Переход из ничего во всё: бозоны Хиггса

4 июля, когда американцы отмечали День независимости, в ЦЕРН (CERN) — Европейской организации по ядерным исследованиям также праздновали. В актовом зале лаборатории, расположенной в северо-западном пригороде Женевы, на границе Швейцарии и Франции, под завязку набитом физиками и репортерами, было торжественно объявлено, что с большой вероятностью ученые наблюдали бозон Хиггса. Эту субатомную частицу в начале 1960-х годов теоретически предсказала группа британских физиков во главе с Питером Хиггсом, в честь которого ее и назвали. Ученые связывают открытие этого бозона с новым шагом в понимании природы, в частности, понимании того, как произошел Большой Взрыв и возникла наша Вселенная, как она строилась и изменялась.

На знаменитом Большом адронном коллайдере (ускорителе заряженных частиц, которые сталкиваются) две независимые группы исследователей пришли к выводу, что они наблюдали новую элементарную частицу, которую благодаря книге Дэна Брауна «Ангелы и демоны» и одноименному голливудскому фильму популяризаторы назвали «частицей Бога», ибо это строительный кирпичик нашей Вселенной.

Сам 83-летний Питер Хиггс, присутствовавший на церемонии презентации частицы в Женеве, сказал, что не думал, что доживет до того дня, когда эта частица будет открыта. Полвека назад он предположил, что если вселенная возникает из невидимого поля, то должен существовать какой-то процесс, который позволяет ей нарастить массу. Он предположил, что такую роль играет элементарная частица — бозон, бозон Хиггса.

Вопрос о том, как произошел Большой взрыв и как из «ничего» возникло «всё», особенно стал актуальным после того, как в целой серии недавних астрофизических наблюдений была открыта «темная материя» и «темная энергия». На сегодняшний день установлено, что наша Вселенная состоит на 22 процента из темной материи, на 74 процента из темной энергии, на 3,6 процента из межгалактического газа и только на 0,4 процента из звезд, к которым относится и наше Солнце, и все планеты нашей системы. «Темной» материю называют потому, что она не испускает электромагнитного излучения и не взаимодействует с ним. «Темную энергию» физики ввели для того, чтобы объяснить, что наша Вселенная расширяется с ускорением. Без этого у физиков не сходятся концы с концами...

Бозон Хиггса — это только первый шаг в целом направлении астрофизических и космологических исследований, которые позволят нам понять феномен темной материи и темной энергии, как осуществляется переход из трехмерного мира в четырехмерный или более мерный мир, и вообще — как происходит переход между параллельными мирами, о которых так много пишут и говорят. Открытие поможет разрешить противоречие между так называемой «Стандартной моделью», описывающей электромагнитные, а также слабые и сильные взаимодействия всех элементарных частиц, и теорией гравитации. Также Стандартная модель не описывает феномен «темной энергии». Теперь мостик к пониманию всего этого начнет медленно строиться. Бозон Хиггса — это последний недостающий элемент Стандартной модели, а она для физиков, что теория эволюции для биологов.

Большой адронный коллайдер — крупнейший в мире ускоритель частиц. Два ускоряемых в нем потока протонов (атом водорода, лишенный электрона) проходят путь по окружности длиной 17 миль и сталкиваются в особой камере, где и производятся все измерения. Это столкновение протонов имитирует то, что происходило у нас во Вселенной 13,7 млрд. лет назад, через мгновения после того, как этот самый Биг-Бэнг произошел. В коллайдере всё, что происходит в момент столкновения разогнанных протонных пучков, тщательно фиксируют многочисленные детекторы, и все данные обрабатываются на суперсовременных компьютерах.

Бозоны — это элементарные частицы с целым значением спина. К ним относится и частица света — фотон. Обе группы ученых в ЦЕРН охотились за данными, которые свидетельствовали бы, что в результате столкновений протонов рождаются новые бозоны — бозоны Хиггса. И им удалось это сделать: независимо друг от друга они обнаружили бозоны с массой-энергией 125-126 гигаэлектронвольт (1 гигаэлектронвольт — это 1 млрд. электронвольт), что в 130-140 раз тяжелее, чем оригинальные протоны. Это и есть те самые «частицы Бога», или новые бозоны. Фотоны, как известно, не обладают массой и исследователи за ними «не охотились».

Конечно, данные будут проверяться и перепроверяться, но оснований не доверять открытию нет. В этом плане физики не шутят...