Литературно-публицистический журнал «Млечный Путь»


       Главная    Повести    Рассказы    Переводы    Эссе    Наука    Поэзия    Авторы    Поиск  

  Авторизация    Регистрация    Подписка    Друзья    Вопросы    Контакт      

       1    2    3    4  
  14    15    16    17    18    19    20    21      



Юрий  ЛЕБЕДЕВ

  ЧТО СЛУЧИЛОСЬ В ЖЕНЕВЕ 4 ИЮЛЯ 2012 ГОДА? 

Если говорить о научных новостях последних месяцев, то, конечно, главной из них будет результат, оглашенный  4 июля 2012 года в Женеве, на научном семинаре ЦЕРН, проходившем в рамках 36-й Международной конференции по физике высоких энергий (ICHEP 2012). Новость настолько важна, что будет единственной темой этого обзора.  А состояла она в том, что было официально объявлено об открытии элементарной частицы, очень похожей на бозон Хиггса.  Результат, появления которого все ждали. «Интерес к событию здесь, в Женеве, огромный: заполнены аудитории, толпы людей наблюдают за трансляцией семинара на многочисленных экранах. Настроение самое приподнятое. Здесь со всей Европы, из Америки, из России люди специально прилетели, чтобы участвовать в этом событии», сказал сотрудник коллаборации CMS Анатолий Зарубин, участвовавший в телемосте с Дубной в CERN».

 (http://www.gazeta.ru/science/2012/07/04_a_4663465.shtml).

Вероятно, особенно ждали оглашения результатов работы двух международных коллабораций, работавших на детекторах ATLAS и CVS Большого адронного коллайдера, присутствовавшие на семинаре  Франсуа Энглер, Карл Хаген, Джеральд Гуральник –  физики, заложившие теоретические основы анонсируемого открытия. (Нобелевские лауреаты Лев Ландау и Виталий Гинзбург, посеявшие зерно идей, развитых этими физиками, по понятным причинам на семинаре не присутствовали). И, конечно, ждал сам Питер Хиггс, с именем которого и связывалось в первую очередь состоявшееся событие.  Как свидетельствуют очевидцы, аудитория в ЦЕРНе встретила специально приглашенного на семинар Питера Хиггса бурными аплодисментами.

 Но вряд ли кто-то из присутствовавших в  зале заседаний или смотревших по Интернету прямую трансляцию пресс-конференции из Женевы   (http://www.youtube.com/watch?v=HJZPS5HzB4Q),  осознавали в полной мере всю  значимость произошедшего. Причина проста и о ней хорошо сказал ещё Козьма Прутков – «Никто не обнимет необъятного».  Понимая это, генеральный директор ЦЕРНа  Рольф Хауэр в своем выступлении  высказался предельно корректно и осторожно: «Мы достигли рубежа в нашем понимании природы». И пояснил: «Открытие частицы, совместимой с бозоном Хиггса, открывает путь к  более детальным исследованиям, требующим большего объёма статистики, которая уточнит свойства новой частицы и, вероятно, прольет свет на другие тайны нашей вселенной». (http://press.highenergyphysicsmedia.com/2/post/2012/07/cern-experiments-observe-particle-consistent-with-long-sought-higgs-boson1.html)

Основное внимание прессы и публики привлекал тот факт, что бозон Хиггса является  последним элементом, необходимым Стандартной модели элементарных частиц  для объяснения  всего  разнообразия свойств   «первокирпичиков материи», объясняющим появление (или не появление) такого фундаментального и интригующего их свойства, как масса.

Предельно просто это объясняется так. Предполагается, что наша Вселенная заполнена особой субстанцией – «скалярным полем Хиггса», мельчайшим элементом которого и является  бозон Хиггса, как мельчайшим элементом снежного поля является снежинка.  Прилагательное «скалярный» означает, что в этой субстанции нет выделенного направления, и заполненная ею среда имеет одинаковые свойства по всем направлениям. (Вспомним, что, например, магнитное поле таким свойством не обладает – разные направления в нем можно выделить с помощью компаса).

Если теперь в это поле попадает какая-то «пробная частица», то она может либо взаимодействовать с ним (это  взаимодействие и ощущается нами как масса), либо – нет. В последнем случае мы говорим о появлении «безмассовой частицы».  Величина массы будет зависеть как от свойств пробной частицы, так и от энергии квантов поля Хиггса. И физики уже знают, как её рассчитать, если знать  энергию  мельчайшей части, кванта скалярного поля  – бозона Хиггса. Определения этой величины и ждали от экспериментов на Большом адронном коллайдере. И на семинаре объявили, что открытый бозон имеет энергию 125,3±0,6 ГэВ.

