Откроет ли бозон Хиггса путь к новой физике?

Что такое бозон Хиггса? И почему ученые бурно поприветствовали его открытие CERN в июле 2012 года? Почему ради него пришлось строить Большой адронный коллайдер? Дело в том, что физики полагали, что «выключение» бозона Хиггса — то есть частицы, отвечающей за массу материи — сделает возможным перемещения и путешествия со скоростью света. Ученый CERN Альберт де Роек сравнил открытие бозона Хиггса с открытием электричества, без которого мы не можем представить свою жизнь сегодня.

Физики CERN полагают, что «новая физика» обеспечит более простое объяснение качеств бозона Хиггса, нежели текущее, которое вытекает из Стандартной модели. Эта новая физика крайне необходима для решения ряда ключевых проблем, в том числе и того вопроса, почему масса видимой Вселенная составляет всего 4 % от общей материи.

«У Стандартной модели нет объяснений для так называемой темной материи, а значит она не описывает всю вселенную — остается многое, недоступное для понимания», — отмечает доктор Волкер Бушер из Университета Иоганна Гутенберга (JGU).

Открытие долгожданного бозона Хиггса, неуловимой частицы, которая должна объяснить, почему у материи есть масса, было воспринято как прорыв в физике. В июле 2012 года CERN, Европейская организация ядерных исследований в Женеве, объявила об открытии новой частицы, которая подходит по параметрам под предсказанный ранее хиггсов бозон. Масса частицы — около 126 ГэВ, как у 126 протонов.

Событие выяснилось после анализа огромного количества данных, удвоившихся с декабря 2011 года. По данным CERN, БАК собрал больше данных в период между апрелем и июнем 2012 года, чем за весь 2011 год. Эффективность была улучшена настолько, что стало возможным отфильтровать хиггсоподобные события от нескольких сотен миллионов столкновений частиц, которые происходят каждую секунду.

Существование бозона Хиггса было предсказано в 1964 году и названо в честь британского физика Питера Хиггса. Это последняя часть головоломки под названием Стандартная модель. Функция этого бозона — обеспечивать другие элементарные частицы массой. Согласно теории, поле Хиггса распространяется по всей Вселенной. Масса отдельных элементарных частиц определяется тем, в какой степени они взаимодействуют с бозонами Хиггса.

«Открытие бозона Хиггса представляет собой краеугольный камень в исследовании фундаментальных взаимодействий элементарных частиц», — сообщил профессор Маттиас Нойберт, профессор теоретической физики элементарных частиц в JGU.

С одной стороны, частица Хиггса — это последний элемент, который нужен Стандартной модели физики частиц. С другой стороны, физики пытаются объяснить полученные данные о массе бозона Хиггса. Она может быть объяснена только случайной тонкой настройкой физических констант во всей вселенной с точностью один к одному квадриллиону.

Хиггс должен ответить на вопрос, каким был мир в первую миллионную долю секунду после Большого взрыва. К сожалению, каким он был до Большого взрыва, ответа пока нет.

Физики Рэй Волкас уверен, что «почти все» надеялись на то, что бозон Хиггса заставит физиков пересмотреть Стандартную модель, вместо того, чтобы надеяться на такую странную и случайную точность в ее формировании. Грубо говоря, бозон Хиггса поставил физиков немножко в тупик.

«Если бы все шло к тому, что зарождается новая физика, физикам пришлось бы делать что-то с темной материей», — сообщил он, намекая на гипотетическую невидимую материю, из которой составлена большая часть Вселенной. Этакая «верхушка айсберга» незнакомого нам мира.

Возможно, частица Хиггса работает как мост между привычной нам материи, из которой составлены атомы, и темной материей, которую до сих пор не могут обнаружить.

«Это было бы воистину фантастическим для понимания всей материи во Вселенной, не говоря уж об обычных атомах», — добавляет физик. Де Роек полагает, что изучение новых частиц и интерпретация их функций должна привести физиков к созданию новой физики — за пределами Стандартной модели.

Окончательное решение, соответствует ли находка Стандартной модели, будет принято не раньше 2015 года, когда БАК заработает на более серьезных мощностях и сможет собрать больше данных. Де Роек надеется, что появится «путь или портал к новой физике, к новым теориям того, как на самом деле работает природа» — вроде суперсимметрии, из которой следует, что существует пять разных частиц Хиггса, отвечающих за массу.