Религия и бозон хиггса: Нобелевский лауреат Хиггс заявил, что его открытие не противоречит идее Бога-творца

1. Главная
2. Технологии

25 октября, 2013, 13:19 Распечатать

Бозон Хиггса представляет собой последний недостающий элемент современной теории элементарных частиц. Сам неверующий физик считает, что его открытие не противоречит религии.

• Вам также будет интересно >

  • Ученые основали «центр после обнаружения» на случай контакта с инопланетянами 14. 11 19:04

  • Twitter без предупреждения уволил тысячи сотрудников по контракту – СМИ 14.11 18:00

  • Выбросы углекислого газа в 2022 году увеличились и могут стать рекордными 14.11 15:20

  • Фрагмент китайской ракеты загадочным образом распался на части на орбите Земли ► Видео 14. 11 13:15

  • Крошечный спутник NASA достиг орбиты Луны 14.11 11:50

  • Блокирование экспорта американских чипов в Китай – этап борьбы за мировое лидерство 12.11 16:55

  • Астрономы обнаружили свидетельства существования расплавленной магмы на Марсе 11. 11 18:52

  • Ученые воссоздали внешность знаменитой беременной мумии из Египта 11.11 17:10

  • Глобальное потепление может изменить цвет озер – ученые 11.11 16:03

  • Ученые обнаружили самую большую в мире популяцию гигантских скатов 11.11 15:01

  • Лунная ракета «почти не пострадала»: на космический центр NASA обрушился шторм «Николь» 11. 11 13:09

  • Дайверы обнаружили в Атлантическом океане фрагмент шаттла «Челленджер» ► Видео 11.11 11:53

Последние новости

• Мобилизация в Украине: какие льготы предусмотрены для военнослужащих 06:00
• Зеленский в освобожденном Херсоне – это репутационный удар для российской армии 05:58
• Руководитель управления «дерусификации» СБУ помог российскому букмекеру зайти в Украину – Bihus. Info 05:46
• Российского “охотника на дронов” уничтожили скорректировав огонь с помощью самого дрона: видео от бойцов под Бахмутом 05:41
• «Мы должны остановить войну»: президент Индонезии на открытии саммита G20 на Бали 05:20

Все новости

Добро пожаловать! Регистрация Восстановление пароля Авторизуйтесь, чтобы иметь возможность комментировать материалы Зарегистрируйтесь, чтобы иметь возможность комментировать материалы Введите адрес электронной почты, на который была произведена регистрация и на него будет выслан пароль

Забыли пароль? Войти

Пароль может содержать большие и маленькие буквы латинского алфавита, а также цифры Введенный e-mail содержит ошибки

Зарегистрироваться

Имя и фамилия должны состоять из букв латинского алфавита или кирилицы Введенный e-mail содержит ошибки Данный e-mail уже существует У поля Имя и фамилия нет ошибок У поля E-mail нет ошибок

Напомнить пароль

Введенный e-mail содержит ошибки

Нет учетной записи? Зарегистрируйтесь! Уже зарегистрированы? Войдите! Нет учетной записи? Зарегистрируйтесь!

10 лет открытию бозона Хиггса.

Физики по всему миру отпраздновали десятилетие со дня пресс-конференции, на которой было объявлено о выдающемся открытии современности. Однако многие свойства “частицы бога” до сих пор остаются для учёных загадкой. Почему бозон Хиггса так называется? Чем он так важен для науки и нашего понимания Вселенной? И как он влияет на стабильность Вселенной? Ответы на все эти вопросы — в нашем материале.

Научная редакция Вести.Ru с интересом следила за объявлением в прямом эфире. По значимости это достижение можно сравнить разве что с созданием примерно в те же годы технологии редактирования генов CRISPR и долгожданном обнаружении гравитационных волн.

В понедельник, 4 июля 2022 года, исполнилось 10 лет со дня проведения знаменитой пресс-конференции в ЦЕРНе, главной европейской лаборатории по изучению основ мироздания. 10 лет назад учёные объявили о долгожданном открытии бозона Хиггса – частицы, которую в те времена часто называли в СМИ “частицей бога”.

