«Из “проклятой” частица превратилась в “божественную”».

В рамках проекта «ЛектоРИА» доктор физико-математических наук, заведующий отделом НИИ ядерной физики МГУ имени Ломоносова Эдуард Боос прочел лекцию «О бозоне Хиггса - простыми словами». Slon публикует фрагменты этой лекции.

Кто разработал хиггсовский механизм?

Появление красивой, элегантной теории - это заслуга всего мирового сообщества, а не одного человека. В начале шестидесятых годов прошлого века английский физик Питер Хиггс и еще несколько ученых сформулировали лишь некую идею, согласно которой этот гипотетический бозон должен отвечать за массы всех других элементарных частиц. Основные же доработки теории были осуществлены позже. Надо сказать, все это время ученые находились в приподнятом состоянии духа, озвучивалось множество интересных идей. Пик научного интереса к теме пришелся на конец девяностых и начало двухтысячных годов.

Почему эту частицу называют «божественной»?

Несмотря на то что существование бозона Хиггса было предсказано еще в начале шестидесятых годов, обнаружить его не удавалось почти полвека. Вследствие этого американский физик Леон Ледерман назвал частицу «goddamn particle», что в переводе на русский означает «проклятая частица», «чертова частица». Так ученый собирался озаглавить свою книгу. Но его соавтору эта идея не понравилась. В итоге «damn» убрали, и осталось только «god particle». Таким образом из «проклятой» частица превратилась в «божественную».

Что обнаружили ученые Большого адронного коллайдера?

Для того чтобы найти бозон Хиггса и в результате понять природу возникновения массы, был, по сути, построен Большой адронный коллайдер (БАК). Обнаружить «божественную частицу» удалось совсем недавно. В начале июля ученые Европейской организации ядерных исследований ( CERN ) официально объявили, что детектор коллаборации  CMS зарегистрировал новый бозон с массой около 125-126 ГэВ (гигаэлектронвольт) и достоверностью результата 4,9 стандартного отклонения (4,9 «сигм»). То же самое независимо подтвердили и представители коллаборации  А TLAS . Правда, у них масса обнаруженного бозона несколько отличается от показателей  CMS , а статистическая значимость превышает 5 «сигм». В физике существуют понятия: если мы наблюдаем 3 стандартных отклонения - это «evidence», то есть указание на открытие, которое впоследствии может «рассосаться». 5 стандартных отклонений означают «discovery», открытие. Итак, наличие такой частицы согласуется с гипотезой о том, что это бозон Хиггса Стандартной модели. Подчеркну: согласуется, но не доказывает.

Почему некоторые ученые сомневаются в «божественности» зарегистрированной частицы?

Представители научного сообщества стремятся быть предельно осторожными. Дело в том, что обнаруженная частица может оказаться вовсе не бозоном Хиггса, а другим бозоном или смесью чего-то. Для того чтобы это выяснить, мы должны глубже исследовать свойства этой частицы. Мы пока не знаем скаляр ли это или псевдоскаляр, нам неизвестен ее спин - то есть собственный момент импульса (если спин будет равен нулю - это бозон Хиггса Стандартной модели, а если нет - то какая-то другая частица). Без детального исследования нельзя вынести окончательного вердикта. Хотя мы все-таки надеемся, что наши сомнения не подтвердятся.

Может ли открытие бозона Хиггса привести к концу современной науки?

Многие почему-то считают, что если найденная частица все-таки окажется «божественной», то будет достигнут предел: построение Стандартной модели будет завершено, мы поймем природу понятия массы. Но это не так. Существуют очень серьезные трудности для действия механизма Хиггса Стандартной модели. Кроме того, Стандартная модель не объясняет целый ряд фактов. Поэтому открытие бозона Хиггса - это еще не конец, ученым надо двигаться дальше. Необходимо что-то в дополнение к Стандартной модели.

Что происходит на коллайдере после обнаружения новой частицы?

В данный момент Большой адронный коллайдер не работает, поскольку была произведена небольшая профилактическая остановка перед Рочестерской конференцией - международным форумом физиков. Ожидается, что затем работа коллайдера будет продолжена. К концу года ученые планируют набрать утроенную, по сравнению с нынешним моментом, статистику. Появятся более точные измерения найденной частицы: не только ее масса, но и спин, четность. А в 2013 году работа коллайдера будет приостановлена из-за длительного ремонта, который растянется ориентировочно на полтора года.