов при большой величине интервала псевдобыстрот между ними. "Золотая" мода распада на два Z-бозона, каждый из которых, в свою очередь, распадается на два мюона, проявится при массах более 200 ГэВ. Именно такой величиной массы изначально определялись конструкции детекторов ATLAS и CMS и их пропорции. ATLAS длиннее CMS, но он обладает менее сильным магнитным полем. Это предопределено требованием измерять импульсы мюо- нов с точностью не менее 10 %, а относительная ошибка в измерении импульсов обратно пропорциональна величине магнитного поля и квадрату длины трека внутри детектора. Если же окажется, что масса бозона Хиггса находится где-то в области 1 ТэВ, то надо будет изучать его каналы распада с рождением W-, Z-бозона и струй в разных комбинациях. Конечно, увеличение числа каналов распада приводит к заметному возрастанию ширины распада бозона Хиггса. Необходимо также регистрировать фотоны, b-кварки, тау-лептоны, для того чтобы получить убедительные доказательства наблюдения бозона Хиггса. Но мы ещё даже не знаем, существует ли только один бозон Хиггса или их несколько, обладают ли они внутренней структурой и при общем возрастании ширины распада не перекроются ли они по массам так, что почти сольются с фоновыми событиями.
Другое важное направление связано с поисками суперсимметричных партнёров уже известных частиц (счастиц). Счастицы предсказываются теоретически как следствие возможной суперсимметрии нашего мира. Однако ввиду нарушения этой суперсимметрии такие частицы должны быть очень тяжёлыми, и потому они до сих пор не обнаружены. Их проявление в эксперименте будет определяться тем, насколько они тяжелы. Поперечные сечения для процессов, выходящих за рамки Стандартной модели, оцениваются как лежащие в интервале от нескольких фемтобарн до нескольких пикобарн.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.