Знание-сила, 2002 № 08 (902)

Чтобы дать ответы на эти вопросы, нужно прибегнуть к новым гипотезам.

Так, существование массы станет понятно, если предположить, что имеются особые частицы, «наделяющие» другие частицы массой, – хиггс-бозоньг. Поясним подробнее фон, на котором они появляются.

Существует – это всего лишь гипотеза – так называемое поле Хиггса. Оно заполняет все мироздание; ему не присуще такое понятие, как «направление». Поскольку любые элементарные частицы, движущиеся сквозь время и пространство, движутся также и сквозь поле Хиггса, они получают от него особое свойство – массу. Это поле можно обнаружить лишь благодаря частицам, возникающим из него на доли секунды, – хиггс-бозонам. По мнению некоторых ученых, имеется целых пять разновидностей хиггс-бозонов.

Отдельные физики уже сейчас почтительно именуют эти частицы «божественными». Однако до сих пор ни в одном эксперименте не удалось убедительно доказать, что они впрямь существуют. Впрочем, в некоторых опытах, возможно, были зафиксированы следы этих таинственных частиц. Это позволило даже вычислить, правда, весьма грубо, массу хиггс-бозонов. Она может быть равна примерно 115 гига-электронвольт. Данный показатель, ежели он таков, примерно в сто раз больше массы протона. В случае, если хиггс-бозоны, в самом деле, существуют, их можно будет обнаружить во время опытов на более мощных, чем сейчас, ускорителях, например на Largo Hadron Collider (LHC).

Возможно, у любой элементарной частицы есть свой двойник – суперчастица; наделенная теми же свойствами, за исключением спина

Ожидание неких революционных перемен в теоретической физике очень сильно, и некоторые результаты экспериментов, проведенных в последние годы, убеждают, что «по ту сторону» Стандартной Модели действительно лежит «новая физика», которую есть смысл поискать.

Так, недавно ученые, работавшие на нейтринном детекторе SNO (Канада, штат Онтарио), показали, что нейтрино, возникающие в ядерной топке Солнца, по пути к Земле теряют свою идентичность, или, как сказал кто-то из физиков, «ведут себя, как крохотные хамелеоны». Этот факт, как и наличие у нейтрино массы – пусть крохотной, но отличной от нуля, – наносит сильный удар по Стандартной Модели физики. Согласно ей, взаимные превращения трех разновидностей нейтрино невозможны и массы у этой частицы нет.

В феврале 2001 года сенсационная новость пришла из стен Брукхэйвенской лаборатории (США). В накопительном кольце удалось разогнать мюоны почти до световой скорости и пропустить их сквозь мощное магнитное поле, при этом ученые измерили магнитный момент мюонов с невиданной прежде точностью. Мюоны, как и более легкие их собратья – электроны, ведут себя, как крохотные стержневые магниты: при движении сквозь магнитное поле они покачиваются относительно направления поля. По частоте этого покачивания можно определить магнитный момент. Так вот, во время эксперимента в Брукхэйвене величина магнитного момента оказалась на 0,0004 процента выше, чем в уравнениях Стандартной Модели. Ученые исходят из того, что на поведение мюонов влияют некие не открытые пока элементарные частицы, отсутствующие в Стандартной Модели.

Протон-антипротонные столкновения могут привести к рождению суперсимметричных чостиц, например при соударении кварка из протона или антипротона с глюоном из другой частицы

Верхний ряд иллюстрирует процессы, описываемые Стандартной Моделью. Взаимодействие в рамках суперсимметричной теории легко получить, заменив любые две линии, входящие в вершину Стандартной Модели, на линии соответствующих суперчастиц

Впрочем, некоторые физики полагают, что это отклонение в результатах вызвано «статистическим шумом». С другой стороны, рассуждения о том, что могут существовать некие неизвестные частицы, не вписывающиеся в Стандартную Модель физики, отвечают устремлениям теоретиков. Так, согласно теории струны и М-теории, наряду с известными нам элементарными частицами существует целый «зоопарк» других частиц. Возможно, ясность будет внесена уже в ближайшее время после обработки новых результатов измерений, а также после измерения магнитного момента не только у положительно заряженных мюонов, как сейчас, но и у отрицательно заряженных мюонов. «Если расхождение в результатах опытов и теоретических выводах подтвердится, то вряд ли можно будет сомневаться в том, что дверь в царство новой физики распахнута», – говорит профессор Гюнтер Верт из Майнцского университета.