Как и принято считать, в данном случае новая теория углубляет наши представления о физическом мире, а старая теория становится недостаточной во многих существенных деталях. Вводные синтенции являются результатом углубленного изучения физики элементарных частиц на совещаниях, семинарах и конференциях международного класса в прошедшем году и ссылок на популярный материал в литературе автору не известно, чтобы можно было рекомендовать читателям газеты НТР.
Толковым справочником может служить книга вышедшая в 1999 году [1], но и она уже устаревает и готовится новое ее издание учитывающее современное состояние науки об элементарных частицах. Понятите "элементарный", однако, уже не имеет того смысла, который ему придавали в прошлом веке. Тот, кто не учитывает это обстоятельство, попадает в типичные заблуждения относительно понятия об элементарной частице современного статуса. Так, например, считается, что Хиггс-бозон должен иметь, как и все остальные частицы изучавшиеся до сих пор вполне определенную массу покоя (нижняя граница этой массы сдвигалась в область все больших энергий).
Не многим известно, что в отношение к Хиггс-бозону понятие массы покоя является условным по сравнению с остальными известными частицами (виртуальными, реальными, свободными или в конфайнменте). Масса покоя Хиггс-бозона может быть и сравнима с массой протона, например. Однако, критерии идентификации в событиях взаимодействий частиц разыгрываемых на ускорителях дают меру правдоподобия в обнаружении Хиггс-бозона наиболее надежную при все более и более высоких энергиях. Так было до конца прошлого века, когда шли эксперименты в ЦЕРНе на установке LEP.
В конце 2000 года было принято решение закрыть эту установку в связи с началом нового проекта LHC. Это было названо трагедией прецизионной физики элементарных частиц (Д.Бардин, г.Дубна). Борьба с фонами на новой машине ЦЕРН займет много непроизводительного времени, как и на Тэв-а троне в США. И все повторится (считает автор), если в технологии творчества в Европе и США не изменится парадигма. Нам она известна и основана она контрактной системе найма, в отличие от практики в бывшем СССР.
Сейчас и в России мы перенимаем этот вариант развития, несущий все его издержки (хотя на начальном этапе опыт Запада в некоторых институтах сделал полезное дело). В общем же, научная школа бывшего СССР идеальная для фундаментальной науки (мнение автора). Тупик развития физики элементарных частиц (по мнению автора) не может быть преодолен, если кардинально ничего не измениться и с реализацией проектов тысячекилометровых ускорителей в США. У России есть время сделать рывок в развитии.
Сохранились условия позволяющие разобраться с наукой о Хиггс-бозоне. Дело здесь обстоит по новому в отношение к понятию об элементарном. Парадигмы физики микромира и макромира меняются и объединяются в единую. Хиггс-бозон может быть обнаружен в совокупности экспериментов принципиально различных по методам. Ниже мы обсудим один из вариантов.
Напомним, что СР-симметрия нарушается в распадах К-мезонов и это пока единственный случай свидетельста того, что наш мир левый. Распространяя универсальность явления на другие частицы, можно сказать, что барионы не являются чистыми изоспиновыми состояниями и так же должны, например, существовать нейтроны "короткоживущие" и "долгоживущие". Как обнаружить экспериментально подтверждение данному положению?
Путь известен. Давайте повторим опыты типа Пайс-Печиони или Подгорецкого с нейтронами. Для этого существуют подходящие условия в реакции протона на литии-7 у пороговой энергии протона около 1.88 МэВ, когда образуются нейтроны и бериллий-7. Нейтроны рождаются в узком конусе раствором около 19 градусов и с энергией квазимонохроматичного спектра в эпитепловой области (10-50 кэВ).
Эта реакция хорошо изучена для прикладных целей, например, в нейтронзахватной терапии [2]. Суть эксперимента заключается в том, чтобы падающий протон пометить тормозным процессом на пленке тяжелого металла с наносекундным временным разрешением и затем с той же временной точностью зарегистрировать на базе пролета около 1 метра эпитепловой нейтрон. При этом координаты протона и нейтрона должны быть хорошо определены, чтобы не вносить неопределенности в энергетический спектр развертываемый в шкале временипролета.