Яркий пример силы международного сотрудничества позволил обнаружить частицу, которая до этого существовала только в расчётах теоретиков.

Открытие неуловимой частицы заполнило последний пробел в Стандартной модели элементарных частиц — лучшем физическом описании частиц и их взаимодействий на сегодняшний день — и открыло окно в так называемую Новую физику.

С этим открытием в 2012 году фактически завершилось экспериментальное обнаружение элементарных частиц, предсказываемых Стандартной моделью.

Многие тогда надеялись, что теперь начнётся новая эра в физике, которая позволит открыть явления, которые невозможно объяснить с помощью Стандартной модели, и проверить новые экзотические теории, которые объясняют, как устроена Вселенная.

Однако пока этого так и не произошло. Хотя учёные с тех пор провели не один цикл запуска и многолетней работы Большого адронного коллайдера (БАК) и сделали немало других важных открытий в ходе столкновений протонов и тяжёлых ионов внутри гигантского кольца БАК.

Учёные опубликовали 350 научных статей, касающихся бозона Хиггса. Однако многие свойства “частицы бога” до сих пор остаются для них загадкой.

5 вещей, которые узнали физики.

Масса бозона Хиггса составляет 125 миллиардов электронвольт.

Почему масса частицы измеряется не в килограммах? Дело в том, что массу столь малых и неуловимых объектов физикам проще выражать в единицах энергии. Масса и энергия, напомним, связаны знаменитой формулой E=mc².

В 1960-х годах британский физик-теоретик Питер Хиггс и его коллеги предположили, что то, что сейчас называется полем Хиггса, может объяснить:

– почему у частицы света фотона, переносчика электромагнитного взаимодействия, нет массы,

– почему нет массы у глюона, переносчика сильного взаимодействия,

– почему W- и Z- бозоны, переносчики слабого взаимодействия, обладают столь высокой массой (для элементарных частиц).

W- и Z- бозоны почти в 100 раз тяжелее протона и сопоставимы по этому показателю с гигантами мира химических элементов — технецием и рубидием.

Особые свойства поля Хиггса позволили одной и той же математике объяснить массы всех частиц, и оно стало неотъемлемой частью Стандартной модели. Но теория не делала предсказаний о массе бозона Хиггса и, следовательно, о том, когда БАК сможет его создать.

Тем не менее частица проявила себя намного раньше, чем ожидалось. БАК начал собирать данные в поисках бозона Хиггса в 2009 году, а детекторы ATLAS и CMS фактически поймали его за хвост уже в 2012 году.

Детекторы наблюдали распад всего нескольких десятков бозонов Хиггса на фотоны, W- и Z-бозоны. На них указывал скачок в данных на уровне 125 миллиардов электронвольт (или гигаэлектронвольт, ГэВ), что примерно в 125 раз превышает массу протона.

Масса бозона Хиггса в 125 ГэВ ставит его в золотую середину, что означает, что бозон распадается на широкий спектр частиц с частотой, достаточно высокой для наблюдения в экспериментах на БАК, рассказывает Мэтью Маккалоу, физик-теоретик из ЦЕРН.

“Это очень странно и, вероятно, случайно, но так уж получилось, что [при такой массе] вы можете узнать многое о бозоне Хиггса”, ‒ добавляет учёный.

Что же ещё узнали физики?

Бозон Хиггса — частица с нулевым спином.

Спин — это квантово-механическое свойство частицы, которое проще всего представить, если сравнить частицу с магнитом.

Но, чтобы не слишком углубляться в физику элементарных частиц, просто скажем, что все известные фундаментальные частицы имели спин ¹/₂ или 1. Вместе с тем теории предсказывали, что бозон Хиггса должен быть уникален в этом отношении, так как он имеет нулевой спин (также учёные правильно предсказали, что он имеет нулевой заряд).

В 2013 году эксперименты, проводимые на БАК, позволили изучить угол, под которым фотоны, образующиеся при распаде бозона Хиггса, вылетали в детекторы. Эту информацию учёные использовали, чтобы с высокой вероятностью показать: бозон Хиггса имеет нулевой спин.

