Государств нет. Политики — никто. Люди тают как свечи. И только шарики чёрные — туда-сюда, туда-сюда. И ничего с этими шариками не сделать. Ничем не расщепить. Даже сдвинуть такой невозможно, когда он медленно плывёт над землёй, прошивая насквозь все, что попадается на пути. Если ты его повстречал, значит, тебе не повезло. Я. Веров. «Бозон Хиггса»

Бозон Питера Хиггса простыми словами

Бозон Хиггса: Частица бога

Гонка ускорителей

Недавно после некоторых колебаний Нобелевский комитет принял решение присудить самую престижную премию в мире науки Питеру Хиггсу и Франсуа Энглеру. Эти ныне широко известные физики-теоретики ещё в 60-е годы ушедшего столетия предсказали существование некой микрочастицы — бозона Хиггса, часто называемой учёными хиггсоном или просто хиггсом, а журналистами — «частицей бога» или даже «частицей-богом».
За что же эта частица удостоилась «богоподобных» сравнений и эпитетов? Дело в том, что этот бозон как бы строит сам фундамент мироздания, «утяжеляя» подавляющее число других элементарных частиц.
Само нобелевское открытие состоялось на знаменитом Большом адронном коллайдере (БАК). БАК — мощнейший ускоритель элементарных частиц. На предыдущих ускорителях эксперименты не получались — не хватало энергии. Это оказалось по плечу только новому суперколлайдеру, такому как БАК.
До самого последнего момента судьбоносного пресс-релиза, зафиксировавшего открытие Хиггса, происходила драматическая гонка двух больших научных коллективов. Со специалистами БАКа соревновались их американские коллеги, работающие в Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми близ Чикаго. Хотя их рабочий инструмент, ускоритель Тэватрон (Tevatron) был остановлен осенью 2011 года после 28 лет успешной эксплуатации, всё ещё продолжается анализ данных о 500 триллионах столкновений элементарных частиц, произошедших за последнее десятилетие.
Увы! Мощности Тэватрона всё же немного не хватило, и пальма первенства окончательно перешла к БАКу.
Разумеется, БАК создавался не только для решения проблемы «частицы бога». Некоторые энтузиасты из команды БАКа не теряют надежды на фантастические открытия составных частей у вроде бы единых элементарных частиц, таких как электрон или его положительный двойник, позитрон.

Охота за «божественной частицей»

Итак, Нобелевский приз по физике 2013 года наконец-то поставил точку в сорокалетней охоте за «святым Граалем», в роли которого выступала неуловимая частица. Справедливости ради надо напомнить, что в 1960-х годах гипотезу о существовании нового бозона разрабатывал не только профессор Питер Хиггс. Правда, до триумфа теории «божественной частицы» дожили не все её первооткрыватели. Нет уже в живых бельгийского физика Роберта Браута, соратника Франсуа Энглера. Вместе с Хиггсом на исторической пресс-конференции в ЦЕРНе (Европейской организации по ядерным исследованиям), где были объявлены первые данные о следах неизвестного бозона, присутствовали и участники третьей группы — американские учёные Джеральд Гуральник, Карл Хаген и британец Том Киббл.
Нобелевский комитет принял поистине соломоново решение, почтив вниманием лишь Хиггса и Энглера, ведь выделить ещё одного лауреата из американо-британского коллектива было бы крайне трудно. Не отмечены заслуги и тех, кто руководил и проводил эксперименты на БАКе, а также обрабатывал и анализировал массивы данных. Вероятно, Нобелевский комитет надеется, что их вклад будет награждён будущими открытиями. Между тем Хиггс, Энглер и Браут в 2004-м получили премию Вольфа, вторую по престижности после Нобелевской. А ещё один американский физик, Филип Андерсон, получил Нобелевскую премию в 1977 году за теоретическую модель, которую сегодня называют «механизмом Хиггса».
Наглядно хиггсовский механизм можно изобразить в виде рассыпанных по поверхности пинг-понговых шариков (безмассовых частиц), разлетающихся от порывов ветра. Если их высыпать на водную поверхность, то движение становится связанным. Здесь взаимодействие с жидкостью играет роль вакуумного хиггсовского поля, придающего частицам инертность. А аналогом «частиц бога» будет рябь от дуновения на поверхности воды. Тут надо отметить, что вода мешает любому движению шариков, а поле Хиггса не оказывает влияния на частицы, движущиеся равномерно и прямолинейно, противодействуя лишь их ускорению.
В ходе экспериментов на ВАКе неожиданно выяснилось, что масса «божественной частицы» может при определённых условиях просто «свернуть» Вселенную до размеров… футбольного мяча.