Если перед детектором нейтронов ставить и убирать регенератор, то по разнице в спектрах нейтронов можно обнаружить регенерацию "короткоживущих" нейтронов. Помечая же процессы, в которых он учавствует, можно измерить выход редкого процесса, когда "короткоживущий" нейтрон туннелирует в антинейтрон. Последний аннигилируя даст гамма-квант с энергией порядка массы покоя нейтрона. Зарегистрировать корреляции этого канала с нейтронами можно детектором из свинцового стекла или в кристалле NaJ(Ta) с достаточной светосилой. Данный путь прорабатывается автором с лета 2000 года, когда он посетил ядерный центр в Берлине, в котором изучал установку для накопления ультрахолодных нейтронов. В дискуссии автором было найдено решение важного парадокса, как в последствии им это было названо (см. ИНТЕРНЕТ-сайт http://www.jinr.ru/~chern/job/commun-1.html).
В заключениях экспертов, знакомившихся с первыми сигналами о поднятой теме, пестрили пессимистические выводы и лишь сегодня можно сказать, что "лед тронулся". К счастью несчастье с установкой в ЦЕРН подогрело интерес к "сумашедшей идее" автора.
Итак, в опыте будут проверятся предсказания Стандартной модели физики элементарных частиц по выходам редкого процесса и может быть обнаружено ее нарушение, требующее включать в рассмотрение новое фундаментальное взаимодействие. Условия для постановки соответствующего опыта существуют на электростатическом генераторе в ЛНФ ОИЯИ. Но не только этот ускоритель может быть нацелен на поисковый эксперимент.
Другие ускорители, где есть пучки нейтронов, особенно релятивистских, как в ЛВЭ ОИЯИ, где они к тому же поляризованы, можно использовать в простой постановке экспериментов с регенерацией "короткоживущих" нейтронов. Есть преимущества и недостатки условий на разных установках. Релятивистские частицы дольше живут, чем в покое, поэтому выход их из регенератора в детектор упрощается, что может быть затруднено при эпитепловых энергиях. Однако, время на пучке поляризованных нейтронов в ЛВЭ существенно дороже стоит, чем на ЭГ-5 в ЛНФ. Важна ли поляризация нейтронов - это зависит от фонов, которые оценить могут экспериментаторы в конкретных условиях.
В последнее время автор побывал в Р.Казахстан и нашел еще более благоприятную почву для соответствующего эксперимента, чем в г.Дубне, у Институте Ядерной Физики в г.Алматы. Там имеются в наличие все необходимые детекторы, чтобы начинать работу уже сегодня. Условия по фону блестящие. Ускоритель прост в эксплуатации (аналог ЭГ-5 по энергии ускоряемых протонов).
Почему следует искать одновременно и слабое нарушение барионной симетрии? Ответ на этот вопрос потребует снова обратить внимание на свойство Хиггс-бозона иметь произвольную массу покоя. В отличие от всех других известных частиц Хиггс-бозон отвечает за объединение сильных, электромагнитных и слабых взаимодействий. Это требует раскрепостить константы взаимодействий для поиска условий проявления великого объединения (так стали называть соответствующие теории) [1].
Трудности экспериментов по прямому нарушению барионной симметрии в распаде протона происходят от непонимания того обстоятельства, что вслед за великим объединение последует полное объединение и с гравитационными, для теории которого Хиггс-бозон уже не просто имеет массу, но и является смешанным состоянием. Мы будем говорить, что должен существовать короткоживущий Хиггс-бозон и долгоживущий с разными массами покоя. Причем времена жизни теперь уже будут выступать константами, связанными с массой покоя через параметры совершенно необычной теории, выводящей нас в новые топологические миры. Но об этом автор не собирался рассуждать на страницах газеты НТР, так как к тому есть более подходящие ученые, которых можно пригласить к дискуссии.
Автор благодарен многим коллегам в ОИЯИ, с которыми он вел плодотворные дискуссии на тему данного сообщения, и своему руководителю, незримо помогающему в трудные минуты жизни - Господу Богу.
[1] А.Любимов, Д.Киш "Введение в экспериментальную физику частиц", Дубна 1999 г. с.330
[2] C.-K.CHRIS WANG, THOMAS E.BLUE, and REINHARD GAHBAUER "A neutronic study of an accelerator-based neutron irradiation facility for boron neutron capture therapy" NUCLEAR TECHNOLOGY vol. 84, Jan. 1989, pp.93-107
05-го февраля 2001г.
03:00 моск.время