К слову, до тех пор, пока это не было продемонстрировано, мало кто из физиков был готов назвать обнаруженную частицу бозоном Хиггса, поясняет Рамона Грёбер, физик-теоретик из Падуанского университета в Италии.

Свойства бозона Хиггса исключили некоторые теории, дополнявшие Стандартную модель.

Физики знают, что Стандартная модель не полностью описывает то, что происходит во Вселенной.

Так, она фактически не работает при высоких энергиях и не может объяснить ключевые наблюдения, такие как существование тёмной материи или почему во Вселенной так мало антиматерии.

Поэтому физики придумали расширения модели, учитывающие это. По словам Грёбер, открытие массы бозона Хиггса в 125 ГэВ сделало некоторые из этих теорий менее привлекательными для исследователей.

Однако из-за массы в 125 ГэВ не так много теорий оказались в ранге несостоятельных.

“У нас есть частица, которая более или менее совместима со всем [, что есть в арсенале физиков]”, ‒ рассказала Фрейя Блекман, физик Немецкого электронного синхротрона DESY.

Бозон Хиггса взаимодействует с другими частицами, как и предсказывает Стандартная модель.

Согласно Стандартной модели, масса частицы определяется тем, насколько сильно она взаимодействовала с полем Хиггса.

Хотя бозон, который подобен ряби в поле Хиггса, не играет роли в этом процессе, скорость, с которой бозоны Хиггса распадаются на любую другую частицу или производятся ею, даёт представление о том, насколько сильно эта частица взаимодействует с полем Хиггса.

Эксперименты на БАК подтвердили, что, по крайней мере, для самых тяжёлых частиц, наиболее часто образующихся при распаде бозона Хиггса, масса частиц пропорциональна взаимодействию с полем. И это стало замечательным достижением для теории возрастом 60 лет.

Как частицы получают массу, взаимодействуя с полем Хиггса, или механизм Браута-Энглера-Хиггса.

Теоретики Роберт Браут, Франсуа Энглер и Питер Хиггс предположили, что частицы приобретают массу, взаимодействуя с “полем Хиггса”.

Сразу после Большого взрыва поле Хиггса было равно нулю, но по мере охлаждения Вселенной и падения температуры ниже критического значения поле спонтанно возрастало, так что любая взаимодействующая с ним частица приобретала массу.

Чем больше частица взаимодействовала с этим полем, тем она тяжелее. Частицы, подобные фотону, которые не взаимодействовали с ним, вообще не имеют массы.

Всего же частицы “общались” с полем Хиггса порядка 10^-12 секунды. До того они не имели массы и путешествовали в пространстве со скоростью света.

Как и все фундаментальные поля, поле Хиггса имеет связанную с ним частицу — бозон Хиггса. Бозон Хиггса — это видимое проявление поля Хиггса, похожее на волну на поверхности моря.

Вселенная стабильна, но только пока.

Расчёты с использованием массы бозона Хиггса показали, что Вселенная может быть стабильной только небольшой промежуток времени, и что существует исчезающе малый шанс, что она может перейти в более низкое энергетическое состояние — с катастрофическими последствиями для всего.

В отличие от других известных полей поле Хиггса имеет низшее энергетическое состояние выше нуля даже в вакууме, и оно пронизывает всю Вселенную.

Согласно Стандартной модели, это так называемое основное состояние системы зависит от того, как частицы взаимодействуют с полем. Вскоре после того, как физики определили массу бозона Хиггса, теоретики использовали это значение (наряду с другими измерениями), чтобы предсказать, что также существует более низкое и более предпочтительное энергетическое состояние для Вселенной.

Попробуем провести аналогию. Все мы порой хотим покоя. Так вот, Вселенная в каком-то смысле пока что подпрыгивает на одной ножке или, если хотите, твёрдо стоит на двух ногах. Но в принципе она хотела бы присесть. Так ей было бы комфортнее.

Впрочем, по словам Маккалоу, переход в другое ещё более энергетически низкое состояние потребует от Вселенной преодоления огромного энергетического барьера. Условно говоря, для того чтобы присесть, Вселенной для начала придётся пробежать марафон.

Вероятность такого исхода настолько мала, что физики полагают следующее: вряд ли это произойдет в масштабе времени жизни Вселенной.

