История физики высоких энергий связана с открытиями частиц и небольших эффектов, связанных с ними. Эти открытия привели к построению теоретиками Стандартной модели элементарных частиц — набору законов, по которым живут все известные нам частицы. Останется ли Стандартная модель финальной или будет опровергнута более точными измерениями — зависит от будущих экспериментов.

1

Открытие CP-нарушения в распаде K-long-мезонов (1964 год)

CP-инвариантность, то есть независимость законов микромира относительно операции зеркального отражения с одновременной заменой всех частиц на античастицы, считалась одним из фундаментальных свойств природы. Эксперименты Кронина и Фитча в Брукхейвенской лаборатории показали, что при распаде K-long-мезонов происходит нечто неожиданное: с очень малой вероятностью вместо трехпионного распада можно наблюдать распад с двумя пионами. Это привело к смене понимания теории взаимодействия вещества и в итоге к созданию кварковой модели.

2

Открытие W- и Z-бозонов (1983 год)

W- и Z-бозоны — переносчики слабого взаимодействия. Именно этих частиц недоставало, чтобы окончательно поверить в реальность предсказаний тогда еще только формирующейся Стандартной модели. В 1983 году на суперпротонном синхротроне в ЦЕРН было получено первое прямое свидетельство существования W- и Z-бозонов, что привело к окончательной победе Стандартной модели.

3

Открытие топ-кварка (1994 год)

Существование топ-кварка и даже его примерная масса были уже предсказаны в Стандартной модели. Тем интереснее было его найти и подтвердить накопленные знания. В 1994 году в Фермилабе было объявлено об открытии последнего, недостающего кварка. Этот кварк практически заканчивал теоретическую картину Стандартной модели. Оставалось только найти еще одну частицу.

4

Открытие смешивания нейтрино (1998 год)

Нейтрино — наименее изученные из известных сейчас частиц. В 1998 году японский эксперимент «Супер-Камиоканде» впервые обнаружил, что нейтрино могут самопроизвольно превращаться из одного типа в другой. В 2002 году этот эффект был подтвержден на эксперименте SNO, что указало на наличие массы нейтрино. Хотя само по себе наличие массы не является неожиданностью, включение этой массы в Стандартную модель пока имеет определенные трудности. Именно это открытие, возможно, приоткрывает дверь в физику частиц за пределами Стандартной модели.

Рекомендуем по этой теме:
4533
«Новая физика» и топ-кварк

5

Открытие бозона Хиггса (2012 год)

В 2012 году в ЦЕРН было объявлено об открытии частицы, которую искали очень долго, с середины 1960-х годов. Она должна была объяснить наличие массы у бозонов W и Z, а также кварков и лептонов. Эта частица, которую через некоторое время подтвердили как бозон Хиггса, завершила построение Стандартной модели. Теперь для объяснения подавляющего большинства экспериментальных данных нам не надо предполагать наличие дополнительных частиц — исключение составляет лишь гравитационное взаимодействие.