Бозон Хиггса найден. А что он такое?

Ученые из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) заявляют об открытии новой субатомной частицы, которая отвечает свойствам бозона Хиггса. В течение 45 лет физики пытались экспериментально доказать существование этой частицы, которая может объяснить, почему материя имеет массу.

Но для начала «МедиаПорт» приведёт наиболее простое и наглядное объяснение сущности бозона Хиггса, практически «на пальцах». В начале 90-х годов британский министр науки Вильям Волдгрэйв объявил конкурс на сочинение небольших, длиной в полстранички, разъяснений связанного с бозоном Хиггса эффекта.

Вот одно из них: представим себе комнату, наполненную людьми, например, во время вечеринки. Люди стоят не слишком плотно, то есть каждый вновь прибывший вполне может передвигаться по комнате.

Представим себе теперь такого гостя, который двигается сквозь толпу. Если наш гость знаменит или просто хороший парень, то вокруг него будет наблюдаться скопление людей. Из-за этого скорость движения этого самого гостя будет заметно ниже, чем у никому неизвестного тихони. В некотором смысле наш гость взаимодействует с толпой, и это взаимодействие характеризует, насколько легко ему проходить сквозь людей.

Однако сами гости тоже могут объединяться в группы — например, если пустить по толпе некий слух, то люди будут передавать его друг другу, в результате чего можно будет наблюдать перемещение по толпе некоторого уплотнения людей. При этом со стороны такая кучка обсуждающих что-то гостей будет не сильно отличаться от кучки облепивших нового гостя людей (только, правда, без самого гостя).

В этой аналогии люди в комнате — это в точности поле Хиггса, новый гость — частица, движущаяся в этом самом поле, а уплотнение, связанное с распространением слухов, — возмущения поля, порцией которого является сам бозон Хиггса. В свою очередь масса частицы в данном случае — это характеристика способности человека передвигаться по комнате (например, средняя скорость). Отсюда, например, понятно, почему бозон Хиггса имеет массу — он фактически «наделяет» себя ею сам.

Разумеется, такая аналогия, как и любая аналогия вообще, не передает множества тонких нюансов взаимодействия — например, частицы «чувствуют» хиггсовское поле только при ускоренном движении, а при равномерном они его не ощущают.

Целью строительства Большого адронного коллайдера (БАК) и было ускорение движения частиц — для обнаружения бозона Хиггса.

CMS — один из двух детекторов для поиска бозона на Большом адронном коллайдере — показал уровень достоверности, который соответствует научному открытию.

Теперь остаётся убедиться, что открытая частица в действительности является бозоном Хиггса.

Результаты эксперимента были объявлены в ЦЕРНе — штаб-квартире Большого адронного коллайдера в Женеве. Сообщение физиков встретили аплодисментами. Среди присутствовавших на объявлении открытия учёных был и сам Питер Хиггс, профессор Эдинбургского университета, предсказавший существование этой частицы 50 лет тому назад.

Представленные в Женеве новые данные показали, что учёные вплотную приблизились к тому, чтобы подтвердить существование бозона Хиггса и положить конец десятилетним поискам этой самой желанной награды физиков.

Такое подтверждение станет одним из крупнейших научных открытий за прошедшее столетие. Некоторые физики сравнивают охоту за бозоном Хиггса с миссией «Аполлон», которая в 1960-х годах высаживалась на Луне.

Большой адронный коллайдер, строительство которого стоило 10 миллиардов долларов, стал самым мощным ускорителем субатомных частиц в истории. В нём происходит столкновение двух пучков протонов, движущихся со скоростью, близкой к скорости света, среди обломков которых учёные изыскивают новые физические явления.

Бозон Хиггса — краеугольный камень в Стандартной модели, которая сегодня наиболее полно из всех физических теорий описывает строение Вселенной.

Однако большинство исследователей считают Стандартную модель лишь этапом на пути к другой, более сложной теории, которая сможет объяснить такие явления, как тёмная материя и тёмная энергия.

После того, как существование новой частицы подтвердят, учёным нужно будет выяснить, действительно ли они нашли бозон Хиггса, предвиденный Стандартной моделью, или, возможно, какую-то другую, ещё более экзотическую частицу.

Исследователи будут изучать, как бозон, который возник после столкновений в БАК, распадается, то есть трансформируется в другие, более стабильные частицы.

«Бозон Хиггса нужен нам, чтобы объяснить, что такое масса. Но на самом деле мы нуждаемся в нём, чтобы понять Вселенную, — говорит доктор Тара Ширз из Университета Ливерпуля. — Не будь у частиц массы, не было бы звёзд, галактик и даже атомов. Открытие [бозона] Хиггса подтвердит, что мы применяем правильный подход, чтобы понять и объяснить Вселенную».

«Мы посмотрим, как часто он распадается на фотоны, как часто он распадается на Z-бозоны, на W-бозоны», — отмечает Тара Ширз.

«Это может вписываться в то, что предполагает Стандартная модель, но если будут отклонения, это означает, что работает какая-то новая физика. И мы впервые сможем подсмотреть сквозь окошко на то, что лежит за пределами нашего нынешнего понимания», — говорит она.

А вот так откликнулся на находку поэт, описавший Стандартную модель так, как видится поэту и публицисту:

Дмитрий Быков

Я постепенно как-то свыкся,
Что миром правит вечный икс,
Что не найдут бозона Хиггса –
Боюсь, что свыкся даже Хиггс.

Идеи сложные такие
Нам не понять без сотни грамм.
Электрослабой симметрии
Он порожденье как-то там.

Но в этом нет еще резона.
Бозона нет – и черт бы с ним,
Но штука в том, что без бозона
Привычный мир необъясним.

Мне просвещенными френдами
Конкретно сказано: «Старик!
В картине мира он – фундамент.
На нем материя стоит».

Я, как собака за роялем,
Бессилен в физике (хи-хикс),
Но если мир материален,
То прав в итоге будет Хиггс.

А если, скажем, нет бозона,
То мир – огромная дыра,
В нем нет ни правды, ни закона,
Ни тяготенья, ни хера.

И вот построили коллайдер
(У нас бы все сгубил распил),
Ученый мир его наладил
И после краха запустил.

С момента запуска машины
Пошел двенадцатый сезон,
Когда ученые мужчины
Там обнаружили бозон.

Пролился свет, и сдался хаос.
Разбит существенный редут,
И я почти не сомневаюсь,
Что Хиггсу Нобеля дадут.

Не сомневался я ни часу,
Поскольку верил испокон,
Что этот мир имеет массу,
Мораль и нравственный закон.

Даешь мораль, на самом деле!
Даешь свободы и права,
Даешь стандартные модели,
Эм це квадрат и дважды два!

Источники: «Би-би-си», Собеседник