Как вас теперь называть, бозон Хиггса?

Законы Стандартной модели распространяются лишь на четыре процента массы Вселенной

Стандартная модель и темная энергия – эти два, пожалуй, самых актуальных направления современной фундаментальной науки – за последние годы приобрели своеобразную форму научного соперничества между ядерными физиками и астрофизиками.

Наглядное свидетельство такому международному сотрудничеству – Большой адронный коллайдер (БАК) и Альфа-магнитный спектрометр (АМС), находящийся на борту Международной космической станции (МКС). Напомню примерную стоимость упомянутых трех научных «объектов», в деятельность которых вовлечены не менее 10 тыс. представителей мировой научной и инженерно-технической элиты. БАК – 10 млрд. долл., АМС – 2 млрд. долл., а ежегодный бюджет МКС составляет порядка 6 млрд. долл., в том числе для российских налогоплательщиков обходится не менее 1 млрд. долл.

Кстати, АМС – огромная космическая лаборатория весом около 7 тонн, состоящая из семи новейших специально разработанных приборов, регистрирующих основные параметры космических лучей – скорость, энергию и направленность. В создании этого проекта приняли участие 56 институтов и научных центров из 16 стран.

Небезынтересно, что накануне первой годовщины со дня официального заявления руководством Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) об открытии бозона Хиггса (4 июля 2012 года) среди европейских и американских ученых вновь оживились дискуссии вокруг этой тематики по нескольким направлениям. Безусловно, что экспериментальное подтверждение существования бозона, отвечающего за возникновение массы всех остальных частиц, является успешным завершением почти полувековых усилий физиков по созданию убедительной картины окружающего нас мира на уровне атомных и субатомных частиц.

После длительного молчания к обсуждению этой темы недавно подключились американские ученые из лаборатории Ферми, работавшие около 10 лет на известном коллайдере «Теватрон» (закрыт полтора года назад из-за отсутствия финансирования). Физики из США утверждают, что при многократном сталкивании пучков протонов и антипротонов они зафиксировали распад бозона Хиггса на кварки. Поскольку уровень достоверности этого явления был ниже, чем у их коллег, работавших на БАКе, они не могли об этом заявить для официальной регистрации события, как это было сделано в ЦЕРНе.

В то же время ученые, в том числе участники упомянутых экспериментов в БАКе и «Теватроне», не скрывают того факта, что, хотя теория Стандартной модели великолепно объясняет видимый мир вокруг нас, этого совершенно недостаточно для понимания фундаментальных основ и «поведения» Вселенной. Ведь законы Стандартной модели распространяются лишь на атомную структуру, составляющую всего 4% массы Вселенной.

В этой связи внимание ученых привлекла обнародованная в марте нынешнего года Европейским космическим агентством «древнейшая» карта Вселенной. На ней фактически восстановлен уровень реликтового излучения, который был примерно 380–400 тыс. лет после Большого взрыва. Работа эта выполнена с помощью орбитального телескопа Планк. Сам Большой взрыв, напомним, произошел 13,82 млрд. лет тому назад. Предположительно, 380 тыс. лет после Большого взрыва температура упала до 2,7 градуса выше абсолютного нуля и началось формирование атомов водорода. Это стало «поводом» для запуска космического пространства.

По мнению лауреата Нобелевской премии Джона Мэтера, реликтовая температурная карта ранней Вселенной, выполненная на основе данных орбитального телескопа Планк, поднимает научный престиж ЕКА на самую высокую планку.

Что касается дальнейших шагов ЦЕРНа, об этом довольно интересно пишет научный обозреватель Би-би-си Паллаб Гхош, инженер-ядерщик по образованию, недавно посетивший основные «узлы» БАКа после его остановки. Он опубликовал серию очерков, в одном из которых утверждает, что после возобновления работы БАКа с удвоенной мощностью в 2015 году ученые полны решимости удивить мир открытием многих других новых частиц, способных коренным образом изменить наши представления о Вселенной.

При этом Гхош приводит следующие высказывания одного из ведущих ученых ЦЕРНа Уэллса: «БАК ни в коем случае не является объектом исследования только одного направления, связанного с бозоном Хиггса, как обычно преподносят средства массовой информации; мы еще удивим мир неожиданными открытиями и, возможно, доберемся и до темного вещества, о котором сейчас много говорят».

