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

Именно в этот момент бессчетное количество бозонов Хиггса, которые вот прямо только что еще двигались со скоростью света, вдруг конденсируется, образуя – отныне и навеки – вездесущее поле, поле Хиггса[48]. Электромагнитная сила, которая вплоть до сего момента выступала под ручку со слабой силой, расстается с нею навеки. Для фотонов, которые не взаимодействуют с полем Хиггса, ничего не меняется. А на W– и Z-бозоны поле, напротив, накидывает свою сеть, отчего они становятся такими тяжелыми, что не могут больше передавать слабые взаимодействия дальше, чем на внутриядерные расстояния. Наконец и элементарные частицы разделяются между собой – в зависимости от того, как они взаимодействуют с полем, – обретая через это безвозвратно различные массы.

Одно мгновение – и все поменялось навсегда.

Благодаря этому хитрому механизму материя обрела свойства, знакомые нам сегодня. Та масса, которую приобрели электроны, позволяет им размещаться на стабильных орбитах вокруг ядер, из‑за чего могут образовываться атомы и молекулы. Благодаря тому же механизму возникли огромные газовые туманности, из которых родились первые звезды, а потом галактики, планеты и звездные системы… постепенно дело доходит до живых организмов, которые становятся все более и более сложными, – и наконец появляемся и мы с вами. Без электрослабого вакуума, без этих стропил, на которых держится вся грандиозная материальная структура, которую мы называем Вселенной, всего перечисленного бы попросту не было.

Если бозон Хиггса, спустя миллиарды лет достойного служения, в какой‑то момент – завтра ли в 5.45 утра или на два миллиарда лет позже – ни с того ни с сего вдруг устанет либо сложит руки на груди и отправится бастовать, вся наша Вселенная превратится в один огромный огненный шар.

Открытие бозона Хиггса – это, безусловно, очередное достижение науки. Сегодня мы можем сказать, что начали понимать механизм нарушения электрослабой симметрии. Однако данный новый триумф Стандартной модели – триумф проблематический.

Мы уже знаем, что рано или поздно обязательно получим в свое распоряжение более общую теорию, которая будет не только объяснять материю в значительно более протяженном диапазоне энергий, но и включать в себя Стандартную модель в качестве частного случая. Мы знаем, что очень многое из того, в истинности чего мы уверены, не будет истинным при более высоких энергиях, недоступных нам сегодня. Стандартная модель лопнет, и обнаружатся новые фундаментальные взаимодействия или новые элементарные частицы, и будет объяснено пока еще необъясненное: инфляция, объединение с гравитацией, темная энергия.

Но в каком диапазоне энергий все это может случиться?

На этот вопрос, вновь приобретший актуальность, научная общественность ищет ответ уже много лет. Сейчас мы переживаем переломный момент научной революции, контуры которой станут ясны, возможно, лишь через несколько десятилетий.

Бозон Хиггса и Новая физика

Бозон Хиггса – совсем не такая частица, как все прочие. Давая массу всем другим частицам, связанное с ним поле взаимодействует и со всеми частицами, которые мы уже знаем, и со всеми другими, которые пока не открыты. Потому этот новичок сразу становится и новым инструментом исследования. Как если бы мы получили в свое распоряжение ультрачувствительную антенну, которая может дать нам кое‑какие знания даже о невидимых сторонах этого мира. Она получает сигналы, пусть слабые, но воспринимаемые, из самых темных уголков нашей Вселенной.

Вот почему, едва миновала эйфория от сделанного открытия, а элегантные наряды отправились в платяные шкафы, мы сразу вернулись к работе и стали искать ответы на длинный список вопросов. И прежде всего вот на какой: действительно ли пойманная нами частица одна-одинешенька, как ей и положено согласно Стандартной модели? Или ее окружают еще четыре компаньона, как следует из принципов суперсимметрии?

Под термином “суперсимметрия” вообще‑то скрывается обширное семейство теорий, хотя и сильно отличающихся друг от друга, но все же объединенных гипотезой, что существует специальное соотношение, которое каждому бозону, то есть частице с целым спином, ставит в соответствие фермион – частицу с дробным спином. Так что суперсимметрия сразу умножает на два число всех известных нам элементарных частиц. Для каждой должен быть суперпартнер со спином, отличающимся на 1/2.

В Стандартной модели фермионы – это частицы, из которых строится вещество, а взаимодействия в нем переносятся бозонами. В суперсимметричном мире все наоборот: частицы материи – с целым спином, а взаимодействия переносятся фермионами.