Физика на Большом адронном коллайдере (Large Hadron Collider, LHC), страница 8

Вообще говоря, надо искать и новые массивные резонансы.

В экспериментальную программу LHC включено изучение и "старых" КХД-эффектов, таких как инклю­зивные распределения, рождение В-мезонов или мезо­нов, содержащих как боттом, так и странный кварк, дилептонные спектры, коллективные эффекты в соударе­ниях ионов с ионами и т.п. LHC можно назвать фабрикой тяжёлых кварков, потому что поперечные сечения для рождения пар bb будут составлять порядка 1 мкб, а для рождения топ-кварков — порядка 1 нб. Субдетекторы, нацеленные на малые углы, помогут в решении некото­рых проблем физики космических лучей, например, путём калибровки моделей взаимодействия адронов, используемых в программах, предназначенных для опи­сания космических ливней супервысоких энергий.

Конечно, все мы с особенным нетерпением ожидаем, что будет найдено нечто совершенно новое и неожидан­ное, как это часто случалось ранее, когда удавалось проникнуть в неизведанную область энергий.

2 УФН, т. 179, №6

С теоретической точки зрения, одна из наиболее загадочных проблем кроется в структуре физического вакуума. Считается, что нарушенные симметрии играют важнейшую роль в нашем мире. Идеи, широко исполь­зуемые в сверхпроводимости (вспомним о потенциале Гинзбурга-Ландау!), в ферромагнетизме и многих дру­гих разделах физики твёрдого тела, лежат также в основе понятий физики частиц о бозоне Хиггса, суперсиммет­рии, СР-нарушении и т.п. Сложная структура физичес­кого вакуума с многими минимумами (подобная форме некогда распространённой стиральной доски!) и специ­альные асимметрии определяют многие эффекты. Эта структура до сих пор не до конца понята. Полагают, что физический вакуум отнюдь не пуст, а наполнен скаляр­ными полями Хиггса.

В рамках Стандартной модели есть много необъяс- нённых явлений. В частности, пока нет ответа на вопросы: почему имеется ровно три поколения кварков и лептонов или что лежит в основе иерархии масс и где происходит объединение всех взаимодействий?

Обнаружение распадов бозона Хиггса на LHC озна­чало бы, что мы находимся на верном пути к разгадке проблемы иерархии масс. В то же время это приведёт к появлению многих новых вопросов о том, существует ли только один бозон Хиггса (сейчас эта возможность многим кажется весьма нереалистичной и разочаровы­вающей) или существуют и другие бозоны Хиггса либо у этой частицы имеется внутренняя структура. Необхо­димо будет проверить пропорциональность силы связи бозона с другими частицами массе этих частиц путём изучения разных мод распадов. Поля Хиггса тесно связаны с такими астрофизическими наблюдениями, как тёмная энергия (или, на языке теоретиков, с космологи­ческой постоянной в теории гравитации).

Фундаментальная суперсимметрия может проявить себя на LHC при обнаружении легчайших счастиц, например, таких как нейтралино или гравитино. Супер­симметрия подбирает пары наблюдаемым фермионам и бозонам так, что каждой частице-фермиону соответ­ствует свой суперсимметричный партнёр-бозон, и наобо­рот. Радиационные поправки в суперсимметричных теориях сокращаются в результате такого спаривания. В Стандартной модели такого спаривания не существует. Это — выход за её рамки, который требует существова­ния суперчастиц. Тогда возникает абсолютно новый мир. Если его удастся обнаружить, то в нашем распоряжении окажется естественный кандидат для объяснения тёмной материи и откроется возможность объединения всех фундаментальных сил природы.

Другой путь вне рамок Стандартной модели откры­вается идеей о дополнительных размерностях простран­ства-времени. Эти дополнительные размерности могут быть свёрнуты (компактифицированы) так, что их до сих пор не удавалось наблюдать, но, может быть, удастся заметить при энергиях, превышающих 1 ТэВ. Такое случается в некоторых вариантах модели струн. При этом, в частности, гравитация может стать сильной и при энергиях LHC смогут рождаться чёрные мини-дыры. Новый мир частиц Калуцы - Клайна^[1] может проявить себя.