Джим Бэгготт - Бозон Хиггса. От научной идеи до открытия «частицы Бога»

Руббиа заявил, что ЦЕРН «выложит туннель БЭПа сверхпроводящими магнитами» [139].

Глава, в которой о бозоне Хиггса рассказывают словами, понятными даже британскому политику, в ЦЕРНе обнаруживают признаки бозона, включают Большой адронный коллайдер, и он взрывается

В проекте ССК физики сильно рискнули и проиграли. Ропот недовольства, которое в конце концов привело к закрытию американского проекта, начал раздаваться и в Европе. К счастью для ЦЕРНа, он финансировался средствами не одной отдельной страны. Однако страны-участницы, недовольные величиной отчисляемых вложений, все же могли решить и прекратить финансирование. В апреле 1993 года, всего за полгода до того, как палата представителей США приняла окончательное решение закрыть проект ССК, министр науки Великобритании Уильям Уолдгрейв поставил перед британским сообществом физики высоких энергий неожиданную задачу.

Поставленная Уолдгрейвом задача предвосхищала серьезный сдвиг в научной политике консервативного правительства во главе с премьер-министром Джоном Мейджором. Правительственный доклад, который должен был быть опубликован в следующем месяце, смещал акцент в научной политике в сторону инноваций, имевших целью более эффективное накопление богатств и повышение качества жизни граждан Великобритании. Иными словами, британская наука должна была служить интересам британской экономики к пользе «британского народа». Правительство собиралось полностью пересмотреть свою поддержку науки и технологии.

Все это не предвещало ничего хорошего. Британия еще оправлялась от последствий глобальной рецессии, наступившей после падения фондового рынка в октябре 1987 года, и с трудом могла позволить себе ежегодно вкладывать в ЦЕРН 55 миллионов фунтов. Хотя физики могли указать на многие дополнительные выгоды от ЦЕРНа, например проект присоединения к гипертекстовому Интернету, в результате чего Тим Бернерс-Ли изобрел Всемирную паутину в 1990 году, пожалуй, объяснить, каким образом открытие бозона Хиггса непосредственно улучшит накопление богатств и качество жизни британского народа, было трудновато.

К счастью, физиков еще не просили делать подобного рода обоснования. Но Уолдгрейв ясно дал понять, что им придется очень постараться, чтобы объяснить, чего такого они пытаются добиться.

Что это за штука, которую называют бозоном Хиггса? Чем она так важна, что нужно тратить миллиарды долларов только ради того, чтобы ее найти? «Если вы поможете мне в этом разобраться, у меня будет больше шансов помочь вам получить деньги на его поиски», – сказал Уолдгрейв слушателям на ежегодной конференции британского Института физики [140]. Он сказал, что если бы ктонибудь простым английским языком, на одном листе бумаги объяснил, из-за чего весь сыр-бор, тогда он подарил бы ему бутылку винтажного шампанского.

Разумеется, весь сыр-бор поднялся из-за того, что поле Хиггса стало играть ключевую роль в Стандартной модели. Без поля Хиггса не нарушилась бы электрослабая симметрия [141]. Без нарушения симметрии W– и Z-частицы были бы безмассовыми, как фотон, и электрослабое взаимодействие было бы объединено. Без взаимодействия между элементарными частицами и полем Хиггса не было бы массы: ни материи, ни звезд, ни планет, ни жизни. А прямо доказать существование этого поля можно было, только найдя частицу этого поля – бозон Хиггса. Найдите бозон Хиггса, и мы тут же узнаем гораздо больше об истинной природе материального мира.

Чтобы объяснить механизм Хиггса простым языком, понятным даже политику, требовалась простая аналогия. Дэвид Миллер, профессор физики элементарных частиц и астрономии в Университетском колледже Лондона, посчитал, что он нашел именно такую. Он решил, что достаточно будет небольших косметических изменений и у него получится живая картина, если он воспользуется опытом самого Уолдгрейва, опытом общения с выдающейся личностью, которая еще недавно господствовала в британской политике: бывшим премьер-министром Маргарет Тэтчер. Он написал [142]:

«Представьте себе вечеринку с членами политических партий, которые равномерно распределены по комнате и все разговаривают с ближайшим соседом. Входит мадам бывший премьер-министр и идет по комнате. Все партийные функционеры, находящиеся радом, с силой притягиваются к ней и скапливаются вокруг нее. По мере движения она притягивает тех, к кому приближается, а те, кого она оставила, снова равномерно распределяются по комнате. Из-за того что вокруг нее все время скапливается толпа народа, она приобретает массу больше обычной, то есть у нее больший импульс при той же скорости движения по залу. При движении ее труднее остановить, а после остановки ее труднее заставить двигаться вновь, так как процесс скопления приходится начинать сначала. Это и есть механизм Хиггса в трех измерениях и с усложнениями, которое вносит принцип относительности.