Про эту вашу физику

Снова важное замечание, чтобы вы понимали парадоксальность полей. Масса нейтрона составляет примерно 1 ГэВ (это электрон-вольты, в них измеряют одновременно массу и энергию). А масса векторных бозонов почти в сто раз больше. W-бозон имеет массу около 80 ГэВ, а Z-бозон — 90 ГэВ. Замечаете несоответствие законов сохранения? Опять же по этой причине такие частицы называются виртуальными: они мгновенно рождаются и исчезают незамеченными. И только на коллайдерах или в космических лучах (всякий мусор летящий от звезд) при столкновениях происходит срыв простыней, и массы бозонов возможно зафиксировать и посчитать. Поэтому слабое взаимодействие долго не могли обнаружить экспериментально.

Кроме того, слабое взаимодействие нарушает глубинные законы симметрии — это касается того, что с какого-то перепугу электронам важно в какую сторону лететь при распаде нейтронов — отчего у физиков шевелятся волосы на голове, и они реально боятся, что есть небольшой, но серьезный шанс переписать всю физику заново. Хотя с другой стороны косяк в симметриях может объяснить кое-какие непонятки в создании Вселенной (типа вопросов, куда делась антиматерия и так далее) и объясняет, зачем нам нужен бозон Хиггса.

Несмотря на то, что слабое взаимодействие мало известно обывателю, лишь благодаря ему наше Солнышко ласково светит в небе (слабое взаимодействие участвует в той самой хитрой реакции превращения 4-х ядер водорода в ядро гелия).

Когда-то давно ученые объединили магнитное и электрическое взаимодействия в одно — электромагнитное. А к настоящему времени мегамозги предлагают объединить сразу все три вышеописанных взаимодействия в один тип.

Они уже смогли свести электромагнитное и слабое в единое — электрослабое взаимодействие. Экспериментально выяснилось, что на высоких энергиях, когда всё очень горячее и быстрое, слабое и электромагнитное взаимодействие сливаются в единую силу. Грубо говоря, фотон и бозон слабого взаимодействия становятся неотличимы.

Теперь остается втиснуть в эту компанию сильное взаимодействие, но пока получается не очень, уравнения не сходятся, погода не лётная, денег мало и так далее. Для прорыва нужные кое-какие недоказанные явления и допущения. А очень хочется взять и предъявить миру Теорию Великого объединения!

Предполагается, что исторически различия во взаимодействиях стали проявляться по мере развития Вселенной. Когда случился Большой Взрыв — взаимодействие было всего одно, но Вселенная бодренько разлеталась, потихоньку остывала, и взаимодействия начали оформляться в те виды, что мы знаем сейчас. Как три близнеца с возрастом приобретают индивидуальные черты — один остался худым, второй — качок-спортсмен, а третий жрал булки и растолстел.

В общем финальная формула произошедшего ждет своих эйнштейнов и фейнманов — вот уже и коллайдер построили, а гения всё не видно. Читатели наших лекций, мы и вся наука надеемся на вас!

4

Однако Стандартная Модель, разобравшая, что из чего состоит и что откуда берется в физике частиц и взаимодействий, хорошо работала, если бы ее не спрашивали, а что такое масса, которая в Модели принята как сама собой разумеющаяся без всяких объяснений. С энергией, которая эм цэ в квадрате, добавляющей массу объекту, всё понятно, но оставался неучтенный кусочек, который никак не объяснялся, как бы физики не пыжились. Кроме того, эксперименты показали, что в результате распада частиц, скажем, те же электроны предпочитали одно направление полета другому. Это называлось нарушением симметрии и выглядело как большой косяк в мироздании и грозило ядерной физике огромным фейлом, после которого она могла бы и не оправиться.

Для ответа на этот вопрос один особо умный физик по фамилии Хиггс со своими коллегами частично «воскресил» идейки конца XIX века об эфире, который заполняет всё и везде. И он заявил, что на самом деле существует еще одно поле, пронизывающее всю Вселенную вдоль и поперек, имеющее специальный заряд, отличный от нуля (или, как иногда говорят, ненулевой вакуум), от которого всё в мироздании слегка перекашивает.

И вот, значит, откуда берется масса: поле Хиггса мешает кварку или бозону двигаться с ускорением. Степень сопротивления ускорению — и есть масса. Как ложка в жбане с медом. Аналогия весьма некорректная с точки зрения истины, но очень наглядная для обывателя. Некоторые частицы, например, фотоны, не замечают поле Хиггса и преспокойно летят через него без торможения — у них параметры настроены особым образом, и им плевать на «мировой эфир». Поэтому фотоны и некоторые другие частицы — безмассовые. А частицы, которые в силу своего строения взаимодействуют с полем, начинают тупить. И чем сильнее взаимодействуют, тем больше у них масса.