Лопнувший мяч Вселенной

Так уж случилось, что с самого начала создания ВАКа некоторые учёные, не говоря уже о дилетантах и журналистах, предрекали ужасные катастрофы глобального и даже вселенского масштаба при столкновениях частиц, разогнанных колоссальной энергией. Не избежала этой участи и концепция «частицы бога».
Сегодня к этим страхам добавились ещё и «сенсационные» сообщения СМИ. В них всячески обыгрывается информация, что для воссоздания бозонов Хиггса физики пытаются с помощью ВАКа создать условия, существовавшие 13,7 миллиарда лет назад, сразу же после Большого взрыва. Однако с тех пор многое изменилось, и известная тёмная энергия, «расталкивающая» Вселенную, сегодня не сосредоточена в некой условной точке, а «разлита» по необъятным космическим просторам. Поэтому нет силы, препятствующей возвращению новорождённой материи обратно в пучину сингулярности (состояния с бесконечной плотностью энергии и вещества).
Несколько более оптимистичный сценарий на суд научной общественности представил американский физик-теоретик Джозеф Ликкен из лаборатории имени Энрико Ферми (в просторечии — Фермилаб). Его версия растягивает катастрофические события на многие миллиардолетия, что, впрочем, не меняет конечный результат — гравитационное схлопывание мироздания.
Впрочем, теория Ликкена лишь несколько приближает неизбежную «кончину» Вселенной, ведь её ускоренное расширение под действием тёмной энергии всё равно неминуемо приведёт к ужасу «Большого разрыва» или альтернативному превращению нашего мира в «холодную мёртвую пустошь».
В ответ на многочисленные критические замечания доктор Ликкен доказывает, что его космологический сценарий намного более оптимистичный, чем появившиеся гипотезы о нестабильности поля Хиггса. В этом случае дальнейшее расширение пространства может привести к такой дестабилизации «божественных частиц», что наш мир в мгновение ока превратится в «газ» из безмассовых частиц и электромагнитного излучения.
Впрочем, злые языки утверждают, что построения американского теоретика во многом вызваны как многолетней конкуренцией Фермилаба с ЦЕРНом, так и неотмеченным вкладом команды Ликкена в серию экспериментов по «ловле» бозона Хиггса на ВАКе.
Как бы там ни было, но в список грядущих вселенских катастроф ныне добавилась ещё и «нестабильность Хиггса».
Может быть, прав современный писатель-фантаст Ярослав Веров, описывающий мир будущего после катастрофы на ВАКе в романе «Бозон Хиггса»: «Мы думали, что находимся в вечном равновесии с мирозданием. В голову не могло прийти, что физический вакуум — это хищник. И хочет он одного — пожрать всю материю без остатка. Он как лемовский Солярис — единое целое. Но его структура сложнее всей надвакуумной Вселенной. Нас на Земле до двенадцатого года от атак вакуума охранял квантовый уровень. Пока его не пробил БАК. И вакуум заинтересовался нами, людьми».
Граница катастрофы обозначена автором в семь тераэлектронвольт, что намного больше вполне некатастрофической реальности, при которой была открыта «частица бога». А вот в остальном… Где-то через год на ВАКе начнётся очередной штурм глубин микромира, и кто знает, может быть, при сверхжестких столкновениях частиц к нам хлынет поток страшных микроскопических монстров — частиц-партнёров бозона Хиггса, которых учёные называют хиггисино. И если «частица бога» — элементарный носитель массы, то хиггисино вполне может оказаться самой настоящей «частицей дьявола» как элементарный носитель «безмассовости». И вдруг начнётся ужасная реакция, в которой эта сопутствующая хиггсовому бозону «частица-монстр» окажется такой странной, что начнёт вытеснять своего «божественного партнёра». Так все вокруг окажется на грани вселенского катаклизма.
И мир начнёт «развоплощаться»! Как быстро это будет происходить, не знает никто. Наверное, мы постепенно будем наблюдать, как предметы и люди начнут превращаться в призраков-зомби и духов…
Есть ли рецепты от подобного краха всего сущего? Проще всего было бы, пока не поздно, подумать над созданием каких-нибудь «сверхловушек» для «дьявольского порождения» ложного вакуума. Может быть, учёные будущего и будут как-то подстраховывать свои высокоэнергетические эксперименты на потомках ВАКа. Эти фантастические, с сегодняшней точки зрения, приборы будут либо поглощать, расщепляя, хиггисино, либо образовывать безопасные пары с «частицами бога».
Ну а как же быть с грядущими экспериментами на ВАКе, ведь до них осталось не так уж много времени — год-полтора? Здесь остаётся уповать только на то, что природа устроена несколько иначе, чем в моделях теоретиков, иногда слишком сильно увлекающихся физико-математической фантастикой в своих построениях.

Журнал: Тайны 20-го века №48, декабрь 2013 года
Рубрика: Великие открытия
Автор: Олег Файг

Метки: Тайны 20 века, физика, коллайдер, бозон, поле, частица, Хиггс, Олег Фейгин, квант



Telegram-канал Багира Гуру


Исторический сайт Багира Гуру; 2010 —