Позвонил своему приятелю в Чикаго поздравить с Днем благодарения. Мы учились в одно время на разных факультетах Новосибирского университета. Лева — теоретик. Десять лет проработал в лаборатории Института ядерной физики Сибирского отделения Академии наук.
Здесь, в далеком 1964 году, группа академика Будкера создала один из первых коллайдеров в мире— прототип современного женевского ускорителя.
Парень честно отработал двадцать лет в институте, защитил кандидатскую, затем докторскую. В мутные 90-е вместе с семьей переехал в Штаты, где был востребован, как физик-теоретик в одной из чикагских лабораторий. Мой звонок по «скайпу» застал его на работе. Оказывается, День благодарения в Америке — не у всех выходной…
— … «Частица Бога», «последний пазл»… Начитался желтых газетенок и колышешь воздух, — вернулся к компьютеру, закурил. — Это, мой друг, досужие спекуляции, чтобы налогоплательщики не суетились…
— Враньё всё?
— Да не враньё, а банальная подмена понятий. Когда журналистам объясняли на пальцах этот букварь, наговорили много лишних слов…
— Стоп, стоп, подожди, я читал продвинутую статью какого-то академика, и он сказал, что бозон Хиггса — эпохальное открытие. Эта элементарная частица в определенном поле отвечает за создание массы. Вселенная появилась с появлением массы…
— Бред! Знаешь что такое масса?
— Что?
— Масса есть мера вещества, устанавливаемая пропорционально плотности и объему его. Ньютоновское определение, дружище, никто не отменял. Другой вопрос, почему эта масса существует? Именно этим занимается релятивистская квантовая физика, которая через функцию Лагранжа занимается вычислением значений массы элементарных частиц. Понятно?
— Непонятно, но бодрит…
— Да всё просто. Согласно частной теории относительности, частицы, не имеющие массы, в вакууме движутся со скоростью света, а частицы с массой движутся медленнее. Поэтому, зная массу, можно рассчитать их скорость. Плюс к этому гравитация действует на массу абсолютно так же, как на эквивалентную ей энергию. Величина массы, рассчитанная с помощью лагранжиана, универсальна для всех физических уравнений. Вот так вот.
— А попроще можно…
— Куда уже проще. Ну, смотри, — берет лист бумаги и начинает что-то рисовать маркером. — Фундаментальные частицы имеют строго определенную массу покоя. Полная масса сложной частицы состоит из суммы масс покоя составляющих ее частиц, а также их кинетической энергии движения и потенциальной энергии взаимодействия…
— Хорошо, но откуда появляется эта масса покоя? Из небытия?..
— Так, повторяю для самых смекалистых…
Изображение на мониторе пропало. «Скайп» — еще та бесплатная связь. Надпись на экране просит подождать устранения неполадок.
Н-да, мир атома — загадка рождения, существования и смерти Вселенной.
Публичная биография делимой материи началась в Древней Греции. Философы ввели в научный оборот понятие «атом», что означало «неделимый». Через две с лишним тысячи лет атом азота был разделен на «электроны» и «ядро», которые тоже оказались делимыми на протоны и нейтроны.
В середине ХХ века ускорители (коллайдеры) превратились в основной инструмент исследования элементарных частиц. Были открыты антипротон (1955), антинейтрон (1956), анти-сигма-плюс-гиперон (1960), а в 1964 году—- самый тяжелый омега-гиперон.
В 1962-м выяснилось, что существуют два разных нейтрино: электронные и мюонные, а в 1974-м обнаружены массивные частицы (в 3-4 протонные массы), которые оказались тесно связанными с новым семейством элементарных частиц — «очарованных», их обнаружили в 1976-м.
В 1975 году открыли тяжелый аналог электрона и мюона — τау-лептон, в 1981 — «красивые» частицы, в 1983 — W-бозоны.
Сегодня известно более трехсот пятидесяти элементарных частиц, большая часть из которых являЕтся составными системами. Все они имеют свои свойства, время жизни и функции.
Для того, чтобы объяснить появление массы Вселенной в результате «большого взрыва», недоставало одного фундаментального звена — ответа на вопрос, «какая элементарная частица и при каких условиях сообщает массу другим элементарным частицам?»
