Почему бозон Хиггса не должен существовать? Крах физики или удачная ошибка природы...

Представьте себе частицу, которую учёные искали полвека, строили гигантские ускорители размером с целый город, тратили миллиарды и… вдруг обнаружили. Казалось бы, это история со счастливым концом. Но в мире фундаментальной физики всё наоборот. Факт обнаружения бозона Хиггса лишь усугубил главный кризис науки XXI века. Почему частица, объясняющая массу материи, не должна была появиться в Великом адронном коллайдере?

В Стандартной модели бозон Хиггса выполняет роль своеобразного основного слоя реальности. Он позволяет кваркам, электронам и другим частицам иметь массу. Без этого поля Вселенная выглядела бы дико. Атомы не смогли бы существовать, а элементарные частицы разлетались бы со скоростью света, не формируя ничего устойчивого.

Звучит всё это красиво и роль бозона Хиггса кажется очевидной даже любителям популярной науки, но физики давно знали, что на самом деле всё не так-то красочно и если убрать громкие и яркие заголовки из популярных материалов, то на выходе имеем кучу проблем. Обычно об этом тактично умалчивается в большинстве материалов с общими знаниями по вопросу.

Дело в том, что даже математически теория странно неестественна. Согласно вычислениям, масса Хиггса должна быть огромной, во много раз больше массы обнаруженной частицы. Её значение должно буквально взорвать пространство и нарушить законы квантовой механики. Но в 2012 году учёные зарегистрировали частицу всего в 125 ГэВ. Это примерно столько, сколько... не должно было быть.

Масса бозона Хиггса должна быть просто колоссально большей из-за квантовых поправок, возникающих при взаимодействии с другими частицами. Каждый виртуальный факт взаимодействия в микромире должен увеличивать массу Хиггса, а суммарный эффект - доводить её почти до масштабов всей Вселенной!

Но что-то явно заставляет Хиггса оставаться предельно лёгким. Физики называют это проблемой тонкой настройки. Если бы масса Хиггса была хотя бы чуть-чуть другой материя в известном виде не могла бы существовать.

Чтобы теория не выглядела как фантастическая сказка, учёные предположили существование невидимых частиц, которые и обеспечивают существование бозона Хиггса в обнаруженной нами форме.

Среди них идея суперпартнёров обычных частиц (гипотеза сверхсимметрии), дополнительных измерений, влияющих на массу Хиггса и тёмных взаимодействий, скрывающих настоящую структуру вакуума.

Но большому адронному коллайдеру не удалось найти ни следа этих гипотетических частиц. Результат оказался пугающим:

В итоге мы оказались один на один с куда менее приятным парадоксом. В лаборатории нашли бозон Хиггса и это замечательно. Кое-что встало на свои места, но вызвало море новых вопросов. В итоге открытие бозона Хиггса не решило проблемы физики, а обнажило трещину в её фундаменте. Стандартная модель по-прежнему не объясняет тёмную материю, не описывает гравитацию, не рассказывает, откуда берётся масса самого Хиггса и не может предсказать структуру вакуума Вселенной.

Мы стоим в научном тупике, где центральный элемент конструкции — как гвоздь, прибивающий небоскрёб к облакам. Слишком нужный, слишком точный, слишком непонятный.

Физика снова стоит на краю неизвестности, как во времена Эйнштейна и Планка. Лучше бы бозон Хиггса не был найден в коллайдере. Но он появился.

⚡ Ещё больше интересного в моём Telegram!