Книга Бытия. Общая история происхождения

По стечению невероятных обстоятельств оба эксперимента, напротив, сработали идеально и обе группы пришли к финишу вместе. Они одновременно идентифицировали первые признаки бозона Хиггса в своих данных и потом, в 2012 году, когда указания на его присутствие уже не оставляли никаких сомнений, совместно объявили миру, что ими открыта новая частица. Ее масса – 125 ГэВ (гигаэлектронвольт), и по всему выходило, что свойства у нее ровно те, что и предполагались “теми парнями из 1964-го” для бозона Хиггса.

Этот результат означал новый триумф для Стандартной модели, заслуживающий Нобелевской премии, которая и была присуждена в 2013 году Франсуа Энглеру и Питеру Хиггсу – двум остававшимся в живых участникам из трио молодых ученых, первыми предположивших существование прежде неуловимой частицы.

Кто нарушил симметрию между материей и антиматерией?

Теперь, когда новая частица была открыта, все стало намного яснее: мы смогли лучше понять, когда произошел переход, и обозначить схему спонтанного нарушения симметрии электрослабых взаимодействий.

Час икс зависит от массы бозона Хиггса и точно ему соответствующей температуры ранней Вселенной, которая достигается через 10^–11

секунды после Большого взрыва. С этого момента электромагнитное взаимодействие окончательно отделяется от слабого и начинается долгий процесс, длящийся до наших дней. Как упавший на стол карандаш, Вселенная утратила симметрию, но приобрела множественность вариантов и стабильность. Все, что нас окружает, все это многообразие форм, не перестающее нас поражать, не смогло бы родиться, если бы не была нарушена дьявольская симметрия, державшая Вселенную в своей ловушке. Поцелуй бозона Хиггса разрушил чары, погрузившие принцессу в смертельное совершенство абсолютной однородности. От этого толчка, от этого маленького первородного дефекта все и пришло в движение.

Сегодня может быть описан потенциал нового скалярного поля и лучше понят механизм процесса, сыгравшего такую важную роль в создании материальной составляющей нашей Вселенной.

Возможно, в том таинственном моменте скрыта разгадка тайны антиматерии, поэтому после открытия бозона Хиггса стали возникать новые гипотезы.

Впервые идея антиматерии возникла в 1928 году, она родилась практически случайно из расчетов Поля Дирака. Молодой английский ученый – в то время ему было только двадцать шесть лет – пытался построить теорию, которая бы объясняла поведение субатомных частиц при высоких энергиях. Чтобы сделать это, надо было как-то помирить квантово-механическое описание с преобразованиями, сохраняющими релятивистские эффекты. Когда он вывел релятивистское уравнение движения для электронов, то с изумлением обнаружил, что это же уравнение остается справедливым и для положительно заряженных электронов. И то, что поначалу казалось лишь формальным совпадением, вскоре стало рассматриваться как открытие еще одной фундаментальной симметрии в природе. Релятивистская квантовая механика говорит, что для всякой заряженной частицы должна существовать и другая частица с точно такой же массой, но противоположным зарядом – сегодня мы называем ее античастицей.

Мысль о том, что могут существовать элементарные компоненты антимира

, была настолько странной, что ее долго никто не воспринимал всерьез. Но ситуация изменилась, когда еще один молодой физик, на сей раз из Калтеха, двадцатисемилетний Карл Дэвид Андерсон, обратил внимание на какие-то странные следы, остававшиеся в детекторе, при помощи которого он изучал космические лучи. После бесконечных проверок он пришел к однозначному выводу: это были частицы с такой же массой, как у электрона, но с противоположным зарядом. Так были открыты первые позитроны: антиматерия оказалась хоть и редким, но вполне реальным компонентом нашего материального мира.

С этого момента с неумолимой регулярностью по мере расширения каталога новых элементарных частиц параллельно обогащался также и каталог их партнеров с противоположным зарядом.

Антиматерия стала таким образом довольно обычным делом. Она производилась на многих ускорителях, по большей части для исследования ее свойств, но также для использования в некоторых клиниках в медицинских целях. Наиболее известный пример – позитронно-эмиссионная томография, диагностический метод, в котором изображение функционирующих органов строится на основе излучения, образуемого при аннигиляции электронов и позитронов.

Одно из свойств, больше других захватившее воображение людей, как раз это: частица и античастица, приходя в непосредственный контакт, превращаются в пару фотонов с энергией, эквивалентной массе исходной системы. Этот наиболее эффективный способ превращения материи и антиматерии в энергию стал основой для множества научно-фантастических романов.