“Наш конец света наступит гораздо раньше по другим причинам”, — говорит Маккалоу.

Не слишком вдохновляюще, зато честно. По крайней мере, с точки зрения науки.

5 вещей, которые учёные всё ещё хотят выяснить.

Можем ли мы сделать измерения бозона Хиггса более точными?

На данный момент свойства “частицы бога” соответствуют предсказанным Стандартной моделью, но погрешность измерений составляет около 10%.

Это как если бы мы узнали, что “рост” человека составляет 150 см плюс-минус 15 см. То есть он может быть ростом как 165 см, так и ростом 135 см и всё, что посередине. Довольно ощутимый разброс, не правда ли?

В общем, имеющихся данных, несмотря на все впечатляющие возможности самой большой в мире экспериментальной установки (каковой является БАК), недостаточно. Они не позволяют выявить тонкие различия, предсказанные новыми физическими теориями, которые лишь немногим отличаются от Стандартной модели.

Что может помочь снизить эту погрешность? Новые данные, собранные в ходе новых столкновений. Как те, которые ещё обрабатываются, так и те, что будут получены лишь в будущем.

На данный момент детекторы БАК собрали только одну двадцатую от общего объёма информации, которую он призван собрать. И учёным все эти данные ещё довольно долго придётся обрабатывать.

Увидеть намёки на Новую физику, то есть те теории, которые позволят объяснить то, что не объясняет Стандартная модель, можно будет в новых более точных исследованиях.

Взаимодействует ли бозон Хиггса с более лёгкими частицами?

До сих пор взаимодействия бозона Хиггса с другими частицами, казалось, соответствовали Стандартной модели. Однако физики видели, как он распадается только на самые тяжёлые частицы.

Теперь физики хотят проверить, взаимодействует ли он таким же образом с частицами из более лёгких семейств.

В 2020 году детекторы CMS и ATLAS наблюдали одно такое взаимодействие — редкий распад бозона Хиггса на двоюродного брата второго поколения электрона, называемого мюоном.

Хотя это свидетельствует о том, что связь между массой и силой взаимодействия с полем Хиггса сохраняется и для более лёгких частиц, физикам нужно больше данных, чтобы подтвердить это.

Взаимодействует ли бозон Хиггса сам с собой?

Бозон Хиггса имеет массу, поэтому он должен взаимодействовать сам с собой. А вот нейтрино в этом смысле куда более неуловимо.

Однако такие взаимодействия — например, распад энергичного бозона Хиггса на два менее энергичных — происходят крайне редко, потому что все вовлечённые в этот процесс частицы очень тяжёлые.

Учёные надеются найти намёки на подобное взаимодействие после запланированной модернизации БАК в 2026 году. Впрочем, для убедительных доказательств этому физикам, вероятно, потребуется построить даже более мощный коллайдер.

Скорость этого взаимодействия с самим собой имеет решающее значение для понимания Вселенной, говорит Маккалоу.

Вероятность такого взаимодействия связана с изменением потенциальной энергии поля Хиггса вблизи своего минимума, который описывает условия сразу после Большого взрыва. Таким образом, знания об этом процессе может помочь учёным понять динамику ранней Вселенной.

Грёбер отмечает, что многие теории, которые пытаются объяснить, как материя во Вселенной каким-то образом стала более распространённой, чем антиматерия, требуют взаимодействия бозонов Хиггса между собой.

Однако в этом они расходятся с предсказанием Стандартной модели на целых 30%.

“Я даже не могу передать, насколько важны [эти измерения]”, ‒ говорит Маккалоу.

Каково время жизни бозона Хиггса?

Физики хотят знать время жизни бозона Хиггса — сколько в среднем он существует, прежде чем распасться на другие частицы. И дело не в самой цифре, как таковой, а в том, что любое отклонение от предсказаний может указывать на взаимодействие с неизвестными частицами, такими как те, которые составляют тёмную материю. Однако его время жизни слишком мало, чтобы его можно было измерить напрямую.

