Лоуренс Краусс - Почему мы существуем? Величайшая из когда-либо рассказанных историй

На нормальном языке это означает: Хиггс продемонстрировал, что, хотя в его модели можно отказаться от безмассовой скалярной частицы (иначе говоря, бозона Голдстоуна) в пользу массивной векторной частицы (массивного фотона), там все равно будет существовать лишняя массивная скалярная (то есть с нулевым спином) частица-бозон, связанная с полем, конденсат которого, собственно, и нарушает симметрию. Так родился бозон Хиггса.

Physical Review Letters незамедлительно принял статью, но рецензент попросил Хиггса просмотреть работу Франсуа Энглера и Роберта Браута, полученную редакцией примерно за месяц до его статьи, и высказать свое мнение о том, как одна статья соотносится с другой. К удивлению Хиггса, оказалось, что авторы статьи независимо от него пришли приблизительно к тем же результатам. О сходстве между статьями можно судить хотя бы по их названиям. Статья Хиггса называлась «Нарушение симметрий и массы калибровочных бозонов». Работа Энглера и Браута была озаглавлена «Нарушение симметрии и масса калибровочных векторных мезонов». Трудно представить себе более точное совпадение заголовков без прямого согласования.

Будто вдогонку этой замечательной случайности двадцать лет спустя Хиггс встретился с Намбу на какой-то конференции и узнал, что именно Намбу рецензировал обе статьи. Что может быть уместнее – человек, первым применивший нарушение симметрии и сверхпроводимость в физике элементарных частиц, рецензирует работы тех, кто хотел бы продемонстрировать, насколько дальновидна его идея. И, подобно Намбу, все авторы этих статей были сосредоточены на сильном взаимодействии и на возможности разобраться наконец, как протоны, нейтроны и мезоны могут обладать большими массами.

Дополнительно подтверждая, что время для этого открытия назрело, примерно через месяц еще одна группа ученых – Герард Гуральник, Ричард Хаген и Том Киббл – опубликовала статью, содержавшую многие из этих идей.

Вам, может быть, непонятно, почему мы называем известную частицу бозоном Хиггса, а не бозоном Хиггса – Браута – Энглера – Гуральника – Хагена – Киббла. Помимо очевидного ответа, что такое название трудно произнести, не сломав язык, можно отметить, что единственной из всех статей, где явно предсказывалось существование сопутствующего массивного скалярного бозона в массивных калибровочных теориях со спонтанным нарушением симметрии, была статья Хиггса. И что самое забавное, Хиггс включил в нее это дополнительное замечание только потому, что первоначальная версия статьи, не содержавшая такого замечания, была отвергнута редакцией!

Наконец завершающий поэтический штрих. Через пару лет после публикации первой статьи Хиггс написал более длинную работу, и его пригласили (в 1966 г.) выступить в нескольких местах в США, где он проводил академический отпуск. После выступления Хиггса в Гарварде, где на тот момент профессорствовал Шелдон Глэшоу, последний, говорят, похвалил Хиггса за придуманную им «прекрасную модель» и перешел к следующему вопросу. Он был настолько сосредоточен на сильном взаимодействии, что даже не понял, что гипотеза Хиггса может стать ключом к разрешению тех проблем теории слабого взаимодействия, о которых он сам говорил пятью годами ранее.

Все шесть авторов статей, описывающих так называемый механизм Хиггса (хотя после недавней Нобелевской премии, которую Хиггс разделил с Энглером, некоторые называют его БЭХ-механизмом в честь Браута, Энглера и Хиггса), предполагали и надеялись, что их труд поможет физикам понять сильное взаимодействие в ядрах атомов. В их статьях любое обсуждение возможной экспериментальной проверки гипотезы относилось к сильному взаимодействию, и в частности к предположению Сакураи о том, что это взаимодействие переносят тяжелые векторные мезоны. Все они надеялись, что вот-вот появится теория сильного взаимодействия, которая объяснит массы ядер и близкодействующие ядерные силы.

Мне представляется, что, помимо общей для тогдашней ядерной физики увлеченности сильным ядерным взаимодействием, физики пытались применить свои идеи к этой теории еще и по другой причине. С учетом радиуса и силы этого взаимодействия получалось, что массы новых янг-миллсовских частиц, необходимых для переноса сильного взаимодействия, должны быть сравнимы с массами самих протонов и нейтронов, а также других новых частиц, которые то и дело открывали на ускорителях. Поскольку экспериментальное подтверждение – высшая честь, которой может удостоиться теоретик, естественно было сосредоточиться на физике достижимых энергетических масштабов, где новые идеи – и новые частицы – можно было быстро проверить и исследовать на существующих установках и относительно быстро добиться славы, если не денег. Напротив, как ранее показал Швингер, любая теория про новые частицы, связанные со слабым взаимодействием, потребовала бы для них масс, на несколько порядков превосходящих доступные в то время в ускорителях. Очевидно, разрешения этой проблемы следовало ждать позже – по крайней мере, так считало большинство физиков.