Млечный Путь, 2012 № 03 (3)

Если теперь в это поле попадает какая-то «пробная частица», то она может либо взаимодействовать с ним (это взаимодействие и ощущается нами как масса), либо — нет. В последнем случае мы говорим о появлении «безмассовой частицы». Величина массы будет зависеть как от свойств пробной частицы, так и от энергии квантов поля Хиггса. И физики уже знают, как её рассчитать, если знать энергию мельчайшей части, кванта скалярного поля — бозона Хиггса. Определения этой величины и ждали от экспериментов на Большом адронном коллайдере. И на семинаре объявили, что открытый бозон имеет энергию 125,3±0,6 ГэВ.

Каков же механизм взаимодействия, порождающего массу? «Наглядно хиггсовский механизм можно представить следующим образом. Рассыпанные по поверхности стола маленькие пенопластовые шарики (аналоги безмассовых частиц) легко разлетаются от малейшего дуновения; однако будучи высыпанными на поверхность воды, они уже не перемещаются так же легко — взаимодействие с жидкостью, которая в этой аналогии играет роль вакуумного хиггсовского поля, придало им инертность. Рябь от дуновения на свободной поверхности воды будет аналогом хиггсовских бозонов. Неточность этой аналогии заключается в том, что вода мешает любому движению шариков, в то время как хиггсовское вакуумное поле не оказывает влияния на частицы, движущиеся равномерно и прямолинейно, а противодействует лишь их ускорению». (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%BC_%D0%A5%D0%B8%D0%B3%D0%B3%D1%81%D0%B0)

Замечательную наглядную аналогию механизма Хиггса предложил Гордон Кейн — специалист по теории элементарных частиц, лауреат премии Вайскопфа, профессор физики Мичиганского университета (http://www.modcos.com/articles.php?id=103):

КАК ПОЛЕ ХИГГСА СОЗДАЕТ МАССУ

«Пустое» пространство, заполненное полем Хиггса, похоже на пляж, полный детей.

Частица, пересекающая область пространства, похожа на продавца мороженого.

Дети окружают тележку с мороженым и замедляют ее движение. В результате она приобретает «массу».

Но за раскрытием интригующей загадки происхождения массы как-то упустили из вида другую и, как мне кажется, гораздо большую сенсацию — сам факт открытия фундаментального скалярного поля.

Как предсказывает математика, скалярных полей в пространстве может быть произвольно много. Действительно, каждой точке пространства можно сопоставить разные числа, которые и будут характеризовать скалярное поле. Например, если с каждой точкой пространства связать одинаковые числа (единицы для «единичного поля», двойки — «двоичного» и т. д.), то мы получим пространство, «заполненное» бесконечным количеством однородных «математических» скалярных полей. Если числа у каждого поля будут разными (не только по значению, но и, скажем, «по цвету»), то поля окажутся неоднородными и, как это совершенно очевидно, пространство будет заполнено феерически огромным числом различных скалярных полей.

Каков их физический смысл? Это — отдельный вопрос. Разные варианты Стандартной модели предсказывают разные поля Хиггса. В разных вариантах теорий космологической инфляции разные поля инфлатона могут порождать вселенные с различными свойствами и по-разному заполненные материей, а в струнных теориях различные скалярные поля могут породить до 10⁵⁰⁰ различных вселенных-универсов! На предсказаниях теории инфляции и струнных теорий зиждется потрясающая картина физического мультиверса.

До сих пор все эти головоломные по сложности и необычайно красивые математически теории являлись прекрасными «воздушными замками», поскольку, по утверждению Википедии, «экспериментально (пока) не открыто ни одно фундаментальное скалярное поле»

(http://ru.wikipedia.org/wiki/%D1%EA%E0%EB%FF%F0%ED%EE%E5_%EF%EE%EB%E5).

Но после 4 июля 2012 года эту фразу уже нельзя принимать буквально. С вероятностью 0,9999 (такова оценка авторов открытия) доказано существование фундаментального физического скалярного поля, элементарный квант которого имеет энергию 125,3±0,6 ГэВ. Очень похоже, что открыт квант поля Хиггса. Но даже если это и не так, и открытый бозон принадлежит к другому классу фундаментальных скалярных полей, перспективы, о которых говорил Рольф Хауэр в своем выступлении, не менее головокружительны. Кто знает, на какие «другие тайны нашей вселенной», кроме происхождения массы, прольет он свет?