Вселенная и бозон Хиггса

После завершения монтажа Большого андронного коллайдера (БАК) и первых неудавшихся попыток запуска установки, в обществе стало распространяться мнение, что БАК несет в себе потенциальную опасность. Физики-ядерщики возлагали надежды на исследование поведения частиц и новые открытия в физике, а многие незнакомые с темой люди, наоборот, прислушивались к фантастам, рисовавшим в своих произведениях различные катастрофы (появление черной дыры, разрушительный взрыв и пр.). Однако спустя время после начала серии экспериментов, стало понятно, что многие опасности оказались безосновательными.

Но летом 2012 года, когда было объявлено о том, что при проведении одного из опытов, двумя датчиками был зарегистрирован бозон Хиггса, даже самые убежденные скептики пересмотрели свое отношение к проекту БАК. Отметим, что ученые весьма осторожно высказываются о новой частице, избегая громких заявлений. О том, что был открыт именно бозон Хиггса, никто прямым текстом не утверждает. Указывается, что новая частица весьма похожа на предполагаемый бозон, но для окончательных выводов необходимы дополнительные исследования.

Что же такое «бозон Хиггса»? Стандартная модель (СМ) физики элементарных частиц, с помощью которой в настоящее время объясняются свойства всего материального, основывается на четырех фундаментальных законах. Абсолютно все в природе подчиняется четырем типам взаимодействий – сильное, слабое, электромагнитное и гравитационное. Некоторые частицы-переносчики были обнаружены и доказаны. Так, сильное взаимодействие осуществляется посредством глюонов- за слабое ответственны бозоны Z и W- а гамма-кванты участвуют в переносе электромагнитного излучения. За гравитацию, в свою очередь, отвечают эфемерные гравитоны (быть может, они вскоре будут обнаружены). Исходя из расчетов следует, что в ранней Вселенной, появившейся сразу после Большого Взрыва, все частицы не имели массы, а взаимодействие было симметричным электрослабым. Однако наблюдения показывают, что такого не существует – каждая частица (кроме глюонов и фотонов), обладает определенной массой покоя. Очевидно противоречие между практикой и теорией.

Чтобы согласовать теоретические выкладки, была выдвинута гипотеза о существовании еще одного фундаментального элемента, известного как частица бога или хиггсовский бозон. Благодаря ее влиянию, большинство элементарных частиц приобрело регистрируемую теперь массу покоя. Считается, что бозон Хиггса формирует вокруг себя некое поле, воздействующее на другие частицы. Хиггсовское поле пронизывает всю Вселенную, притормаживая частицы и придавая им массу. Его можно представить как густое желе, в котором частицы преобразуют часть своей энергии в массу. Кстати, свое название бозон получил благодаря Питеру Хиггсу, который является «отцом» гипотезы о бозоне.

Достаточно всего лишь зарегистрировать данную частицу - и Стандартная модель будет полностью подтверждена. Однако сложность заключается в том, что математические расчеты не дают точных данных ни о массе бозона, ни о его энергии. Другими словами, при проведении экспериментов с высокоэнергетическим частицами физикам приходится охватывать огромный диапазон возможных значений (10 - 1000 ГэВ). Кроме того, исходя из теоретических свойств бозона, он существует миллиардную долю секунды, практически мгновенно распадаясь на более легкие составляющие частицы. Поэтому частица бога может регистрироваться лишь косвенно – по остаткам. В БАКе две частицы разгонялись до скоростей, близких к 300 тыс.км/с и сталкивались. При этом были зарегистрированы явления, характерные для бозона Хиггса. Однако потребуется еще ряд уточняющих экспериментов, прежде чем можно будет делать окончательные выводы.