В журнале Nature вышла статья коллаборации KM3NeT с сообщением о регистрации нейтрино с беспрецедентно высокой энергией в сотни петаэлектронвольт, что в десятки раз превышает энергию предыдущего рекордсмена. Это нейтрино, несомненно, прилетело из глубокого космоса, но его источник и механизм рождения остаются загадкой.

Нобелевская премия по физике за 2023 год была присуждена Ференцу Краусу (Ferenc Krausz), Анн Люийе (Anne L’Huillier) и Пьеру Агостини (Pierre Agostini) за создание ультракоротких вспышек излучения аттосекундной длительности и за открывшуюся тем самым возможность изучать сверхбыстрые электронные процессы внутри атомов и молекул.

В 2022 году на Большом адронном коллайдере стартовал третий сеанс работы. Несмотря на сложности, его начало можно считать успешным: коллайдер быстро вышел на пик производительности и готов в следующем году набирать статистику ударными темпами. Параллельно физики продолжают обработку данных прошлых сеансов и публикуют новые результаты о фундаментальном устройстве микромира.

В данных Большого адронного коллайдера за последние несколько лет, похоже, вырисовываются новые намеки на отклонения от Стандартной модели. Сразу в нескольких публикациях коллабораций ATLAS и CMS, вышедших в последнее время или готовящихся к печати, сообщается об аномалиях в процессах с участием бозона Хиггса, наблюдающихся при инвариантных массах ниже 100 ГэВ и в районе 1 ТэВ.

Исследования в физике элементарных частиц требуют больших энергозатрат и тем самым опосредованно влияют на климат. В недавней публикации впервые проводится сравнение пяти проектов будущей хиггсовской фабрики по энергопотреблению и по выбросам парниковых газов в расчете на один рожденный бозон Хиггса. В ближайшие годы стоит ожидать рост публикаций и мероприятий такой направленности.

Идея, что в быстро летящем протоне может быть небольшая доля тяжелых «очарованных» кварков, была высказана почти полвека назад, но ее справедливость не удавалось подтвердить. Недавно коллаборация NNPDF, проанализировав огромный объем данных и обновив описание устройства протона, впервые получила указание на то, что очарованные кварки и антикварки действительно присутствуют в протоне.

Десять лет назад на Большом адронном коллайдере был открыт бозон Хиггса — и с этого события можно отсчитывать начало новой эры исследований элементарных частиц. В этом обзоре мы кратко напомним, что за частица хиггсовский бозон, зачем физики его так пристально изучают, что про него уже известно к настоящему моменту и как будет развиваться физика хиггсовского бозона в будущем.

Два десятилетия назад выяснилось, что теория и эксперимент расходятся в определении одной из важнейших характеристик мюонов — аномального магнитного момента. Пока теоретики гадали, какая Новая физика может за этим стоять, экспериментаторы готовили новый, более точный эксперимент Muon g-2. На днях были опубликованы первые его результаты, которые подтвердили и обострили разногласие.

В недавней статье, появившейся в архиве препринтов, сообщается о революционном достижении — переводе макроскопического тела массой 10 кг в почти чистое квантовое состояние. В перспективе эта технология может позволить переводить в квантовое состояние и людей. Не исключено, что сеансы полного погружения в квантовый мир станут развлечением широкой публики уже при нашей жизни.

Коллаборация LHCb, завершив обработку всей набранной к настоящему времени статистики, обнародовала долгожданные результаты по проверке лептонной универсальности в редких распадах B-мезонов. Обнаружившиеся несколько лет назад намеки на ее нарушение вызвали ажиотаж. Новые результаты подтверждают расхождение; его статистическая значимость выросла до 3,1 стандартного отклонения.

Сколько антивещества в быстро летящем протоне? Каких антикварков в нем больше — анти-d или анти-u? Как они распределены по энергии? Двадцать лет назад эксперимент NuSea поставил теоретиков в тупик, выдав необъяснимое отношение анти-d/анти-u. Но результаты нового эксперимента SeaQuest, длившегося несколько лет, опровергают аномалию NuSea и расставляют все по своим местам.

