Как „проклетата” частица се превърна в „божествена”

В рамките на проекта „ЛектоРИА” докторът на физико-математическите науки, завеждащ отдел на Института по ядрена физика към Московския държавен институт Едуард Боос изнесе лекцията: „За Хигс бозона с прости думи”. Slon.ru публикува фрагменти от тази лекция.

Кой е разработил Хигсовия механизъм?

Появата на красивата, елегантна теория е заслуга на цялата световна общественост, а не на един човек. В началото на 60-те години на миналия век английският физик Питър Хигс и още няколко учени формулирали само идеята, според която този хипотетичен бозон трябва да отговаря за масата на всички други елементарни частици. Основните доработки на теорията са осъществени по-късно. Трябва да се каже, че през цялото време учените се намирали в приповдигнато състояние на духа и разгласявали множество интересни идеи. Пикът на научния интерес към темата дошъл в края на 90-те години и началото на XXI век.

Защо тази частица се нарича „божествена”?

Независимо че съществуването на Хигс бозона е предсказано още в началото на 60-те години, почти половин век след това той не бива открит. Вследствие на това американският физик Леон Ледерман нарекъл тази частица „goddamn particle”, което в превод означава „проклетата частица”, „дяволската частица”. Така ученият се готвел да озаглави книгата си. Но неговият съавтор не харесал идеята и в резултат премахнали „damn” и останало само „god particle”. Така „проклетата” частица се превърнала в „божествена”.

Какво откриха учените на Големия адронен колайдер?

За да се открие Хигс бозонът и в резултат да се разбере природата на възникване на масата, всъщност е построен Големият адронен колайдер. „Божествената частица” беше открита съвсем наскоро. В началото на юли учените от Европейската организация за ядрени изследвания (ЦЕРН) официално обявиха, че на детектора CMS е регистриран нов бозон с маса около 125-126 гигаелектронволта и достоверност на резултата 4,9 стандартно отклонение (4,9 сигма). Същото потвърдили и представителите на АTLAS. При тях масата на открития бозон малко се различава от показателите на CMS, а статистическата значимост превишава 5 сигма. Във физиката съществува понятие: ако наблюдаваме три стандартни отклонения, това е „evidence”, тоест показател за откритие, което впоследствие може да се „разпадне”. 5 стандартни отклонения означават „discovery”, откритие. И така, наличието на такава частица се съгласува с това, че това е Хигс бозонът от Стандартния модел. Подчертавам: съгласува се ,но не го доказва.

Защо някои учени се съмняват в „божествеността” на регистрираната частица?

Представителите на научната общественост се стремят да бъдат пределно предпазливи. Става дума за това, че откритата частица може да се окаже далеч не Хигс бозонът, а друг бозон или смес. За да изясним това, трябва дълбоко за изследваме свойствата на тази частица. Ние още не знаем това скалар ли е, или псевдоскалар, на нас ни е неизвестен нейният спин – тоест моментът на импулса (ако спинът е равен на нула, то това е Хигс бозонът от Стандартния модел, а ако не – то това е друга частица). Без детайлно изследване не може да се произнесе окончателна присъда. Макар че все пак се надяваме нашите съмнения да не се потвърдят.

Може ли откритието на Хигс бозона да доведе до края на съвременната наука?

По някакви причини мнозина смятат, че ако откритата частица все пак се окаже „божествената”, то пределът ще бъде достигнат – строежът на Стандартния модел ще бъде завършен и ние ще разберем природата на понятието „маса”. Това не е така. Съществуват много сериозни трудности за действието на механизма на Хигс в Стандартния модел. Освен това Стандартният модел не обяснява редица факти. Затова откриването на Хигс бозона още не е краят, учените трябва да се движат напред. Необходими са още неща за допълнение към Стандартния модел.

Какво се случва с колайдера след откриването на новата частица?

Големият адронен колайдер беше спрян за провеждане на малка профилактика преди конференцията в Рочестър – международния физически форум. Очаква се след това работата на колайдера да продължи. Към края на годината учените планират да натрупат тройна в сравнение със сега статистика. Ще се проведат по-точни измервания на откритата частица. А през 2013 г. работата на колайдера ще бъде преустановена за продължителен ремонт, който ще обхване ориентировъчно година и половина.

На снимката: Проф. Питър Хигс ©DAVID PARKER/SCIENCE PHOTO LIBRARY