Ознакомительная версия. Доступно 16 страниц из 77
Увы! Мощности Теватрона все же немного не хватило, и пальма первенства окончательно перешла к БАКу.
Разумеется, БАК создавался не только для решения проблемы поиска «частицы бога». Физики рассчитывали найти на нем нечто принципиально новое – неизвестные частицы, новые симметрии и новые взаимодействия. Вся эта «новая физика» проявляется при очень высоких энергиях, находящихся за пределами стандартной модели. Среди «зоопарка» гипотетических частиц, ждущих своего экспериментального подтверждения, есть экзотические экземпляры. В частности, астрофизики очень рассчитывают обнаружить частицы таинственной темной материи. Это невидимое вещество очень слабо взаимодействует с обычным веществом и проявляется только гравитационным образом – по притяжению. Вместе с темной энергией эта неизвестная форма материи составляет основную массу вещества Вселенной. При этом обычного светящегося вещества, видимого в телескопы, на самом деле всего лишь 4–5 %! Получается, что темная материя пронизывает все вокруг, но ни в одном опыте еще не удалось обнаружить ее присутствие. Считается, что эти загадочные частицы образовались еще в очень молодой Вселенной, когда после Большого взрыва прошло меньше секунды.
Некоторые энтузиасты из команды ВАКа не теряют надежды на фантастические открытия составных частей у элементарных частиц, таких как электрон или позитрон. Кто-то считает, что будущие эксперименты помогут продвинуться в понимании таких непростых фундаментальных вопросов, как квантовая проблема измерения. Это когда в экспериментах с микрочастицами, такими как те же электроны, детекторы фиксируют определенное число. Квантовая физика предсказывает только вероятность его значения, но никогда не указывает точный вид. Техника вычислений здесь отработана до мелочей, но почему-то в каждом одинаковом эксперименте фиксируются различные значения одной и той же величины.
Так, может быть, новая физика даст ответ? Найдут частицы с новыми свойствами, совершенно непохожими на наблюдаемые. Не исключено, что на еще более глубоком уровне есть законы, которые отличаются от законов квантовой механики так же, как квантовая механика от макромира. Но даже в рамках того, что называют новой физикой, перспективы подобных исследований очень неопределенны…
Поиски «физического Грааля»
Итак, Нобелевская премия по физике 2013 года наконец-то поставила точку в сорокалетней охоте за «святым Граалем» физики элементарных частиц – неуловимой «божественной частицей».
Справедливости ради надо напомнить, что в шестидесятых годах гипотезу о существовании нового бозона разрабатывал не только профессор Питер Хиггс. Кроме него, гипотезу о том, что Вселенная пронизана незримым полем, состоящим из бозонов – частиц, с помощью которых материя обретает массу, в свое время разрабатывали еще один английский физик и две независимые исследовательские группы из США и Бельгии. Их совместный труд и создал поразительную модель бозонов, наполняющих Вселенную особым полем. В нем микрочастицы фактически «прилипают» к «божественным бозонам», обретая массивность. В то же время фотоны – кванты электромагнитного излучения с нулевой массой покоя – с бозонами Хиггса не взаимодействуют.
До триумфа теории «божественной частицы» дожили не все ее первооткрыватели. Нет уже в живых бельгийского физика Роберта Браута, соратника Франсуа Энглера. Но вместе с Хиггсом на исторической пресс-конференции в ЦЕРНе, где были объявлены первые данные о следах неизвестного бозона, присутствовали и участники третьей группы – американские ученые Джеральд Гуральник, Карл Хаген и британец Том Киббл.
Нобелевский комитет принял поистине соломоново решение, почтив вниманием лишь Хиггса и Энглера, ведь выделить еще 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 в дальнейшем удостоится отдельных наград за будущие открытия. Между тем Хиггс, Энглер и Браут в 2004 году получили премию Вольфа, вторую по престижности после Нобелевской. Еще один американский физик, Филип Андерсон, уже получил Нобелевскую медаль 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 их движение становится связанным. Здесь взаимодействие с жидкостью играет роль вакуумного хиггсовского поля, придающего частицам инертность. А аналогом «частиц бога» будет рябь от дуновения на свободной 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.
Теория пока еще не позволяет точно установить массу бозона Хиггса. Физики измеряют массу частиц в единицах энергии (электронвольтах), основываясь на известнейшей формуле Эйнштейна E=mc2. Эта формула наглядно показывает, что масса может быть преобразована в энергию, а энергия – в массу. С помощью этого уравнения можно вычислить, сколько энергии будет освобождено, если определенное количество массы преобразовать в энергию.
В ходе экспериментов на ВАКе неоднократно выяснялось, что масса бозона Хиггса, предположительно, находится в интервале от 115 до 135 гигаэлектронвольт (ГэВ). Это имеет очень важное значение, фактически определяя кривизну нашего мира. При такой массе «божественной частицы» энергия ее поля, пронизывающего Вселенную, может при определенных условиях просто «свернуть» ее до размеров…футбольного мяча.
Лопнувший мяч Вселенной
Так уж случилось, что с самого начала создания ВАКа то один, то другой ученый, не говоря уже о дилетантах и журналистах, предрекал ужасные катастрофы глобального и даже вселенского масштаба при столкновениях частиц, разогнанных до колоссальной энергии. Не избежала этой участи и концепция «частицы бога».
Надо сказать, что подобные опасения, в шутку или всерьез, высказал в конце шестидесятых годов прошлого века один из «крестных отцов» бозона Хиггса, ныне покойный профессор Браут. Строя математическую модель Вселенной, пронизанной незримым полем, он натолкнулся на любопытное решение, в котором некоторые микрочастицы могут катастрофически быстро «обрастать» «божественными частицами», тем самым практически неограниченно обретая массу. Дальше следует хорошо известный и часто обсуждаемый сценарий возникновения множественных черных дыр, которые, сливаясь, превратят всю метагалактику в единый гравитационный коллапсар.
Сегодня к этим страхам добавились еще и «сенсационные» сообщения СМИ. В них всячески обыгрывается информация, что для воссоздания бозонов Хиггса физики пытаются с помощью ВАКа создать условия, существовавшие 13 миллиардов лет назад, сразу же после Большого взрыва. Однако с тех пор многое изменилось, и известная темная энергия, «расталкивающая» Вселенную, сегодня не сосредоточена в некой условной точке, а «разлита» по необъятным космическим просторам. Поэтому нет силы, препятствующей возвращению новорожденной материи обратно в пучину сингулярности (состоянию с бесконечной плотностью энергии и вещества).
Ознакомительная версия. Доступно 16 страниц из 77