В 1964 году профессор Эдинбургского университета Питер Хиггс вернулся после горной прогулки в свою лабораторию и заявил: «Я, кажется, знаю, как работает механизм появления массы векторных W- и Z-бозонов».
После этого ученый написал статью, краткое содержание которой можно озвучить несколькими тезисами:
1. Науке известно три типа взаимодействия элементарных частиц: сильное, которое позволяет атомам не разваливаться, а быть стабильными, электромагнитное, посредством которого Солнце передает нам свою энергию, и слабое, ответственное за распад и, благодаря которому происходит ядерная реакция на Солнце.
2. При математической формулировке модели возникает понятие «симметрии». Те симметрии, которые диктует нам природа, запрещают элементарным частицам — кваркам и лептонам — иметь массу. Возникает парадокс: с одной стороны, известно, что частицы имеют массу, а с другой стороны, они не могут иметь массу, если они подчиняются тем законам, которые установлены экспериментально.
3. Как выбраться из этой ловушки? Решение есть: все частицы существуют не просто в вакууме, а среде, которая имеет вязкость. Частицы, пролетая сквозь нее, за счет этой вязкости взаимодействуют, и чем сильнее взаимодействие, тем медленнее они прорываются сквозь эту среду, тем больше у них масса. То есть масса возникает как результат взаимодействия со средой. Стало быть, если есть эта вязкая среда, то это тоже поле, и у него есть кванты. Эти кванты и есть бозоны (Хиггса), сообщающие массу другим частицам…
— … Ты еще не ушел? — «Скайп включился и на мониторе появился Лева с неизменной сигаретой.
— Не ушел. Ты мне так и не сказал, откуда появилась масса. Или Хиггсу премию от Нобеля напрасно дали?
— Тут речь не о премии. Понимаешь… — задумался, — здесь, чтобы понять, нужно пуститься в общие рассуждения. — Почесал затылок.—- У всех физиков вот уже полвека стоит проблема инструментов. Макромир описывается общей теорией относительности, а микромир — квантовой механикой.
У обеих теорий есть пробелы, которые превращаются в гигантские бреши, как только необходимо использовать обе теории для описания одного объекта. Более того, сколько ни делалось попыток создать общую теорию поля, ничего из этого не получается.
Потому сведущий народ задумался, и… решили принять Стандартную модель, которая описывает посредством квантовой механики сильные, слабые и электромагнитные взаимодействия. Однако в эту модель совершенно забыли включить гравитационную составляющую, при помощи которой эти же взаимодействия описывает общая теория относительности Эйнштейна.
«Подружить» две теории в единой Стандартной модели сегодня пробуют через бозон Хиггса, отвечающий за наличие массы у элементарных частиц.
— Подожди, а «частица Бога», которая дает массу… облик всему сущему? При чем здесь теории, где древо жизни?..
— Нет, мой друг, здесь именно теория главное. Теория — плод воображения, иногда подкрепленный логикой. Нет никакого бозона Хиггса, нет поля Хиггса, нет, соответственно, механизма Хиггса, нет спонтанного нарушения электрослабой симметрии. Это теория, которая нуждается в тщательной проверке… в эксперименте. Теорий в нашем мире валом, но… пока нет эксперимента, всё — религия. Если через эксперимент доказать сотворение мира Богом за семь дней — религия умрет, и люди начнут верить в науку. Секундочку, телефон…
В 1993 лауреат Нобелевской премии по физике Леон Ледерман принес в издательство рукопись научно-популярной книжки «The Goddamn Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question?» (Чёртова частица: Если Вселенная— это ответ, то каков вопрос?). Редактору не понравилось словосочетание «goddamn particle» (чёртова частица) и он попросил автора изменить название. Ледерман подумал и… поставил на титуле «god particle» (частица Бога). Так появился знаменитый бренд бозона Хиггса.
Не вся научная общественность планеты разделяет восторг экспертов Нобелевского комитета. В специальных журналах, СМИ и в Сети возникло поначалу недоумение, а затем масштабная критика результатов эксперимента на Большом адронном коллайдере. Маскультурная популяризация открытия раздражает сегодня многих авторитетных ученых.
