» » » Неэлементарные проблемы элементарных частиц - О выдумке Хиггса и обнаружении бозона

Неэлементарные проблемы элементарных частиц - О выдумке Хиггса и обнаружении бозона

24 февраль 2013, Воскресенье
71
0

Образованное человечество застыло в ожидании скорого обнаружения так называемого бозона Хиггса. Недавно очередной физик-теоретик, работающий с БАКом, Иосиф Ликкин (Joseph Lykken) из Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми представил на собрании Американской ассоциации содействия развитию науки в Бостоне (США) новое, пока не опубликованное исследование. В котором постулируется, что последовательный анализ открытия бозона Хиггса подтверждает неоднократно выдвигавшиеся предположения об имманентно присущей нашей Вселенной нестабильности.

Очень завораживает определение «имманентно». Сомневаюсь, что кто-нибудь не из религиоведов знает существо этого церковного термина. Так, «Краткий религиозно-философский словарь» (1996) сообщает об «имманентности Бога миру». Энциклопедический словарь Ф. А. Брокгауза и И. А. Ефрона (1890-1907) отмечает, что «важен вопрос об имманентности божества миру». А «Учебный словарь-минимум по религиоведению» обозначает предельно чётко: «имманентность и трансцендентность – религиозная, богословская проблема».

Поясним для интересующихся: имманентность – это языческая категория, когда бог соединён с человечеством в единое целое, а трансцендентность – это авраамическая (иудаизм, христианство, ислам) категория, когда бог противопоставлен человечеству.

Мы не станем вслед за Иосифом Ликкиным исследовать физическую проблему в русле веры, а просто обратимся к установленным реалиям микромира и мира элементарных частиц и совершенно вне церкви постараемся разобраться в феномене поиска бозона Хиггса. Нашим собеседником в этом вопросе будет академик РАЕН Андрей Александрович Тюняев, который весьма плодотворно занимается исследованиями структуры вакуума.

– Андрей Александрович, прежде всего, что такое бозон Хиггса? Простыми словами.

– Для начала, давайте назовём всех, кто «виновен» в создании бозона Хиггса. Это, конечно, никакой не имманентный бог, как вы правильно заметили. Первые работы в этом направлении были осуществлены нашими учёными Львом Ландау и Виталием Гинзбургом и касались они теории конденсированных сред. Это очень важно, что «ноги» хиггсовского бозона растут из этой области физики. Эрнст Штюкельберг в 1957 году разработал механизм, как, по его мнению, все элементарные частицы обретают массы. Потом Филипп Андерсон предложил теорию, а большая группа учёных – Роберт Браут, Энглерт, Г. С. Гуральник, К. Р. Хаген, Т. В. Б. Киббл и в стороне от них Питер Хиггс – доработали механизм Андерсона. Поскольку лавровый венец был один, то он каким-то чудом достался именно Хиггсу. Возможно, это и правильно, потому что Хиггс предложил версию, что масса векторного бозона появляется в результате взаимодействия этого бозона со скалярным полем.

– Можно какой-нибудь наглядный пример на пальцах, чтобы, что называется, осознать всё величие сей теории?

– Можно. Обычно иллюстрируют эту часть физики так. В качестве аналогов безмассовых частиц предлагается представить маленькие пенопластовые шарики, рассыпанные по поверхности стола. Здесь стол – аналог поля. Такие шарики легко разлетаются от малейшего ветерка. Но, если поверхность стола заменить поверхностью воды, то те же самые шарики влипнут в неё и уже не так легко будут откликаться на происки ветра. По версии авторов этого мысленного опыта, жидкость играет роль аналога вакуумного хиггсовского поля и демонстрирует, как это поле придаёт инертность, то есть массу, частицам. Но с одним уточнением: хиггсовское вакуумное поле не оказывает влияния на частицы, движущиеся равномерно и прямолинейно; это поле противодействует лишь тем частицам, которые движутся с ускорением.

– Картина проясняется. Но мы не будем разбирать её до последнего винтика. Напомню, после нескольких десятков лет поиска в июле 2012 года представители ЦЕРНа сообщили, что на обоих основных детекторах БАК наблюдалась новая частица с массой около 125 – 126 гигаэлектронвольт. По мнению представителей ЦЕРНа, есть, якобы, веские основания считать, что эта частица является именно бозоном Хиггса.

