Короткий посібник із використання бозона Гіґґса в застільній розмові

Якщо ви справді хочете справити враження, висловлюйтеся так: «У Стандартній моделі фізики елементарних частинок існування бозона Гіґґса пояснює походження спонтанного порушення електрослабкої симетрії в природі».

Отже, учені, які працюють із найбільшим у світі прискорювачем, оголосили про відкриття субатомної частинки, напрочуд схожої на довгоочікуваний бозон Гіґґса. ЗМІ всього світу збилися з ніг, пояснюючи, що це означає, публіці, яка зі школи не тримала в руках підручника з фізики. Британська The Guardian навіть запропонувала читачам вивчити набір фраз для розмови з батьками, які нічого не розуміють, фізиками, які розуміють усе, або вірянами, байдужими до події.

Якщо ви справді хочете справити враження, висловлюйтеся приблизно так: «Бозон Гіґґса — це елементарна скалярна частинка, уперше постульована у 1962 році як можливий побічний механізм, за допомогою якого гіпотетичне всюдисуще квантове поле — так зване поле Гіґґса — надає масу елементарним частинкам. Точніше, у Стандартній моделі фізики елементарних частинок існування бозона Гіґґса пояснює походження спонтанного порушення електрослабкої симетрії в природі».

Джо Інкандела (колаборація CMS) та Фабіола Джанотті (колаборація ATLAS) оголошують про відкриття нового бозона, який дуже нагадує частинку Гіґґса. (Тут і далі фото CERN / CMS Collaboration.)

Людям, які щиро намагаються зрозуміти, чому фізики стрибають від радості, але дуже мало знайомі з наукою, можна запропонувати таке пояснення: «Усе складається з атомів, усередині атомів є електрони, протони й нейтрони, які своєю чергою складаються з кварків та інших субатомних частинок. Учені довго ламали голову над тим, як ці крихітні будівельні блоки Всесвіту набувають маси, адже без маси частинки не могли б утримуватися разом і у світі нічого б не було: усі частинки й далі летіли б зі швидкістю світла».

Якщо запитання не вичерпаються, продовжуйте так: «У 1960-х роках англійський фізик Пітер Гіґґс і дві незалежні від нього та одна від одної дослідницькі групи з Бельгії та США висунули гіпотезу про існування частинки, яка створює особливе "липке" поле, що гальмує решту частинок. Експерименти, проведені в Європейському центрі ядерних досліджень (CERN) на Великому адронному колайдері, під час яких елементарні частинки стикалися на величезних швидкостях і розпадалися на інші частинки, дали змогу виявити натяк на існування частинки, дуже схожої на передбачений бозон Гіґґса».

Далі не забудьте розповісти, що частинка Гіґґса входить до величезної кількості рівнянь, на яких ґрунтуються теорії, що пояснюють існування світобудови в тому вигляді, у якому ми бачимо її тут і зараз. Якби гіпотеза про бозон Гіґґса виявилася помилковою, усі ці теорії довелося б докорінно переглянути. Водночас слід зазначити, що характеристики виявленої частинки дещо розходяться з передбаченнями Стандартної моделі фізики елементарних частинок. Це навіть добре, адже з’являється можливість нових відкриттів, зокрема в межах теорії суперсиметрії, яка стверджує, що частинки існують не парами (матерія — антиматерія), а четвірками.

Про важливість відкриття можна судити й із висловлювання Мартінуса Велтмана, лауреата Нобелівської премії 1999 року, який свого часу заявив, що до виявлення бозона Гіґґса в межах Стандартної моделі більше нічого зробити не можна.

Франсуа Енґлер (ліворуч) і Пітер Гіґґс приймають вітання.

