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

Мне никогда не нравилось такое название, я считал его неудачным. Однако я понимаю, что оно не только помогло книге Ледермана стать бестселлером, но и успело укорениться в коллективном сознании. Так что сколько бы усилий мы ни прилагали, как бы ни настаивали на том, что речь идет всего лишь о еще одной материальной элементарной частице, ни журналисты, ни широкая общественность, кажется, не могут уже без него обойтись.

Положа руку на сердце, я с трудом скрываю раздражение каждый раз, когда, выступая на публике, вынужден употреблять словосочетание “частица Бога”. Кроме всего прочего, я нахожу это выражение до некоторой степени оскорбительным. Хотя я сам не верующий, я с глубоким уважением отношусь к тем, кто верует. Когда я говорю о первых мгновениях жизни Вселенной, я стараюсь не задевать чувства тех, кто считает материальный мир сотворенным или, во всяком случае, проявлением высшего разума. Я знаю, что научные соображения отступают в ту секунду, когда переживается акт веры, на который каждый из нас имеет право и о котором я не могу себе позволить судить.

Тем не менее я должен признать, что недавние рефлексии научного сообщества по поводу роли бозона Хиггса могут открыть совершенно новую перспективу. Они, если вдруг подтвердятся, способны серьезно подкрепить это приклеившееся наименование. В соответствии с некоторыми гипотезами, бозон Хиггса в состоянии разрешить три важнейших загадки современной физики: избыток материи над антиматерией, происхождение инфляции и темная энергия.

Первая загадка касается нашего собственного существования как материальных сущностей. Нет оснований думать, что при Большом взрыве материя и антиматерия образовались в неравных количествах, и мы знаем, что, вступив друг с другом в контакт, они обе исчезают, превращаясь во вспышку света. Почему же тогда вся антиматерия полностью исчезла, а в космосе осталась только обычная материя, из которой состоим и мы сами, и все то, что нас окружает?

Космическое реликтовое излучение ясно показывает, что вся окружающая нас сейчас материя – это лишь небольшая часть того, что было сначала. Материя и антиматерия ранней Вселенной аннигилировали, оставив после себя большое количество фотонов, которые мы можем наблюдать вокруг себя и сейчас. Но в силу действия какого‑то механизма, пока еще нам не известного, материальная частица, одна на миллиард из существовавших в первые мгновения, смогла пережить те начальные смертельные объятия. В ходе последующей эволюции этот небольшой остаток превратился во все то, что мы знаем. Так что успех материи в ее противостоянии антиматерии подтверждается нашим собственным существованием – мелкая подробность, скажете вы… но все‑таки мы тут.

На протяжении десятилетий мы думали, что дело в некоей разнице между поведением материи и поведением антиматерии. Что есть некая незначительная аномалия, которая нарушает исходную идеальную симметрию. Проводились подробные исследования и действительно обнаруживались различные механизмы, дающие материи небольшое преимущество в процессах распада частиц и античастиц. Эти механизмы описываются Стандартной моделью, но преимущество материи оказывается слишком незначительным, чтобы объяснять ее наблюдаемый избыток.

В последние годы предпочтение отдается новой гипотезе. Все могло решиться в тот самый момент, когда произошел электрослабый фазовый переход. Наша судьба зависела от того, как проходил этот фазовый переход, и решилась именно в ту самую одну стомиллиардную долю секунды после Большого взрыва. Во вселенной, где материи столько же, сколько антиматерии, и которая, следовательно, в любой момент может превратиться в чистую энергию, достаточно, чтобы бозон Хиггса оказал легчайшее предпочтение частицам материи, решив образовывать связанные состояния с ними, а не с частицами антиматерии, – и вот пожалуйста: возникает материальная Вселенная, что нас окружает. И все‑таки определяющим было то, как именно происходил фазовый переход. По-видимому, все решилось за мгновение до того, как скалярное поле заполонило всю Вселенную, когда возникли первые крошечные пузырьки того странного вакуума, в котором слабое взаимодействие навсегда отделилось от электромагнитного. На поверхности этих пузырьков при быстром расширении могла возникнуть легчайшая асимметрия между материей и антиматерией, которая, при очень быстром прохождении фазового перехода, могла выжить и стать общим свойством.

Вот он – тот крошечный дефект, тончайшее несовершенство, из которого все и родилось. Аномалия, давшая начало материальной Вселенной, способной эволюционировать на протяжении миллиардов лет.