– После многих лет поиска вескость оснований, как правило, приобретает порядок «если не сегодня, то завтра, иначе закроем коллайдер». Понятно, что физики – народ честный, и никакие экономические санкции не могут ускорить рождение качественных теорий. Но своё мнение представители ЦЕРНа всё-таки озвучили. Однако нужны доказательства. И эти доказательства сегодня не являются таковым, какими они были несколько десятилетий тому назад.

– В чём разница?

– Сначала обнаруживают самые простые в обнаружении частицы. Это понятно. А потом обнаруживают частицы с более сложной структурой и более сложным проявлением. Нас со школы приучили к корпускулярности видения мира элементарных частиц, то есть к тому, что все они – такие маленькие шарики, почти пенопластовые. Из таких представлений и родился вышеописанный «опыт».

– А разве элементарные частицы не шарики?

– В том-то и дело, что элементарные частицы – это теперь не шарики. У разных элементарных частиц – «вид» разный. Например, широко известный нам фотон… Он настолько широко и хорошо нам известен, что никто из читателей, скорее всего, даже не догадывается, что о виде фотона ничего не известно. Измерен только его импульс, а какова структура, каков, так сказать, физический облик – ничего этого так и не установлено. То же самое можно сказать об электронах, о которых в школе нам говорят, что, когда они создают электрический ток, то они движутся. Естественно, как всё те же пенопластовые шарики. Только вот почему-то зафиксировать эти шарики всё никак не удаётся.

– Что же это получается, наши самые родные частицы, а мы их даже не знаем в лицо?

– Именно так. Хотя есть одна публикация, в которой утверждается, что исследователи сфотографировали электрон. Так вот, если это так, то электрон представляет собой совокупность квантовых колец разных радиусов, вложенных друг в друга. Около десяти колец.

– Это и понятно: мир элементарных частиц такой микроскопический, что и микроскопов таких ещё не создали. Как же тогда опознать бозон Хиггса?

– Есть два варианта опознания. Первый – по следу. Второй – «в лицо».

– Как же опознать кого-то или что-то в лицо, если его никогда не видели?

– По следу. Считается, что отпечатки покрышек на асфальте с высокой долей достоверности отражают все качества автомобиля. Возможно, так и есть. Но результатов, как я уже сказал, нет.

– Ситуация такая безысходная?

– Нет, конечно. Всегда найдут выход. Просто вопрос в том: куда он приведёт? На мой взгляд, прежде чем обнаруживать элементарную частицу, следует составить её фоторобот, то есть дать хоть какое-то описание её «лица». В этом случае будет с чем сравнить при возможном обнаружении.

– И как это сделать?

– Сегодня уже известны некоторые важные характеристики некоторых элементарных частиц. По отдельным из них можно судить об элементарной частице с высокой степенью достоверности. Наиболее важной характеристикой элементарных частиц является их спин. Это показатель степеней свободы. У некоторых частиц спин равен нулю, у некоторых – одной второй, у некоторых единице, а у некоторых – двум и, теоретически, выше.

– Спин – это вращение элементарной частицы?

– Не совсем. Но в некотором приближении можно считать и так. Так вот, если у частицы спин равен нулю, то такая частица является скаляром, то есть она может быть обозначена числом, но у этой частицы нет ни структуры, ни вращения. Ярким и, пожалуй, единственным представителем этого класса частиц является квант электрического заряда. Я отмечу, что мои построения основаны на недавно разработанной мной и опубликованной Периодической системе элементарных частиц. Она позволяет с высокой точностью описать все известные элементарные частицы и предсказать новые. Так вот, квант скалярной величины напрямую обнаружить невозможно, поскольку он не обладает «телесностью».

– А фотон почему никак не обнаружат?

– У фотона спин равен единице. Это говорит о том, что фотон является векторной частицей, как, например, сила, скорость, угловая скорость, ускорение. То есть сама физическая величина, бесспорно, существует, но напрямую её невозможно запечатлеть. Только по следу. Например, ускорение можно обнаружить по перегрузке. Так и фотон можно обнаружить только по его воздействию на вещество или поле. Это всё происходит из-за того, что вектор является мнимой величиной. Он составляет мнимую часть комплексного представления объективной реальности.