Після цього трохи втомлений співрозмовник, найімовірніше, поцікавиться, яка з цього користь. Якщо він не страждає на недоумство й хоча б трохи освічений, йому не потрібно пояснювати, що життя людини не обмежується лише практичною діяльністю, а тому немає сенсу вимагати цього від науки. Але поставлене запитання має право на існування, і ви можете із чистою совістю сказати, що безпосередніх практичних наслідків це відкриття не має. Проте опосередковано саме пошук бозона Гіґґса значною мірою перевернув наше життя. Річ у тім, що цим займалися тисячі вчених і допоміжний персонал з усього світу. Їм потрібно було зробити обмін інформацією ефективнішим — так з’явилася Всесвітня павутина, тобто знайомий нам усім Інтернет. Крім того, доводилося обробляти величезні обсяги даних — унаслідок цього розробили технологію розподілених обчислень, коли завдання, непосильне для одного комп’ютера, розв’язують сотні й тисячі машин, розкиданих по всьому світу. Нарешті, пошук бозона Гіґґса дав змогу зробити важливі кроки в розвитку методів збирання сонячної енергії, рентгенографії та протонної терапії, яку застосовують в онкології.

Щодо теоретичного значення, то відкриття бозона Гіґґса може пролити світло не лише на питання фізики елементарних частинок, а й на космологічні проблеми, пов’язані з інфляційною моделлю, баріонною асиметрією, темною матерією, прискоренням розширення Всесвіту.

Після цього вже не соромно говорити, що Великий адронний колайдер «з’їв» близько $10 млрд.

Продовжуючи розмову, можете між іншим згадати, що 83-річний Пітер Гіґґс живий і дуже ніяковіє, коли бозон називають його ім’ям. Водночас він як давній атеїст не погоджується і з назвою «частинка Бога», яку жартома запропонував фізик Леон Ледерман.

З усієї чудової «шістки» вчених, які постулювали частинку Гіґґса, помер (і то лише у 2011-му, у 82 роки) тільки бельгієць Роберт Браут. Його соратник Франсуа Енґлер (79 років) разом із Гіґґсом був присутній у CERN на оголошенні історичних результатів. Живі й учасники третьої групи — американці Джеральд Ґуральник (75), Карл «Дік» Гаґен (75) та британець Том Кіббл (80). Перед Нобелівським комітетом стоїть складне завдання, адже премію дозволено ділити лише між трьома лауреатами. А вшанувати слід також заслуги тих, хто керував експериментами на Великому адронному колайдері й аналізом отриманих даних. (І те, що Гіґґс, Енґлер і Браут у 2004-му отримали премію Вольфа, другу за престижністю після Нобелівської, не повинно відігравати жодної ролі, адже нагород забагато не буває.)

На щастя для журі, американець Філіп Андерсон (88 років, також живий), який запропонував те, що згодом стали називати механізмом Гіґґса, Нобелівську премію вже отримав — у 1977-му.

До речі, церемонія (точніше, лише семінар) у CERN (і про це теж можете розповісти) збіглася з проведенням у Ліндау (ФРН) 62-ї зустрічі лауреатів Нобелівської премії. Звісно, учасники конференції не могли оминути цю подію. Девід Ґросс, нагороджений у 2004 році, нагадав, що відкрито не бозон Гіґґса, а частинку гіґґсівського типу: «It’s not THE Higgs boson but A Higgs». Щоб довести, що це саме бозон Гіґґса, передбачений найпростішим варіантом Стандартної моделі, дослідникам потрібно виміряти (що цілком можливо протягом наступних трьох місяців роботи ВАК) дві величини — спін і швидкість розпаду відносно маси парної частинки.

За три місяці ВАК зупинять для планового ремонту на два роки, після чого він зможе працювати за вищих енергій. Що далі? Учасники конференції звернули увагу одне одного на те, що отримані результати не лише зміцнюють позиції Стандартної моделі, а й порушують нові питання. Пан Ґросс висловив думку, що попереду дослідження «гіґґсівського сектору». За його словами, колайдер поки охопив лише 2% подій, які мають бути зареєстровані протягом усієї програми експериментів, для якої його побудували. Найкраще, каже пан Ґросс, властивості нової частинки прояснили б зіткнення електронів і позитронів, але здійснити це на ВАК дуже складно. Чудовий привід створити новий прискорювач!

Підготовлено за матеріалами Ассошіейтед Прес, Франс Прес, The Guardian та Scientific American.

Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.