Каков же механизм  взаимодействия, порождающего массу?  «Наглядно хиггсовский механизм можно представить следующим образом. Рассыпанные по поверхности стола маленькие пенопластовые шарики (аналоги безмассовых частиц) легко разлетаются от малейшего дуновения; однако будучи высыпанными на поверхность воды, они уже не перемещаются так же легко — взаимодействие с жидкостью, которая в этой аналогии играет роль вакуумного хиггсовского поля, придало им  инертность. Рябь от дуновения на свободной поверхности воды будет аналогом хиггсовских бозонов. Неточность этой аналогии заключается в том, что вода мешает любому движению шариков, в то время как хиггсовское вакуумное поле не оказывает влияния на частицы, движущиеся равномерно и прямолинейно, а противодействует лишь их ускорению». (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%BC_%D0%A5%D0%B8%D0%B3%D0%B3%D1%81%D0%B0)

Замечательную наглядную аналогию механизма Хиггса предложил Гордон Кейн  – специалист по теории элементарных частиц, лауреат премии Вайскопфа, профессор физики Мичиганского университета (http://www.modcos.com/articles.php?id=103):

 

КАК ПОЛЕ ХИГГСА СОЗДАЕТ МАССУ

 

 

«Пустое» пространство, заполненное полем Хиггса, похоже на  пляж, полный детей.

 

 

Частица, пересекающая область пространства, похожа на продавца мороженого.

 

 

Дети окружают тележку с мороженым и замедляют ее движение. В результате она приобретает «массу».

 

Но за раскрытием интригующей загадки происхождения массы как-то упустили из вида другую и, как мне кажется, гораздо большую сенсацию – сам факт открытия фундаментального скалярного поля.

Как предсказывает математика, скалярных полей в пространстве может быть произвольно много. Действительно, каждой точке пространства можно сопоставить разные числа, которые и будут характеризовать скалярное поле. Например, если с каждой точкой пространства связать одинаковые числа (единицы для «единичного поля», двойки – «двоичного» и т.д.), то мы получим пространство, «заполненное» бесконечным количеством однородных «математических» скалярных полей.  Если числа у каждого поля будут разными (не только по значению, но и, скажем, «по цвету»), то поля окажутся неоднородными и, как это совершенно очевидно, пространство будет заполнено феерически огромным числом различных скалярных полей.

Каков их физический смысл? Это – отдельный вопрос. Разные варианты Стандартной модели предсказывают разные поля Хиггса. В разных вариантах теорий космологической инфляции разные поля инфлатона могут порождать вселенные с различными свойствами и по-разному заполненные материей, а в струнных теориях различные скалярные поля могут породить до 10500 различных вселенных-универсов! На предсказаниях теории инфляции и струнных теорий зиждется потрясающая картина физического мультиверса. 

До сих пор все эти головоломные по сложности и необычайно красивые математически теории являлись прекрасными «воздушными замками», поскольку, по утверждению Википедии,    «экспериментально (пока) не открыто ни одно  фундаментальное скалярное поле»

(http://ru.wikipedia.org/wiki/%D1%EA%E0%EB%FF%F0%ED%EE%E5_%EF%EE%EB%E5 ).

Но после 4 июля 2012 года эту фразу уже нельзя принимать буквально. С вероятностью  0,9999 (такова оценка авторов открытия) доказано существование фундаментального физического скалярного поля, элементарный квант которого имеет энергию  125,3±0,6 ГэВ. Очень похоже, что открыт квант поля Хиггса. Но даже если это и не так, и открытый бозон принадлежит к другому классу фундаментальных скалярных полей, перспективы, о которых говорил Рольф Хауэр в своем выступлении, не менее головокружительны. Кто знает, на какие «другие тайны нашей вселенной», кроме происхождения массы, прольет он свет?

 И кто теперь может сказать, что первый из созданных в XXI веке научных инструментов мега-уровня сложности (начало строительства – 2001 г.) с мега-размерами (диаметр вакуумного кольца 27 километров), на который было затрачено всего около 10 млрд. долларов (это четверть затрат на проведение Олимпийских игр в Пекине в 2008 г.!) – никчемная игрушка для яйцеголовых физиков?  



Комментарии

  Юрий  ЛЕБЕДЕВ   ГРАВИТАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ ОТКРЫТЫ!


 
Copyright © 2015-2016, Леонид Шифман