Вот выдержка из интервью известного русского физика Владимира Семеновича Леонова: «…Вроде бы, нашли новую частицу, по свойствам близкую к бозону Хиггса, но просят денег еще на два года исследований для доказательства того, что это действительно был Хиггс. Так глобальные открытия не объявляются, и весь этот пиар вокруг Хиггса попахивает явной авантюрой с одной целью — выбить дополнительные финансы еще на два года. Я писал накануне, что Хиггса они не найдут, но придумают ход, что якобы его нашли и нужно продолжить финансирование проекта, а затрачено вхолостую уже $10 млрд. Так оно и получилось. Большие деньги крутятся вокруг этого проекта, и кормится целая армия ученых…
Все дело в теории гравитации Эйнштейна, которая определяет тяготение как результат искривления пространства-времени. Это общепризнанный факт. В физике принята Стандартная модель, в которую никак не вписывается теория гравитации Эйнштейна. Чтобы объединить его теорию с квантовой теорией, необходима частица-переносчик гравитации. И бозон Хиггса был не единственным таким предложением на пути создания квантовой теории гравитации. Многие помнят такие термины, как гравитон и гравитино. Экспериментальные попытки их обнаружить, так же, как и бозон Хиггса, не увенчались успехом. Параллельно с Хиггсом развивают теорию струн, М-теорию и другие, которые также не поддаются экспериментальной проверке...»
А вот мнение Сергея Петровича Денисова — доктора физико-математических наук, руководителя лаборатории редких процессов Отделения экспериментальной физики в ГНЦ ИФВЭ, профессора кафедры физики элементарных частиц физического факультета МГУ, академика РАН: «Физики объявили, что нашли частицу, похожую на бозон Хиггса, но пока не уточняют ее природу... Как бы то ни было, но важность сделанного открытия знаменует новую веху в нашем понимании природы... Я солидарен с мнением, что более важным для науки было бы не открытие, а ... закрытие бозона Хиггса…»
Немецкий физик, нобелевский лауреат Мартиус Велтман по поводу «частицы Бога» высказался более определенно: «…Стандартная модель исчерпана, двери закрываются! Все закончено, можно идти домой!»
Открытие бозона Хиггса создает большие проблемы для теоретиков. В частности, это важно для констант, определяющих кривизну Вселенной. Из-за бозона (при его параметрах) энергия поля Хиггса, пронизывающего всю Вселенную, оказывается ... ниже энергии вакуума. А поэтому Вселенная должна оказаться размером всего лишь с футбольный мяч, и теоретикам понадобится нечто, что развернет ее обратно…».
— Ты еще здесь? — Лева прикатился на кресле к монитору.
— Здесь.
— На чем остановились?
— Что бозона Хиггса не существует…
— Он существует, но… только, как теория, не подтвержденная экспериментом.
— А коллайдер?
— Коллайдер — дорогой инструмент. Европа заплатила и будет его использовать. Дело не в этом. Сегодня в физике гораздо труднее поставить промежуточный вопрос, чем на него теоретически ответить. Происхождение и величины масс пока остаются загадкой, но структура, необходимая для их понимания, уже на повестке дня. Короче, феномен массы невозможно было осмыслить до появления Стандартной модели, а попытка найти «частицу Бога» — один из гипотетических путей исследования природы массы элементарных частиц. Если раньше этот вопрос лежал в плоскости философской (вроде «в чем смысл жизни?»), то теперь масса превратилась в обычную тему для исследований. Вот и всё, дружище, будь здоров, мне надо работать. Потом пообщаемся.
Отключился и… стало мне как-то некомфортно. Цивилизованная Европа, высокие материи, именитые ученые, а в конечном итоге все сводится к обману, не сказать мошенничеству.
Набрал в поисковике: «Интервью нобелевского лауреата Питера Хиггса». Google выдал 193 000 ответов, но журналистского интервью нет. Почему? Оказывается, 83-летний профессор Питер Хиггс недосягаем. Он никогда в жизни не пользовался мобильным телефоном.
* * *
От редакции. Интересуетесь наукой? Заходите в киевский Музей популярной науки и техники «Экспериментаниум»!