Шон Кэрролл - Частица на краю Вселенной. Как охота на бозон Хиггса ведет нас к границам нового мира

Это амбициозная гипотеза, и, возможно, проверить ее не удастся. Но ученые пытаются продвинуться в этом направлении, и, в частности, они применили антропный принцип к определению свойств бозона Хиггса. Это коварная область: еще в 1990 году Михаил Шапошников и Игорь Ткачев, пытаясь предсказать значение массы бозона Хиггса при некоторых антропных предположениях, пришли к выводу, что масса частицы должна быть равна 45 ГэВ. Как мы теперь понимаем, это значение явно не согласуется с экспериментальными данными, так что в тех предположениях что-то было неправильным. В 2006 году другая группа уже при других предположениях предсказала значение 106 ГэВ, что ближе к правильному значению, но все еще далеко. Теперь, когда нашли бозон Хиггса при 125 ГэВ, маловероятно, что многие другие прогнозы, в которых по той или иной причине не удавалось получить это значение, будут опубликованы.

Ради справедливости мы должны упомянуть самый впечатляющий успех антропного принципа – предсказание величины энергии вакуума. В 1987 году – более чем за десять лет до открытия ускорения Вселенной – Стивен Вайнберг заметил, что очень высокая (или большая и отрицательная) энергия вакуума будет мешать образованию галактик. Таким образом, большинство наблюдателей в мультивселенной должно увидеть небольшое, но отличное от нуля значение энергии вакуума. (Ноль допускается, но ненулевых чисел больше чем чисел, равных нулю.) Значение, которое мы видим (или думаем, что видим), вполне согласуется с предсказанием Вайнберга. Конечно, Вайнберг неявно представлял такую мультивселенную, в которой только значение энергии вакуума меняется от места к месту, а если мы позволим и другим параметрам изменяться, согласие становится гораздо менее впечатляющим.

Несмотря на пессимистичный и даже ворчливый тон, в котором написан этот раздел, я считаю сценарий мультивселенной на самом деле довольно правдоподобным. (В книге «Из вечности в сегодня», я предположил, что эта концепция может быть использована для объяснения малого значения энтропии в ранней Вселенной.) Если теория струн или какая-либо другая теория квантовой гравитации допускает различные проявления локальных законов физики в различных областях пространства-времени, множественная вселенная может быть реальной, независимо от того, способны ли мы наблюдать ее или нет. Я всегда серьезно отношусь к разным правдоподобным теориям, однако на данном уровне развития мы очень далеки от того, чтобы превратить концепцию мультивселенной в предсказательную теорию физики элементарных частиц. Мы не можем позволить нашим личным антипатиям повлиять на оценку космологических сценариев, но мы также не можем позволить своему излишнему энтузиазму помешать их критическому осмыслению.

В микромире еще многое предстоит изучить, и еще много проблем физики элементарных частиц остается за пределами Стандартной модели. Почему во Вселенной оказалось больше материи, чем антиматерии? В нескольких сценариях происхождения такой асимметрии используется гипотеза о космологической эволюции поля Хиггса, так что более глубокое понимание его свойств, возможно, приведет к новому пониманию проблемы материи и антиматерии. Есть также интересные модели типа «техницвета», в соответствии с которой бозон Хиггса является составной частицей, как и протон, а не чем-то фундаментальным.

Открытие бозона Хиггса – это не конец физики элементарных частиц. Бозон Хиггса оставался последним элементом Стандартной модели, но он открыл ворота в физику за рамками этой модели. В ближайшие годы мы будем использовать бозон Хиггса для поисков (и, надеюсь, изучения) темной материи, суперсимметрии, дополнительных измерений и всех других явлений, необходимых для объяснения поступающих в изобилии новых данных. Открытие бозона Хиггса – это конец одной эпохи и начало другой.

Почему стоит заниматься физикой элементарных частиц и что будет с ней дальше

В 1969 году Роберта Уилсона, руководившего строительством Фермилаба, вызвали на заседание Объединенного комитета по атомной энергии при Конгрессе США, чтобы помочь сенаторам и представителям нижней палаты понять, для решения каких задач предназначен этот многомиллионный проект. Тот день стал поворотным в истории физики элементарных частиц в США. Манхэттенский проект по разработке атомной бомбы создал у физиков ощущение своего могущества и легкости получения денег на свои проекты. Но сейчас политики задумались, даст ли поиск новых элементарных частиц стране к что-то столь же ценное, как, например, новый вид мощного вооружения. Сенатор Джон Пасторе от штата Род-Айленд прямо спросил Уилсона: «Сможет ли этот ускоритель каким-то образом усилить безопасность страны?», на что Уилсон искренне ответил: «Нет, сэр, не думаю».