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

Предложенный механизм незатейлив и может показаться очень простым, особенно если при его описании обойтись без формул. Масса – самое банальное из свойств элементарных частиц: она подобна липкой ленте. Как мы могли не подумать об этом раньше? И самые легкие из лептонов, и массивные кварки – все, без исключения, рождаются безмассовыми. Какой будет масса у каждой из частиц, выбирает пронизывающее всю Вселенную хиггсовское поле. Чем плотнее прилипает оно к частице, тем массивней она будет.

Сложно, если вообще не невозможно, подыскать строгую аналогию для механизма, действующего без рассеяния энергии. Обычно используемые образы не слишком соответствуют особенностям механизма спонтанного нарушения симметрии. Мне нравится сравнивать его с плотной и агрессивной линией защиты во время игры в регби: защитники не обращают ни малейшего внимания на фотоны, и те легко проскальзывают у них между ног, но когда дело доходит до W или Z, шанса прорваться уже нет. Защитники вцепятся в их лодыжки и непременно повалят. Любые попытки подняться окажутся безуспешными – дальше им придется ползти, таща за собой гроздья бозонов и с трудом преодолевая бесконечно малые расстояния. Вот он, тонкий баланс, на котором зиждется равновесие нашей Вселенной: фотоны доносят до нас свет самых далеких звезд, в то время как слабые взаимодействия, благодаря которым светится Солнце, остаются скрытыми, спрятанными от наших глаз на субатомных расстояниях.

Идея была революционной. Но – не вызвала никакого заметного отклика. По словам Питера Хиггса, “поначалу обе наши статьи были абсолютно проигнорированы”. Кое-кто из авторов даже подумывал о смене профессии. Но потом дела постепенно приняли совсем другой оборот. Причин тому было две. Во-первых, объяснение, предложенное Браутом – Англером и Питером Хиггсом, выглядело простым и элегантным, а во‑вторых, у теории появился эксклюзивный спонсор. Им стал Стивен Вайнберг – один из отцов электрослабого объединения, – который принялся упоминать (причем чем дальше, тем чаще) механизм Хиггса в своих статьях. Когда, несколько лет спустя, Герарду ‘т Хофту, юному аспиранту из Нидерландов, удалось после месяцев работы доказать, что в теории нет расходимостей, – то есть что в реальных вычислениях не появляются не имеющие, с формальной точки зрения, смысла математические выражения, которые давно превратились в кошмар для физиков-теоретиков, – все сошлись на том, что и Стандартную модель, и троих ее доселе неизвестных авторов можно признать.

В 1999 году, то есть спустя много лет после защиты диссертации, Герард ‘т Хофт и его научный руководитель Мартинус Вельтман также стали нобелевскими лауреатами по физике. “Если бы в 1967 году, когда я ломал голову над поиском решения кажущейся неразрешимой задачи, мне сказали, что эта работа принесет мне Нобелевскую премию, я бы просто рассмеялся!” – признался мне позднее Герард. Эту фразу я часто повторяю своим аспирантам, когда мне кажется, что они недостаточно сосредоточены на своих диссертациях. Каждая из них может оказаться самой важной работой в их жизни.

Великое объединение сил

Объединенная теория электрослабых взаимодействий стала еще одним решительным шагом к осуществлению мечты всех физиков – великому объединению фундаментальных взаимодействий.

У этой проблемы долгая предыстория. Первое объединение восходит еще к Галилею и Ньютону. Сила тяжести, благодаря которой тела ускоренно падают на землю, и та сила, что притягивает друг к другу Луну и Землю или Землю и Солнце, из‑за чего первые находятся в состоянии перманентного падения на вторые, – два разных проявления одной и той же силы всемирного тяготения. Небесная гравитация и земная сила тяжести – это одна и та же сила. Именно об этом говорит нам легенда о яблоке, падающем на голову гениального английского ученого.

Для следующего объединения потребовалось два века. Мы назвали его электромагнетизмом – это сила, переносимая фотонами. После того как Фарадей, Герц, Максвелл и Лоренц показали, что электрические явления вызывают магнитные эффекты, и наоборот, все стало простым и понятным. А когда выяснилось, что данное взаимодействие распространяется посредством фотонов и что свет – это электромагнитная волна с определенными параметрами, иначе говоря, возмущение поля, распространяющееся в пространстве, то полноправным членом семьи стала и оптика.

С объединением слабого и электромагнитного взаимодействий желание рассматривать три фундаментальных силы (третье – это сильное ядерное) как проявления одной и той же суперсилы стало практически непреодолимым.