У тупиковой ситуации вокруг Международного линейного коллайдера может найтись неожиданно элегантное решение — Международный продолговатый коллайдер, расположенный на Курильских островах. Такая схема будет компромиссной как с научной, так и с финансовой и даже c политической точек зрения. Работа по развитию физики элементарных частиц в этом регионе, на Камчатке, уже стартовала.

Несмотря на то, что в 2018 году в физике элементарных частиц совсем ярких сенсаций не произошло, работа теоретиков и экспериментаторов была очень продуктивной. Во второй части обзора основных результатов этого раздела физики обсуждаются главные достижения в физике нейтрино и результаты астрофизических наблюдений, полученные в прошедшем году.

2018 год в физике элементарных частиц обошелся без сенсаций, но все равно были опубликованы десятки тысяч научных статей по самым разным темам, а многие из них оказались по-настоящему прорывными. В первой части этого обзора речь пойдет о важных результатах, связанных с исследованиями на Большом адронном коллайдере и при низких энергиях, а также — о будущих коллайдерных проектах.

Коллаборация CMS завершила длившийся более года поиск новых бозонов Хиггса, распадающихся на два фотона. Её статья подтверждает предварительные данные прошлого года. В частности, при энергии около 95 ГэВ по-прежнему заметно отклонение от Стандартной модели. Любопытно, что именно в этой области еще 15 лет назад коллайдер LEP тоже увидел слабый намек на отклонение.

Идея кильватерного ускорения электронов сверхсильным электрическом полем внутри плазменного пузырька сулит революцию в ускорительной физике. Совсем недавно физикам, работающим на установке AWAKE в ЦЕРНе, удалось сделать большой шаг на пути к претворению этой идеи в реальность: в рекордной по размерам плазменной ячейке было продемонстрировано стабильное, воспроизводимое от раза к разу ускорение электронов, причем — с использованием длинных протонных сгустков, изначально для этой цели не предназначенных.

Коллайдерная физика элементарных частиц на перепутье. Большой адронный коллайдер будет работать до 2037 года, но никто не может гарантировать, что он откроет долгожданную Новую физику. Уже давно обсуждаются разные проекты следующего крупного коллайдера, способного превзойти LHC по энергии или по прозорливости, но какой из них предпочесть — заранее не ясно.

Выполняя рутинный поиск эффектов Новой физики в канале рождения мюонных пар и b-струй, коллаборация CMS обнаружила в данных Run 1 неожиданно сильное отклонение от фона при инвариантной массе мюонной пары 28 ГэВ. Это могло бы стать громким открытием, если бы сеанс Run 2 подтвердил отклонение, но в данных 2016 года подобного отклонения не видно. Коллаборация CMS пока воздерживается от вынесения вердикта.

Большой адронный коллайдер, похоже, наткнулся еще на одну аномалию. Коллаборация ATLAS, изучив процесс рождения топ-кварка и антикварка и измерив корреляцию между их спинами, получила странный результат: если опираться на расчеты Стандартной модели, то эта корреляция получается больше ста процентов, чего не может быть. Если отклонение подтвердится в будущем и его не удастся списать ни на один источник теоретических или экспериментальных погрешностей, оно будет свидетельствовать о том, что в процесс рождения и распада топ-кварков вмешиваются новые частицы.

После нескольких лет поисков коллаборации ATLAS и CMS наконец сообщили о надежном открытии процесса рождения хиггсовского бозона в сопровождении топ-кварк-антикварковой пары. Интенсивность рождения в пределах погрешности согласуется с предсказаниями Стандартной модели. Несколько лет назад вокруг этого процесса царил ажиотаж, однако к настоящему моменту все страсти улеглись, и теоретики встретили сообщения CMS и ATLAS очень прохладно.