Новая теория может объяснить массу Хиггса Страница 1 из 2







Одна из величайших загадок физики может решить «матрасоподобное» аксионное поле, которое пронизывает пространство и время. Трое физиков, сотрудничавших в области залива Сан-Франциско последние три года, разработали новое решение вопроса, который беспокоил их научную сферу более 30 лет. Эту глубокую загадку, с помощью которой приводились в действие эксперименты на мощнейших ускорителях частиц и рождались противоречивые гипотезы мультивселенных, может сформулировать даже ученик младших классов: каким образом магнит поднимает скрепку вопреки гравитационном притяжению всей планеты.

Несмотря на мощь, стоящую за движением звезд и галактик, сила гравитации в сотни миллионов триллионов триллионов раз слабее магнетизма и других микроскопических сил природы. Это несоответствие проявляется в физических уравнениях в абсурдной разнице между массой бозона Хиггса, открытой в 2012 году частицы, которая управляет массами и силами известных других частиц, и ожидаемым диапазоном масс пока еще не открытых гравитационных состояний материи.

В отсутствие доказательств с Большого адронного коллайдера, поддерживающих любую из ранее предложенных теорий, которые объяснили бы эту нелепую иерархию масс — в том числе соблазнительно элегантную «суперсимметрию» — многие физики начали сомневаться в самой логике законов природы. Нарастает беспокойство, что наша Вселенная может быть случайным, скорее странным нагромождением среди бесчисленного числа других возможных вселенных — и это означает конец поискам последовательной теории природы.

В этом месяце БАК начал долгожданную работу во втором запуске с почти удвоенной операционной энергией, продолжая поиск новых частиц или явлений, которые решили бы проблему нашей иерархии. Однако вполне реальна возможность того, что за углом не будет никаких новых частиц, и физики-теоретики встретят свой «кошмарный сценарий». Также это заставит их задуматься.







Дэвид Каплан

«Именно в моменты кризиса рождаются новые идеи», — говорит Жан Джудис, теоретический физик частиц из лаборатории CERN возле Женевы, где находится БАК.

Новое предложение предлагает возможный выход. Троица ученых «супер взволнована», говорит Дэвид Каплан, 46-летний физик-теоретик из Университета Джона Хопкинса в Балтиморе, который разработал эту модель с Питером Грэмом, 35 лет, из Стэнфордского университета и Сарджитом Радженраном, 32 лет, из Калифорнийского университета в Беркли.

Их решение прослеживает иерархию между гравитацией и другими фундаментальными силами обратно к взрывному рождению космоса, когда, по мнению ученых, две переменных, развивавшихся в тандеме, внезапно намертво остановились. В этот момент гипотетическая частица «аксион» заперла бозон Хиггса в его нынешней массе, намного ниже гравитационных масштабов. Аксион появился в теоретических уравнениях еще в 1977 году и, скорее всего, существует. Пока что не обнаружили ни одного аксиона, но ученые считают, что аксионы могут быть так называемыми «релаксионами» (от relax — расслабляться), решая проблему иерархии путем «расслабления» значения массы Хиггса.

«Это очень, очень умная идея, — говорит Раман Сундрум, физик-теоретик из Университета Мэриленда, не принимавший участия в ее разработке. — Возможно, именно так в некоторой степени устроен мир».

В течение нескольких недель после того, как работа появилась в Сети, образовалась «новая площадка», заполнившаяся исследователями, которые хотели изучить слабые стороны идеи и в целом пощупать ее, говорит Натаниэль Крейг, физик-теоретик из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре.

«Все это кажется чертовски простой возможностью, — говорит Раджендран. — Мы не пытаемся прыгнуть выше головы. Это просто хочет работать».

Однако ряд экспертов отмечает, что в своей нынешней форме эта идея не лишена недостатков, которые необходимо тщательно продумать. И даже если она переживет эту критику, могут потребоваться десятки лет, чтобы проверить ее экспериментально.

Неестественный баланс

При всем ажиотаже, который окружал открытие бозона Хиггса в 2012 году, завершившего Стандартную модель физики частиц и принес Питеру Хиггсу и Франсуа Энглерту Нобелевскую премию по физике 2013 года, это открытие стало небольшим сюрпризом; существование частицы и измеренная масса в 125 ГэВ согласовались с годами косвенных доказательств. Однако не это оставило экспертов БАК в недоумении. Не было ничего, что могло бы примирить массу Хиггса с предсказанным масштабом массы, связанной с гравитацией, который лежит за пределами экспериментально достижимых показателей на 10 000 000 000 000 000 000 ГэВ.



  • 217
  • 20/09/2016


Поделись



Подпишись



Смотрите также

Новое