Хиггс из релаксиона

Хиггс из релаксиона

В апреле 2015 года физики-теоретики выложили на ресурс arXiv.org работу, предлагающую новый механизм возникновения большого разрыва между энергиями наблюдаемых элементарных частиц и характерными масштабами квантовой гравитации. Исследование ученых также объясняет современное значение массы бозона Хиггса. В ноябре 2015 года статью Питера Грэма из Стэнфордского университета, Дэвида Каплана из Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе и Сурджета Раджендрана из Калифорнийского университета в Беркли опубликовал журнал Physical Review Letters.

Проблема иерархии масс связана с большим разрывом между экспериментально наблюдаемыми массами элементарных частиц и масштабами энергий ранней Вселенной. В частности, масса самой тяжелой частицы Стандартной модели (современной парадигмы физики частиц), топ кварка — примерно 173,1 гигаэлектронвольта, тогда как планковская масса (верхний предел для масс частиц и характерный масштаб для квантовой гравитации и теории струн) — 2,43x1018гигаэлектронвольт.

В ходе своих кратковременных встреч в течение 2014 года физики выработали модель, в которой, наряду с полем Хиггса из Стандартной модели, присутствует аксионное поле. Впервые это поле упоминается в 1977 году в работах Роберто Печчеи и Хелен Квинн в качестве попытки решения сильной CP-проблемы. Эта проблема заключается в том, что в экспериментах по квантовой хромодинамике не наблюдаются нарушения инвариантности ее уравнений при одновременных зеркальном отражении и замене частиц на античастицы. Теоретически в квантовой хромодинамике такое нарушение возможно, а экспериментально оно наблюдается в электрослабом секторе Стандартной модели.

Печчеи и Квинн ввели в квантовую хромодинамику тета-параметр, с которым связано аксионное поле и одноименная частица. Американские физики попытались соединить теории Хиггса и Печчеи-Квинн, используя идею Ларри Эбботта. Этот ученый в 1984 году хотел получить массу бозона Хиггса в качестве постепенно принимающего современное значение в ходе эволюции Вселенной параметра. И вот теперь американцам удалось предложить механизм, частично объясняющий наблюдаемое различие между массами частиц и масштабом квантовой гравитации.

Масса бозона Хиггса в их модели зависит от аксионного поля, частицы которого авторы работы назвали релаксионами. Согласно модели, масса бозона Хиггса сразу после Большого взрыва была велика и приняла современное значение, когда Вселенная эволюционировала в мир с наблюдаемыми сегодня параметрами. Эволюция нового поля останавливается, когда массы электрослабых бозонов принимают современные значения, после чего аксионное поле начинает осциллировать.

Предложенная модель совместима с инфляционной теорией, утверждающей, что Вселенная после Большого взрыва находилась в стадии экспоненциального расширения. Американцы попытались объяснить не всю наблюдаемую иерархию масс, а только электрослабую. Их теория сокращает разрыв до энергий порядка 108 гигаэлектронвольт. В целом новая работа предлагает возможный вариант решения сразу трех проблем: темной материи (ученые полагают, что именно аксион может быть одной из образующих ее частиц), почему у бозона Хиггса наблюдается такая масса (примерно 125 гигаэлектронвольт) и из-за чего столь сильно отличаются масштабы энергии в физике частиц.

 

В настоящее время существуют три варианта объяснения такого разрыва. Первый связан с существованием других (еще не открытых экспериментально) частиц. На их роль претендуют, в частности, суперсимметричные частицы и темная материя. Второй не предполагает новых частиц и сводится к так называемому антропному принципу: Вселенная такая, какая есть (с заданным набором описывающих ее природу параметров), поскольку иначе не существовало бы человека, задающего подобные (в частности, об иерархии масс) вопросы. Третий вариант предполагает существование мультивселенной.

На теорию Грэма-Каплана-Раджендрана уже обратили внимание известные физики. Положительно отозвался Майкл Дайн из Калифорнийского университета в Санта-Крузе, который вместе с Яном Аффлеком в 1985 годуразработал возможный механизм генерации барионной асимметрии. Как отметили Раман Сундрум (он вместе с Лизой Рэндалл в 1999 году опубликовалрешение для системы двух бран, взаимодействующих в пространстве высокой размерности с гравитацией) и Савас Димопулос (вместе с Говардом Джоржди в 1981 году предложивший Минимальную суперсимметричную СМ), теория Грэма-Каплана-Раджендрана не выходит за пределы известных в СМ методов.

Однако нашлись и критики. Так, Нима Аркани-Хамед (получивший за исследования дополнительных измерений и суперсимметричных расширений СМ в 2012 году Премию по фундаментальной физике Юрия Мильнера) указал на то, что в модели Грэма-Каплана-Раджендрана инфляция Вселенной увеличивает ее время эволюции до современного значения на десять миллиардов лет, а Любош Мотль, по личным причинам оставивший Гарвардский университет,раскритиковал авторов за их пренебрежение идеей Поля Дирака о больших числах, возникающих при описании природы элементарных частиц и Вселенной.

