Иэн Сэмпл - В поисках частицы Бога, или Охота на бозон Хиггса

Вы можете наблюдать аналогичный процесс в реальности, не выходя из вашей гостиной. Когда вы гордо устанавливаете фотографию своей улыбающейся тещи (свекрови) на каминной полке, она (фотография) приобретает определенную потенциальную энергию. Гравитация спит и видит, как бы уменьшить эту энергию, сбросив фотографию вниз в камин. Все, что нужно для этого, — случайное дуновение или слабый толчок, и портрет обожаемой родственницы будет выведен из состояния равновесия и слетит с полки.

Если Вселенная находится в таком же шатком положении — а это страшно важное “если”, — энергичный толчок, при стечении определенных обстоятельств, сбросит ее с “космической каминной полки” вниз, в более стабильное состояние. Ученые из Брукхейвенской лаборатории и ЦЕРНа задались вопросом, может ли энергия, выделенная в коллайдере, например, RHIC или LHC, придать Вселенной подобный толчок? Если бы это произошло, последствия были бы чрезвычайно печальные.

Физик из Гарварда Сидни Коулман умел облекать свои мысли в яркие вербальные образы. Это именно он предложил коллегам порвать в клочья Питера Хиггса с его грандиозной идеей бозонов Хиггса на следующий день после того, как тот выступил на семинаре в Институте перспективных исследований в Принстоне в 1966 году. Коулмана очень заинтриговала перспектива существования человечества в метастабильной Вселенной, которая прекрасно функционирует до какого-то момента, но при хороших (скорее плохих) обстоятельствах может упасть в состояние с меньшей энергией.

Коулман представил, что произойдет, если в некотором уголке Вселенной энергия вакуума по той или иной причине внезапно “упадет с камина” — то есть там произойдет переход из состояния, которое только казалось устойчивым, в гораздо более стабильное. Расчеты показали, что возникший пузырь “истинного вакуума” будет расти с поразительной быстротой. Граница между ним и “ложным” вакуумом старой Вселенной будет двигаться со скоростью света!

Энергия вакуума является основой, на которой строятся законы природы. Если бы она вдруг уменьшилась, законы физики мгновенно изменились бы. Не только мы бы погибли, но и все другие живые существа на Земле. Но Коулман обнаружил и кое-что еще более ужасное. Наш старый мир заменит новая, более стабильная версия, и в этом новом мире уже не будет места для жизни.

Содержание своей одиннадцатистраничной статьи 147 147 Sidney Coleman and Frank de Luccia. Gravitational effects on and of vacuum decay. Physical Review D. June. 1980. , опубликованной в 1980 году, Коулман кратко сформулировал в безусловно одном из самых поразительных абзацев, когда-либо появлявшихся в научной литературе: “Вероятность того, что мы живем в ложном вакууме, всегда была невеселой темой для размышления. Вакуумный распад явился бы завершающей экологической катастрофой; в новом вакууме возникли бы новые фундаментальные константы; после вакуумного распада не только жизнь в том виде, какой мы знаем, была бы невозможной, но также не существовала бы и знакомая нам химия. Однако ранее мы находили некое утешение в духе стоицизма; кто знает, вдруг в новом вакууме возникнут со временем если не жизнь, как мы ее представляем, то, по крайней мере, некоторые структуры, способные познать удовольствие. Однако в последнее время стало ясно — это абсолютно нереально”.

Через пару лет после публикации сногсшибательной статьи Коулмана Вильчек с коллегой Майклом Тернером попытались выяснить, находится ли наша Вселенная в самом низком энергетическом состоянии. В статье, появившейся в журнале “Nature”, они писали; “...есть небольшая вероятность того, что наш теперешний вакуум находится в метастабильном состоянии, и тем не менее Вселенная долгое время могла предпочесть именно такое подвешенное состояние. В этом случае пузырь “истинного” вакуума может зародиться где-то внутри Вселенной и без предупреждения двинуться наружу со скоростью света” 148 148 Michael S. Turner and Frank Wilczek. Is our vacuum metastable. Nature, Vol. 298. 12 August 1982. .

Так как ничто не распространяется быстрее, чем свет, мы не узнаем заранее, что нас ждет космическая катастрофа. “Вы ничего не заметите. Просто исчезнете, — говорит Вильчек. — Мы все превратимся в розовый туман”.

Пусть мы никогда не узнаем, что нас убьет, но трудно подавить в себе болезненный интерес к тому, как это может произойти, и не попытаться представить, что физически случилось бы с нами и со всем вокруг нас. Одна из возможностей заключается в том, что при появлении этого страшного “нового” вакуума сильное взаимодействие, связывающее частицы друг с другом внутри атомных ядер, вдруг станет более короткодействующим —как это случается с W- и Z-бозонами при включении поля Хиггса, и тогда атомы внутри всего сущего спонтанно распадутся на части. Просто рассыплются.