– У бозона Хиггса обнаружили массу, и сам бозон называют скалярной величиной. В этом случае будет ли успех в поисках?

– Насчёт массы поясню. Существует гипотетическая частица, которая называется гравитон. Её предсказали в 30-х годах прошлого века и всё никак не могут найти. Так вот бозон Хиггса является почти точной копией гравитона – и тот, и другой имеют только массу. Казалось бы, если известна масса, то остаётся только её обнаружить, и эта задача выглядит очёнь лёгкой. Обнаружили, что у бозона Хиггса спин равен нулю и тут же назвали эту «частицу» скаляром и принялись искать.

– А что – есть ошибка?

– Есть. Из исследований гравитона известно, что масса является тензорной величиной. Это в общих чертах можно представить себе так (см. рисунок). Частицу формируют не один вектор, как, например, фотон, а два. Один вектор мнимый, как, допустим, сила. Другой тоже мнимый – как, допустим, ускорение. Мы не найдём ни один, ни другой векторы, потому что они, повторюсь, мнимые, то есть принадлежат к нереальной области комплексного пространства. У бозона Хиггса тоже есть только масса, а, следовательно, этот бозон не скаляр, а тензор. Поэтому бозон Хиггса невозможно узнать в лицо.

– Тогда остаётся вариант «по следу»…

– Но для осуществления такого варианта нужно отчётливо себе представлять, что собой представляет этот самый бозон. Пока считается, что это частица, то есть пенопластовый шарик, который к тому же ещё и мокрый. Но на самом деле то, что у бозона Хиггса есть масса, говорит о том, что его конструкция представляет собой некоторую область пространства, в которой в двух степенях свободы осуществляет своё движение неизвестная сущность. Примерно это выглядит, как планета Земля вращается вокруг своей оси (это одна степень свободы) и она же вращается вокруг Солнца (вторая степень свободы). Далеко не каждый физик ответит, где в этой системе сконцентрирована масса.

– Что ж, всё так грустно?

– Да, нет. Собственно, такую модель, как я описал, и построили в отношении бозона Хиггса. Но это модель старого доброго гравитона, которого под прежним именем искать перестали, а дали новое – звучное – и продолжили поиски. Теперь вернёмся к началу. Я не зря предлагал запомнить, что все эти построения возникли из физики конденсированного состояния. Это значит, что рассматривается и изучается не отдельно взятая какая-то частица, а некоторая совокупность связанных воедино частиц, которая имеет название – квазичастица. Эта квазичастица ведёт себя, как единая частица, а входящие в неё элементарные частицы являются лишь частными состояниями этой квазичастицы. Искомый бозон Хиггса, как и старый добрый гравитон, тоже входят в квазичастицу, являясь её частным состоянием. В своей Периодической системе элементарных частиц я представил все известные элементарные частицы, как одну квазичастицу с 27-ю частными состояниями, которые являются фотонами, электронами, гравитонами и т.д.

– Это значит, что все частицы являются, по сути, одной, которая просто проявляет себя по-разному?

– Верно. Поэтому не столько важны поиски отдельно взятой частицы, в том числе и бозона Хиггса. Важно усвоить представление о мире элементарных частиц как о существовании квазичастиц, которые в разных полях или взаимодействиях проявляются по-разному. В таком разрезе гравитон, или бозон Хиггса можно найти в любом электроне – в этой уже родной частице бозон отвечает за массу.

– Возвращаясь к Иосифу Ликкину, отметим, что физик пугает население Земли тем, что нужны точные знания о бозоне Хиггса: одни знания, якобы, вызовут одно, а другие – «и вы получите другой конец Вселенной». Настолько ли важен этот бозон.

– Он абсолютно не важен, тем более что его нет. Важны представления о природе массы, в познании которой, как бы это не казалось парадоксальным, человечество не продвинулось ни на йоту.

Дарья Морозова

Обсудить
Добавить комментарий
Комментарии (0)
Информация
Комментировать статьи на сайте возможно только в течении 150 дней со дня публикации.
Редакция в лицах
Партнеры