 Newsland.ru

Похожие новости:
Хиггс оценил вклад советских физиков-теоретиков в Стандартную модель
Двух советских физиков-теоретиков лауреат Нобелевской премии Питер Хиггс (Peter Higgs) назвал причастными к открытию бозона, названного в его честь. Об этом шотландский ученый сообщил в интервью «Газете.Ru». «В 1964 году, когда я описал бозон, помимо меня это сделали ..
2014-09-18 1682 0 Научные открытия
0
Бозон Хиггса не противоречит идее существования Бога-творца
Физик Питер Хиггс, нобелевский лауреат, удостоился также испанской премии принца Астурийского, пишет испанское издание La Vanguardia, передает ZN.UA. Физик указывает: открытие бозона Хиггса "дает физическое обоснование" существования жизни, но это, на его взгляд, не противоречит идее ..
2013-10-26 2418 3 Научные открытия
1
Физик Питер Хиггс награжден британским Орденом Почета
Физик Питер Хиггс, который первым заявил о возможности существования неизвестной ранее элементарной частицы, стал кавалером Ордена Почета Великобритании. Об этом говорится в обнародованном перечне выдающихся британцев, которым Королева Елизавета II присвоила государственные награды. Этот ..
2013-01-2 1555 0 Научные открытия
0
Открытие "частицы Бога" сделало Хиггса кандидатом на премию Нобеля
Английский физик Питер Хиггс достоин Нобелевской премии. Это заявление прозвучало после того, как накануне специалисты Европейского центра ядерных исследований объявили, что обнаружена новая элементарная частица. По своим параметрам она очень похожа на бозон, предположение о существовании которого ..
2012-07-5 2214 1 Научные открытия
1
Физики подтвердили открытие бозона Хиггса
Ученые Большого андронного коллайдера после анализа собранных данным пришли к выводу, что открытая в июле 2012 года частица является бозоном Хиггса, сообщила пресс-служба Европейской организации ядерных исследований ЦЕРН. «Предварительные результаты обработки всего объема данных, ..
2013-03-14 1902 0 Научные открытия
0
Ученые три года сталкивали протоны, чтобы получить "частицу Бога"
Специалисты Европейского центра ядерных исследований наконец-то приблизились к ответу на вопрос: почему вся материя во Вселенной, в том числе и мы с вами, обладает массой. Бозон Хиггса, который называют еще "частицей Бога", найден. Какую практическую пользу человечеству принесет открытие, пока ..
2012-07-4 2234 0 Научные открытия
0
Бозон Хиггса откроет тайны происхождения мира
Нобелевская премия за бозон Хиггса сегодня на пике новостей. Физики Питер Хиггс и Франсуа Энглер открыли механизм, который помогает понять происхождение масс элементарных частиц. Подробнее об этом открытии рассказал кандидат физико-математический наук, доктор философский ..
2013-10-9 1898 0 Научные открытия
0
В прямом эфире канала "Наука 2.0" БАК и "частица Бога"
4 июля 2012 года в 12:40 телеканал "Наука 2.0" начнет прямую трансляцию пресс-конференции Европейского центра по ядерным исследованиям (ЦЕРН) в Женеве. На конференции ученые центра могут представить убедительные свидетельства существования гипотетической частицы — бозона Хиггса. ..
2012-07-4 1997 0 Научные открытия
0
Физики из CERN обнаружили новую частицу
Физики в CERN - организации, оперирующей Большим адронным коллайдером, - обнаружили новую частицу. Об этом со ссылкой на собственные источники сообщает Nature News. Открытие той или иной элементарной частицы - результат статистического анализа огромного количества данных. Вместе с тем вероятность ошибки пока ..
2012-07-3 1886 0 Научные открытия
0
Бозон Хиггса найден?
В среду в Швейцарии наконец должно быть объявлено о важнейшем научном открытии последних десятилетий — обнаружении неуловимой частицы - Бозон Хиггса. Ее исследования могут приоткрыть дверь в неизведанную «новую физику». Ученые ищут доказательства существования бозона Хиггса, наблюдая ..
2012-07-4 1770 0 Научные открытия
-1
Бозон Хиггса: обман или открытие столетия?
Ну что, они нашли его! Бозон Хиггса! Весь мир переполошился. 45 лет искали эту «частицу Бога» и вот с уверенностью на 99,99 процента заявили, что она существует. Сложность в том, что её нельзя увидеть: физики засекли лишь «осколки» некой частицы, которая, по их ..
2012-07-9 2526 0 Научные открытия
0
Русский ученый Владимир Леонов опровергает Хиггса
По его мнению, поиски бозона Хиггса - это напрасно потраченные время и средства - Владимир Семенович, 4 июля 2012 года ЦЕРН объявил об открытии бозона Хиггса как об исключительном научном достижении. Вы один из немногих ученых, который выступил с опровержением этого открытия. Даже ..
2012-08-15 2182 0 Научные открытия
0
Нобелевскую премию по физике вручат за светодиоды
Нобелевской премии по физике за 2014 год удостоились Исаму Акасаки (Isamu Akasaki), Хироси Амано (Hiroshi Amano) и Сюдзи Накамура (Shuji Nakamura). Информация об этом впервые появилась в официальном аккаунте Twitter Нобелевского комитета, а также сайте премии. Ученые создали ..
2014-10-07 1823 0 Научные открытия
0
Бозон Хиггса: русские мозги отлично поработали на Запад
Одновременно две группы физиков с разницей буквально в несколько часов объявили об открытии бозона Хиггса. Это последняя элементарная частица, которая были нужна физикам для объяснения устройства мира, и которую не могли открыть более полувека.Наибольший ажиотаж вызвала транслировавшая в Объединенный ..
2012-07-5 1320 0 Научные открытия
0
"Частица Бога" признана главным научным открытием 2012 года
Журнал Science подводит итоги года и предлагает читателям рейтинг самых интересных и важных научных достижений, сделанных в 2012 году. По традиции, сотрудники издания выбирают 10 главных событий и выделяют среди них одного победителя. Бозон Хиггса – "частица Бога" В ..
2012-12-23 2409 0 Научные открытия
0