Чтобы измерить его косвенно, физики смотрят на разброс энергии частицы по нескольким измерениям (квантовая физика предполагает, что неопределённость в энергии частицы должна быть обратно пропорциональна времени её жизни).

В 2021 году физики, работающие с данными детектора CMS, произвели первое грубое измерение времени жизни бозона Хиггса: получилось 2,1×10^–22 секунды.

Этот результат показывает, что время жизни соответствует Стандартной модели.

Насколько верны и верны ли экзотические прогнозы?

Некоторые теории, расширяющие Стандартную модель, предсказывают, что бозон Хиггса не является фундаментальной частицей. То есть он, подобно, например, протону, состоит из других составляющих элементов (кварков).

Другие предполагают, что бозонов Хиггса несколько, просто мы пока ещё не в состоянии их различить, так как ведут они себя одинаково. Однако они отличаются, к примеру, зарядом или спином.

Новые эксперименты на БАК, о которых мы подробно расскажем в ближайшее время, позволят понять, действительно ли бозон Хиггса является частицей Стандартной модели. Также новые опыты по столкновению частиц позволят выявить свойства, предсказанные другими теориями. Так, физики будут искать в данных распады на запрещённые комбинации частиц.

Получается, непаханое поле Хиггса ждёт ещё немало испытаний и новых исследователей.

Питер Хиггс стоял у истоков создания БАК. На этом снимке он стоит возле детектора CMS, который на тот момент был на техобслуживании.

Фото Maximilien Brice/CERN.

Почему “бозон Хиггса” и почему “частица бога”?

Отчего поле Хиггса и бозон назвали именем британского физика, понятно.

Но почему “частица бога”? Такое название ей придумал нобелевский лауреат Леон Ледерман, написавший книгу “Частица бога: если Вселенная это ответ, то каков вопрос?”. Американские и британские издательства любят громкие названия, даже если они не отражают сути.

К слову, сам Ледерман предлагал назвать бозон Хиггса частицей, “проклятой Богом” (goddamn particle). Но у этого слова сильный негативный оттенок в английском языке, вероятно, поэтому редактор отверг такой вариант.

Так как, как мы уже рассказали, бозон Хиггса определяет массы других частиц и своего рода материальность всего известного нам мира, “частица бога” выглядит довольно естественно.

Правда, самим учёным больше по душе другой ироничный вариант — “бозон бутылки шампанского” (champagne bottle boson) — из-за сходства потенциала комплексного поля Хиггса с дном стандартной бутылки игристого вина.

Пример потенциала поля Хиггса при фиксированном значении одной из переменных.

Иллюстрация Gonis/Wikimedia Commons.

Было ли открытие бозона Хиггса вершиной достижений физики высоких энергий в ЦЕРНе?

Как, надеемся, стало понятно из нашего длинного рассказа: нет. Впереди ещё много открытий.

Но хочется отметить, сколь огромен вклад стран-создателей БАК и ЦЕРНа в частности, в популяризацию физики элементарных частиц.

До того как была построена эта огромная, сложная, очень дорогостоящая и столь нужная для понимания Вселенной машина, широкую общественность куда больше волновало, не создадут ли “горе-физики” в БАК чёрную дыру, которая затем поглотит Землю и всё живое.

Однако с годами сами учёные, представители пресс-служб научных организаций и приглашённые ими журналисты смогли создать у обычных людей адекватное представление о происходящем на БАК.

Объявление об открытии бозона Хиггса смотрели тысячи людей по всему миру. И они искренне хотели понять, отчего же “частица бога”? Возможно, не будь тогда проведена столь впечатляющая работа, не увидели бы мы сегодня в неспециализированных изданиях заголовки, подобные этому.

Вместе с тем складывающая в мире (и в науке) ситуация не позволяет надеяться на то, что в ближайшие годы сотрудничество между странами возобновится с той же силой, что и прежде.

Да, Большой адронный коллайдер готовится к новым рекордам, и об этом мы тоже напишем в ближайшие дни. Однако Россия фактически перестала быть полноценным партнёром ЦЕРНа, а значит, наши учёные с их блестящими компетенциями перестанут пополнять ряды европейских лабораторий.

Разрушение былых связей признают даже за океаном, где учёным также пришлось сконцентрироваться на других проектах.

