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

Если все рождается в этот момент, то его (этот момент) надо познать во всех подробностях, реконструировать кадр за кадром, в замедленной съемке и под разными углами, как это делается, когда забивается гол, решающий судьбу чемпионата мира. А значит, надо построить еще один ускоритель, куда более мощный, чем LHC. Например, FCC – благодаря энергии в 100 ТэВ в системе центра масс сталкивающихся протонов – был бы идеальным инструментом, чтобы понять, на что способен бозон Хиггса, когда находится вдали от состояния равновесия, в котором спокойно пребывает с момента Большого взрыва. На это могут уйти годы, может быть десятилетия, но рано или поздно будет написана еще одна важнейшая глава в книге нашей истории.

Второй вопрос, ответ на который мог бы дать бозон Хиггса, окутан еще большей тайной: что могло запустить процесс экспоненциального роста, инфляции, позволившей Вселенной разрастись до космических масштабов в первые мгновения ее существования?

Мы знаем, что для запуска этого процесса нужна скалярная частица, инфлатон. Бозон Хиггса, только что открытый, – первая скалярная фундаментальная частица Стандартной модели. А что если бозон Хиггса и есть этот инфлатон? Такая вероятность существует, и по данному поводу идут острые дискуссии.

Масса нового бозона – 125 ГэВ, это очень подходящая величина, чтобы, по мнению некоторых, создать потенциал, очень похожий на тот, который мог бы запустить космическую инфляцию: нечто вроде холмика с пологим спуском, вдруг срывающимся в потенциальную яму. В отдельных моделях у потенциала скалярного поля могут быть два локальных минимума. В первый момент оно могло устремиться к ближайшему из них, запустив при этом экспоненциальный рост. Потом, благодаря квантовому туннельному эффекту или в силу какого‑то другого механизма, новая частица возобновила свое соскальзывание в состояние устойчивого равновесия, породив электрослабый вакуум, в котором она пребывает и поныне. Выходит, в процессе эволюции Вселенной бозон Хиггса выполняет двойную работу: сначала он создает сумбур, из которого рождается всё на свете, а потом, когда буря стихает, наводит порядок среди взаимодействий и разводит элементарные частицы по семействам, приписывая каждой определенное значение массы, – так, чтобы все могло потом развиваться и эволюционировать еще миллиарды лет. И вот тут не поспоришь: если бозон Хиггса действительно мог сыграть столь выразительную и сложную роль в формировании нашего материального мира, то ему трудно отказать в праве называться частицей Бога.

Впрочем, здесь все же есть о чем подискутировать. У гипотезы, что бозон Хиггса – это и есть инфлатон, как бы она ни была соблазнительна, находятся в научном сообществе серьезные и многочисленные оппоненты. Даже если предположение, что бозон Хиггса играл какую‑то роль в инфляции, верно, есть немало ученых, настаивающих, что необходимо существование и другого скалярного поля, которое должно было сопровождать и поддерживать первое, – так, как будто речь идет о слишком сложной задаче, с которой не справиться в одиночку. И мы вновь возвращаемся к тому вопросу, с которого начали: бозон Хиггса одиночка – или же член целого семейства новых скалярных частиц?

Чтобы это узнать, требуются многочисленные новые исследования. Прежде всего надо точно измерить, как меняется его потенциал с ростом энергии, а это, в свою очередь, зависит от таких параметров, как масса топ-кварка и константа связи сильного взаимодействия, которые тоже надо будет очень точно измерить. Константа связи бозона Хиггса с самим собой – еще один решающий параметр, могущий скрывать сюрпризы. Чтобы его измерить, придется исследовать редчайший процесс, который нам, может быть, удастся наблюдать лишь на этапе высокой светимости LHC: образование пар бозонов Хиггса. Для подробного исследования этого странного механизма – когда один бозон Хиггса распадается на два бозона Хиггса – будет необходимо построить новые ускорители и набраться терпения: процесс настолько редкий и сложный, что придется научиться производить пары миллионами; только после этого удастся отобрать сотню доступных для измерения.

Но, возможно, и этого окажется недостаточно для разрешения всех сомнений относительно роли бозона Хиггса в инфляции. Для того чтобы наверняка подтвердить данную гипотезу, потребуется проверить, не осталось ли в космическом фоновом излучении тончайших реликтовых следов, характерных для первичных бозонов Хиггса.