Научный взгляд на устройство вселенной
жүктеу/скачать 8,11 Mb. Pdf көрінісі
|
knocking on
| экранирует
заряд; это значит, что вну- три сверхпроводящего материала электрическое и магнитное поля далеко не распространяются, а силы спадают очень быстро на коротких расстояниях. Квантовая механика и специальная теория относительности утверждают, что расстояние экраниро- вания внутри сверхпроводника есть прямое следствие фотонной массы, которая существует только в сверхпроводящем субстра- те. В этих материалах электрические поля не могут проникать дальше, чем на расстояние экранирования, потому что фотон, 352 МОДЕЛИ, ПРЕДСКАЗАНИЯ И ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ отражаясь от пронизывающих сверхпроводник электронных пар, обретает массу. Механизм Хиггса работает аналогичным образом*. Но вместо электронных пар (несущих электрический заряд), пронизываю- щих вещество, мы говорим здесь о поле Хиггса (несущем слабый заряд), пронизывающем вакуум. А вместо фотона и его массы, экранирующей электрический заряд, речь идет о слабых кали- бровочных бозонах и их массах, экранирующих слабый заряд. Слабые калибровочные бозоны обладают ненулевой массой, по- этому слабое взаимодействие эффективно лишь на очень малых субъядерных расстояниях. Поскольку это единственный непротиворечивый способ объяс- нить существование массы у слабых калибровочных бозонов, физики уверены, что механизм Хиггса в природе действует. И мы считаем его ответственным не только за массы слабых калибровочных бозонов, но и за массы всех вообще элементарных частиц. У нас нет никакой другой непротиворечивой теории, которая позволила бы частицам Стандартной модели, несущим слабый заряд, обладать массой. Вы преодолели очень сложный раздел книги, содержащий не- сколько абстрактных концепций. Представление о механизме Хиггса и поле Хиггса неразрывно связано с квантовой теорией поля и фи- зикой элементарных частиц и далеко от любых явлений, которые человек может хотя бы вообразить. Поэтому позвольте мне еще раз коротко сформулировать некоторые основные положения. Если бы механизма Хиггса не было, мы вынуждены были бы отказаться либо от признания масс элементарных частиц, либо от обоснованных предсказаний, связанных с высокими энергиями. Но и то и другое представляет собой важную часть верной теории. Предлагаемое * Описание сверхпроводимости через фотонную массу дали в 1950 г. В. Л. Гинз- бург и Л. Д. Ландау. Идея генерации массы частиц путем спонтанного нарушения сим- метрии высказана в 1962 г. Филипом Андерсоном. Питер Хиггс в 1964 г. предложил для релятивистских уравнений Гинзбурга — Ландау решение в виде частиц и пред- сказал существование тяжелого скалярного бозона. Аналогичные идеи одновременно выдвинули Браут и Энглерт, Гуральник, Хаген и Киббл. Последующие работы Виктора Попова и Людвига Фаддеева по калибровочным полям, Стивена Вайнберга и Абдуса Салама по теории электрослабого взаимодействия и Герарда ’т Хоофта по перенорми- ровке позволили к середине 1970-х гг. сформулировать то, что сейчас известно как ме- ханизм Хиггса. — Прим. пер. БОЗОН ХИГГСА 353 решение состоит в том, что законы природы предусматривают симметрию, но она может спонтанно нарушаться из-за ненулевой величины поля Хиггса. Нарушение симметрии вакуума позволяет элементарным частицам иметь ненулевую массу. Однако посколь- ку спонтанное нарушение симметрии связано с определенным диа- пазоном энергий (и расстояний), его действие сказывается только при низких энергиях. Речь идет об энергиях, соответствующих мас- сам элементарных частиц, и о более низких энергиях (и, соответ- ственно, о расстояниях, характерных для слабого взаимодействия и бо льших). Для этих энергий и масс действие гравитации прене- брежимо мало, и Стандартная модель (с учетом масс) верно опи- сывает измерения в физике элементарных частиц. В то же время симметрия, предусмотренная законами природы, позволяет строить разумные высокоэнергетические прогнозы. Плюс к тому механизм Хиггса объясняет нулевую массу фотона как результат его невзаимо- действия с пронизывающим Вселенную полем Хиггса. Однако, хотя теоретически все это выглядит последовательно и логично, экспериментальные доказательства изложенных выше идей нам еще только предстоит получить. Даже Питер Хиггс признал важность подобной проверки. В 2007 г. он сказал, что математиче- ские построения кажутся ему очень убедительными, но «если это не подтверждено экспериментально, то это просто игра; все это не- обходимо проверить». Мы считаем предложенную Питером Хиггсом гипотезу верной, а потому ожидаем в самые ближайшие годы инте- реснейших открытий. Доказательства должны появиться на БАКе в виде одной или нескольких частиц; в простейшем варианте дока- зательством стала бы частица, известная как жүктеу/скачать 8,11 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|