В то же время Япония вряд ли построит Международный линейный коллайдер, да и планы Китая относительно Китайского электрон-позитронного коллайдера могут оказаться слишком амбициозными даже для Поднебесной.

Видимо, очередной праздник физики высоких энергий нам придётся подождать.

Бозон Хиггса: при чем тут Бог?

Роберт Эванс

4 минуты чтения

ЖЕНЕВА (Рейтер) – «Мы не называем это «божественной частицей», это просто средства массовой информации, которые делают это», — вежливо сказал старший американский ученый интервьюеру на главном Европейская радиостанция во вторник.

«Ну, я из СМИ и буду продолжать так называть», — сказал журналист — и продолжил это делать.

Обмен сообщениями, когда физики из исследовательского центра CERN недалеко от Женевы готовились объявить последние новости о своих долгих и разочаровывающих поисках бозона Хиггса, наглядно продемонстрировал, что наука и популярные средства массовой информации не всегда хорошо сочетаются.

«Я ненавижу этот термин «божественная частица», — сказала Полин Ганьон, канадский член команды ATLAS ЦЕРН, так называемых «охотников за Хиггсом» — эпитета, который они не отвергают.

«Хиггс не наделен никаким религиозным смыслом. Смешно называть это так», — сказала она агентству Рейтер на пресс-конференции после того, как ее коллеги обнародовали все больше свидетельств, хотя и не доказательств, существования частицы.

Оливер Бухмюллер из конкурирующей исследовательской группы CMS был чуть менее резким.

«Называть это «божественной частицей» совершенно неуместно», — сказал немецкий физик, который делит свое время между ЦЕРНом и преподаванием в лондонском Имперском колледже.

«Это несправедливо по отношению к Хиггсу и тому, что мы думаем о его роли во Вселенной. Это не имеет ничего общего с Богом».

За бозоном Хиггса ведется столь решительная охота, потому что он будет проявлением невидимого поля — поля Хиггса, которое, как считается, пронизывает всю вселенную.

Событие с четырьмя идентифицированными мюонами, показанными красным, в результате протон-протонного столкновения в ATLAS. Это событие согласуется с возникновением распада двух Z-частиц: обе Z-частицы распадаются на два мюона каждая. Такие события производятся процессами Стандартной модели без частиц Хиггса. Они также являются возможным признаком образования частиц Хиггса. Другие треки и запасы энергии в калориметрах показаны желтым цветом. Сотрудничество REUTERS/ATLAS

Поле было предложено в 1960-х годах британским ученым Питером Хиггсом как способ, которым материя приобрела массу после того, как Вселенная была создана в результате Большого взрыва.

Таким образом, согласно теории, это был агент, который сделал звезды, планеты и жизнь возможными, придав массу большинству элементарных частиц, строительных блоков вселенной; отсюда и прозвище «Частица Бога».

«Без него или чего-то подобного частицы просто продолжали бы кружить по Вселенной со скоростью света», — сказала Пиппа Уэллс, другой исследователь Атласа.

Но и у Уэллса нет времени на теологическую терминологию при его описании.

«Услышав, что это называется «частица Бога», я злюсь. Это сбивает людей с толку тем, что мы пытаемся сделать здесь, в ЦЕРНе».

По словам людей, которые исследовали этот вопрос, этот термин возник из истории физики элементарных частиц 1993 года лауреата Нобелевской премии США Леона М. Ледермана.

Книга называлась «Частица Бога: если Вселенная — ответ, то в чем вопрос?»

Физики говорят, что Ледерман, который на протяжении многих лет подвергался критике со стороны своих коллег-ученых, говорит друзьям, что хотел назвать книгу «Проклятая частица», чтобы выразить разочарование по поводу того, что ему не удалось ее найти.

Но, согласно этому отчету, его издатель отклонил этот эпитет — возможно, из-за того, что он может расстроить сильно религиозную общественность США — и убедил Ледермана принять предложенную им альтернативу.

«Ледерману есть за что ответить», — сказал сам Хиггс, которому сейчас 82 года, во время визита в Женеву около шести лет назад.

