Тончайшее несовершенство, что порождает всё. Долгий путь частице Бога и Новая физика, которая изменит мир

Как это возможно, что два таких разных взаимодействия оказываются проявлениями одной и той же силы? Радиус действия электромагнитного взаимодействия бесконечен: фотоны, испущенные уличным фонарем, достигнут через определенное время самых отдаленных уголков Вселенной; но люди на протяжении тысячелетий не догадывались о существовании слабого взаимодействия просто потому, что оно проявляется на крошечных субъядерных расстояниях и его следы тут же, мгновение спустя, пропадают. Общий закон физики говорит, что радиус действия какой‑либо силы обратно пропорционален массе переносящей ее частицы. Вот почему радиус действия электромагнетизма бесконечен – такое возможно только в силу безмассовости фотона. Теперь вам должно стать понятно, отчего W и Z должны были оказаться столь массивными. Лишь очень тяжелые частицы могли быть переносчиками силы с таким малым радиусом действия, как у слабого взаимодействия. Но тогда как же мог фотон, лишенный массы, явиться переносчиком того же самого электрослабого взаимодействия, что и очень массивные W и Z? Что принципиально отличает W и Z от фотона? Что такое вообще масса?

На техническом жаргоне все эти вопросы сливаются в одно общее понятие – нарушение электрослабой симметрии. Смысл его в том, что, оттолкнувшись, в теории, от симметричной ситуации, в которой электромагнетизм и слабое взаимодействие – это одно и то же, нужно прийти к реальности, в которой эта симметрия “нарушена” и эти две силы различаются. Над тем, откуда берется это нарушение, задумались еще в 60‑е годы, и с тех пор предлагалось множество ответов, ни один из которых не был в полной мере удовлетворительным. Это продолжалось до тех пор, пока на сцену не выступили “ребята шестьдесят четвертого”. История повторилась: некие молодые люди внезапно выдвинули идею, настолько далекую от шаблонов, что прежде она просто никому не приходила в голову. Это были двое тридцатилетних бельгийцев и их сверстник из Великобритании.

Роберт Браут и Франсуа Англер дружили. Их сблизило прекрасное чувство юмора, а также любовь к шумным застольям, остроумным шуткам и красивым женщинам. Оба были экстравертами, их переполняли идеи, и они излучали заразительный энтузиазм. Молодые люди еще совсем недавно занимались физикой твердого тела, но затем решили сосредоточиться на одном из вопросов физики элементарных частиц. Поскольку область исследований была для них новой, прошло немало времени, прежде чем они представили свою первую работу. Они очень боялись сделать какую‑нибудь банальную ошибку и написать нечто такое, что коллеги могут счесть просто ерундой. Однако придуманное решение казалось обоим очевидным, тем более что они уже видели, как оно “работает” в типичных ситуациях физики твердого тела. И если уравнения двух видов взаимодействия тождественны, нарушение симметрии не может происходить иначе, как в среде, через которую они распространяются. То есть в пустоте. Другими словами, в вакууме, – но в вакууме, симметрия которого нарушена, потому что вакуум… это вовсе не пустота. Для того чтобы обосновать различие между электромагнитным и слабым взаимодействиями, нужно допустить существование некоего “поля”, проникающего во все уголки пространства.

Поначалу идею никто не принял всерьез. Подумаешь, какие‑то неофиты, утверждающие, будто вся Вселенная пронизана чем‑то таким таинственным и незаметным, о чем никто до них не догадывался. Статью, правда, напечатали, но внимания она на себя вроде бы не обратила.

А спустя всего несколько недель тот же самый журнал получил еще одну статью. В ней приводились сходные аргументы (хотя и с совершенно иной точки зрения) и делались аналогичные выводы. Ее автором был Питер Хиггс – молодой и никому доселе не известный британский физик, незадолго до этого приглашенный в Эдинбург. Его специальностью была математическая физика, и работал он в одиночку. Очень серьезный и замкнутый, безумно влюбленный в свою жену, он редко встречался с коллегами и не любил праздное времяпрепровождение. Первый вариант его статьи не прошел, но второй – приняли к публикации. И в августе ему нехотя пришлось вернуться на пару недель к этой работе, чтобы ответить на замечания рефери, то есть тех ученых, которых редакция приглашает для анонимной оценки достоинств статьи. Уточняя один из своих аргументов, Питер пришел к уверенному заключению: да, спонтанное нарушение симметрии электрослабого взаимодействия возникает вследствие наличия поля, элементарным возбуждением которого является неизвестный массивный бозон. Статья Питера Хиггса, где упоминалась работа Браута и Англера, увидела свет через несколько недель после публикации статьи молодых бельгийцев.

Много лет спустя, в Стокгольме, когда мы праздновали получение медалей нобелевских лауреатов, Питер сказал мне: “Я часто думаю о странностях этого мира: если бы тогда, в шестьдесят четвертом, мою статью отклонили, я бы сегодня здесь не сидел”.