Слухи о том, что бозон Хиггса всё же удалось обнаружить, ходили ещё на прошлой неделе. И не без причины: на очередную пресс-конференцию о результатах работы Большого адронного коллайдера пригласили самого Питера Хиггса – 83-летнего физика, который много лет назад предсказал существование этой элементарной частицы. А теперь стало известно, о чём там будут говорить.

Как сообщает авторитетный журнал Nature, на пресс-конференции объявят, что была обнаружена новая элементарная частица. Ей присущи многие характерные черты бозона Хиггса, однако остаётся крохотный шанс, что это не он. Чтобы окончательно устранить сомнения, необходимы дополнительные исследования.

Видео, по ошибке опубликованное на сайте CERN раньше времени, дополняет картину. На нём представитель исследователей Джо Инкандела рассказывает, что была найдена новая элементарная частица, которая распадается на два фотона и обладает массой, примерно в 130 раз превышающей массу протона. Энергия, на которой её заметили, чуть меньше ожидаемого уровня.

“В конечном итоге это может оказаться одним из важнейших открытий в нашей области за последние тридцать или сорок лет, то есть с тех пор, когда были открыты кварки”, – считает Инкандела.

Пультовая Большого адронного коллайдера - ускорителя, построенного для поиска бозона Хиггса

Бозон Хиггса – это последняя элементарная частица, которой недостаёт для того, чтобы подтвердить справедливость так называемой Стандартной модели. В 2010 году заместитель директора по научной работе Института ядерной физики СО РАН Юрий Тихонов так объяснял нам суть проблемы:

Развитие физики привело к тому, что были открыты четыре фундаментальных взаимодействия: сначала гравитационное и электромагнитное, которые определяют нашу повседневную жизнь, потом было осознано, что есть силы, связанные со строением ядра (это сильные взаимодействия). Было также понято, что есть и слабое взаимодействие, объясняющее распад нейтрона. С повышением энергии роль слабого взаимодействия растёт, условно оно становится сильнее, а электромагнитное – слабее.

Было доказано, что эти взаимодействия между собой очень сильно связаны. Их объединение и привело к появлению электрослабой, или Стандартной, модели. Слово “Стандартная” появилось случайно, это означает, на мой взгляд, что это устоявшаяся красивая теория. Попытки объединения электрических и слабых сил были очень продуктивны, но в любой теории есть свои вопросы. Чтобы она была самосогласованной и в ней не было внутренних противоречий, потребовалось ввести ещё одно поле – скалярное, или Хиггсовское, которое взаимодействует и с электромагнитным, и со слабым полем. С ним электрослабая модель становится согласованной, в ней исчезают расходимости, и это само по себе – большое достижение теории.

Тем не менее электрослабая модель в её первоначальном виде не отвечала на очень важные вопросы. Откуда берётся масса? Почему некоторые частицы являются безмассовыми? Почему массы такие разные? Есть, например, электрон, у которого масса – всего лишь половина 1 МэВ, есть пи-мезон, масса которого около 130 МэВ, есть W-бозон, переносчик слабого взаимодействия, его масса – 100 ГэВ. Это колоссальный масштаб различия масс, что тоже само по себе уникальное явление! Надеясь ответить на эти вопросы, Питер Хиггс предложил механизм спонтанного нарушения калибровочной симметрии. Это нетривиальное явление не следует из известных законов физики, а придумано человеком.

В механизме Хиггса вводится специальная зависимость потенциала скалярного поля от величины поля, которая симметрична и является неустойчивой. В природе неустойчивое состояние не может сохраняться долго и переходит в состояние с минимальной энергией. Это общеизвестное явление.

Явление спонтанного нарушения симметрии, то есть явление, при котором зависимость поля от потенциала становится несимметричной, получило название механизма Хиггса. Безмассовые поля (векторные бозоны) поглощают часть скалярного поля и приобретают массу. Оставшееся скалярное поле также имеет массу и проявляет себя как новая скалярная частица – бозон Хиггса.

Обнаружение бозона Хиггса будет являться основным доказательством, что этот механизм правильный, что природа устроена именно так, как мы думаем. Теория не исключает нескольких Хиггсовских бозонов.

[…] Без наблюдения таких фундаментальных явлений, как механизм Хиггса, мы никогда не будем уверены, что природа устроена именно так, как мы предполагаем. Поэтому это первоочередная задача. Предположим маловероятный случай, что Хиггсовский бозон не будет найден. Это будет означать, что мир устроен совсем по-другому, чем мы думали.

Юрий Тихонов (ИЯФ СО РАН) о Большом адронном коллайдере

Пресс-конференция, вызвавшая столько слухов и споров, начнётся 4 июля в 11 часов утра.

Развитие событий (4 июля): Пресс-конференция состоялась, слухи подтвердились. Согласно пресс-релизу CERN, сигнал зафиксирован с отклонением на уровне около 5 сигм, то есть, грубо говоря, уверенность в том, что найденная частица – это именно бозон Хиггса, составляет 99,9999%.