Но Джеймс Гиллис, представитель ЦЕРНа и сам физик, несколько более двусмысленен.

«Конечно, это не имеет никакого отношения к Богу», — говорит он. «Но я могу понять, почему люди идут этим путем, потому что бозон Хиггса так важен для нашего понимания природы».

Отчет Роберта Эванса; Под редакцией Кевина Лиффи

Бозон Хиггса – Христиане в науке

В ответ на недавние открытия о бозоне Хиггса (или «частице Бога») CiS собрала один или два ответа от наших членов:

Интервью с преподобным доктором Родни Холдером на Premier Radio. Член комитета CiS Родни Холдер делится своими мыслями о последних открытиях бозона Хиггса.

Статья о бозоне Хиггса (pdf) (текст ниже) члена CiS и физика элементарных частиц доктора Питера Басси, который описывает, что такое бозон Хиггса и что его открытие означает для христиан.

4 июля 2012 года ученые из европейской лаборатории физики элементарных частиц CERN в Женеве объявили об обнаружении новой элементарной частицы, которая, вероятно, является долгожданной «частицей Хиггса». Для этого потребовался ускоритель протонов высокой энергии, Большой адронный коллайдер, который генерировал протонные пучки с достаточной энергией и интенсивностью, чтобы создать этот очень массивный объект. Открытие готовилось двадцать лет, и в него были вложены очень значительные суммы денег и большие группы ученых и инженеров со всего мира.

К чему такая суета?

Частица Хиггса была придумана в 1960-х годах, и идеи были предложены несколькими теоретиками, включая самого Питера Хиггса, работающего в Эдинбурге. Цель состояла в том, чтобы предоставить средства, с помощью которых самые элементарные частицы, составляющие Вселенную, — электроны, кварки и так далее — могут иметь массу. В противном случае они были бы безмассовыми и всегда двигались бы со скоростью света, что сделало бы вселенную относительно скучной.

Частица Хиггса — это проявление «поля Хиггса», которое пронизывает все пространство и «цепляется» за все остальные частицы. Этот эффект замедляет их и придает им разную массу в зависимости от того, насколько сильно частицы взаимодействуют с полем Хиггса. Электрон относительно легкий, потому что его взаимодействие с полем Хиггса не очень сильное — другие частицы имеют более сильное взаимодействие и тяжелее. (Ядерные частицы, такие как протоны, не зависят напрямую от бозона Хиггса для своей массы, поскольку она возникает из-за очень сильной природы ядерных сил, так что кварки в протоне ограничены очень небольшим объемом пространства и, таким образом, имеют высокую скорость. энергии.) Масса электрона позволяет формироваться атомам, какими мы их знаем.

Итак, хотя на самом деле она не создает другие частицы, частица Хиггса придает им разные массы, и это делает возможным существование атомов, молекул, звезд, планет и жизни! Ее назвали частицей «Бога» — метафора, которая нравится не всем, но имеет определенную степень пригодности, учитывая ее решающую роль в создании Вселенной, пригодной для существования обычной материи и, в конце концов, жизни.

Частицу Хиггса потребовалось так много времени, чтобы найти ее, потому что она очень тяжелая и не очень часто образуется при столкновениях частиц высокой энергии. Но я должен добавить маленькое предостережение: то, что было найдено, имеет все признаки того, что это бозон Хиггса, но все же необходимо будет детально изучить свойства новой частицы в ближайшие годы, чтобы убедиться, что все подтвердилось. Существует теория элементарных частиц, известная как «стандартная модель», которая описывает почти все, что мы знаем в настоящее время, но считается неполной. Частица Хиггса хорошо вписывается в эту теорию, но если ее свойства не совсем соответствуют предсказаниям теории, то это может указать нам на новые вещи, которые нужно искать.

Это было историческое событие, потому что оно показало, что некоторые очень абстрактные математические теоретические идеи, по-видимому, на самом деле находятся на правильном пути. Термин «частица Бога», по-видимому, был введен издателем, чтобы помочь продать книгу; физикам это не очень нравится, а вот журналистам, похоже, нравится! В лучшем случае это метафора, и ее никогда не предполагалось воспринимать слишком буквально.