Отвечая на вопрос Гхоша, намерена ли коллаборация БАКа осуществить поиски так называемых суперсимметричных частиц, масса которых, как полагают, значительно больше, чем у частиц, представленных в Стандартной модели, доктор Уэллс заявил: «Одна из концепций теории суперсимметрии предполагает возможность существования пяти разновидностей бозона Хиггса, незначительно отличающихся друг от друга. Поэтому одним из первых шагов деятельности коллайдера после возобновления его работы будет уточнение параметров бозона Хиггса, в том числе проверка упомянутых предпосылок теории суперсимметрии».

В этой связи не удивительно, что в научных кругах США и Западной Европы заговорили о необходимости переименования названия бозона Хиггса. Приведу два наиболее ярких высказывания по этому поводу. Известный американский ученый, профессор Карл Хаген из университета Рочестер в Нью-Йорке, отметил: «Питер Хиггс постоянно упоминается почти как суперзвезда рок-музыки, в то время как все мы остальные, занимающиеся этой проблематикой, находимся в тени. Хотя вполне понятно, что Хиггс здесь является доминирующей фигурой, поэтому его имя ассоциируется с бозоном».

Профессор Империал-колледжа Лондонского университета доктор Иордан Нэш высказался гораздо жестче: «Общепринято, что предполагаемые или открытые частицы получают соответствующие названия, но присвоение им одного из имен первооткрывателей сильно занижает заслуги других ученых, внесших соответствующий вклад в развитие этой теории».

Оживление дискуссии вокруг названия бозона Хиггса Гхош напрямую связывает с тем обстоятельством, что в 2013 году именно это событие может стать главным претендентом на присвоение Нобелевской премии по физике. В группу теоретиков, внесших заметный вклад в разработку теории бозона Хиггса в 70–80-х годах, входят шесть крупных ученых – Франсуа Энглерт, Питер Хиггс, Джеральд Гугалние, Том Киббле, Карл Хаген и недавно скончавшийся Роберт Броут. И… многочисленная коллаборация экспериментаторов ЦЕРНа!

Все это в известной степени можно рассматривать как своеобразное давление заинтересованных ученых на Нобелевский комитет, правда, уважаемые члены комитета редко поддаются на подобные действия. Учитывая колоссальное научное значение этого открытия и окончательную незавершенность экспериментов в БАКе, нельзя исключать и такой вариант решения комитета: в один год премия присуждается группе теоретиков из трех человек, а в другой год – экспериментаторам ЦЕРНа. По моим наблюдениям, аналогичный подход Нобелевский комитет демонстрировал на стыке 70–80-х годов истекшего столетия и блестяще вышел из создавшегося положения.

Вот о чем идет речь. В конце 1960-х годов Абдус Салам, пакистанский теоретик из Лондонского Империал-колледжа, и американец Стивен Вайнберг из Гарвардского университета независимо друг от друга выдвинули теорию объединения слабого ядерного взаимодействия с электромагнитным и высказали предположение о существовании трех тяжелых бозонов – переносчиков слабого взаимодействия с массой порядка 100 ГэВ (миллиард электрон-вольт). Тогда мало кто верил в эту теорию, а на маломощных ускорителях тех времен невозможно было достичь энергии в 100 ГэВ, необходимой для рождения реальных тяжелых бозонов.

Однако через 10 лет все предсказания теории Вайнберга–Салама с удивительной точностью подтвердились, что Саламу и Вайнбергу была присуждена Нобелевская премия 1979 года совместно с Глэшоу из Гарварда, который предложил похожую теорию взаимодействия.

Нобелевский комитет проявил в этом вопросе высокую прозорливость и был избавлен от неприятностей, которые могли бы возникнуть, если бы сотрудники ЦЕРНа в 1983 году открытием трех тяжелых бозонов с правильными значениями массы и другими предсказанными характеристиками не подтвердили упомянутую теорию. В 1984 году экспериментаторы ЦЕРНа во главе с итальянским ученым Карло Руббиа тоже получили Нобелевскую премию. Эти бозоны вошли в анналы ядерной физики под очень простыми названиями – W-, W+ и Zo.
Тогда никому в голову не пришло назвать их именами первооткрывателей.

Юлдуз Халиуллин

26.06.2013 Независимая газета
Подробнее:  http://www.ng.ru/nauka/2013-06-26/15_bozon.html