скаляр
*,
с которым мы когда-либо сталкивались. В отличие от
векторных
ча-
стиц, таких как кварки и калибровочные бозоны, скаляры, то есть
частицы с нулевым спином, остаются неизменными при вращении
или при движении относительно них вашей системы отсчета. До сих
пор единственными частицами с нулевым спином оставались свя-
занные состояния кварков, которые сами по себе обладают ненуле-
вым спином. Мы не можем утверждать, что скаляр Хиггса существу-
ет, пока он не появится и не оставит в детекторе видимых следов.
После того как мы обнаружим (если обнаружим, конечно)
бозон Хиггса и убедимся в его существовании, нам захочется по-
знакомиться с его свойствами. Самое важное неизвестное — его
масса. Важно узнать также о том, как и при каких условиях он
распадается. Ожидаемые параметры нам известны, но нужно
экспериментально определить, согласуются ли реальные данные
с предсказанными. Это поможет нам понять, верна ли простая тео-
рия, описывающая поле Хиггса, или это лишь часть более сложной
теории. Измерив свойства бозона Хиггса, мы сможем заглянуть
за пределы Стандартной модели.
К примеру, если бы за нарушение электрослабой симметрии
отвечало два поля Хиггса, а не одно, этот факт серьезно изме-
* Скаляр (от лат. scalaris — ступенчатый) — величина, каждое значение которой
может быть выражено одним (действительным) числом. Примерами скаляров являют-
ся длина, площадь, время, масса, плотность, температура и т. п. —
Прим. ред.
БОЗОН
ХИГГСА 365
нил бы наблюдаемые взаимодействия бозона Хиггса. В других
моделях частота рождения бозона Хиггса может оказаться отлич-
ной от ожидаемой. А существование других частиц, заряженных
относительно взаимодействий Стандартной модели, могло бы по-
влиять на относительную частоту различных вариантов распада
бозона Хиггса.
Это приводит нас еще к одной причине изучать бозон Хиг-
гса — мы пока не знаем, как именно реализуется механизм Хиг-
гса. В простейшей модели — той самой, что излагалась до сих пор
в этой главе — экспериментальным сигналом должен служить
один бозон Хиггса. Хотя мы уверены, что за массы элементарных
частиц отвечает механизм Хиггса, мы пока не знаем точно, какой
набор частиц участвует в его реализации. Большинство ученых
до сих пор считают, что мы, скорее всего, обнаружим легкий бозон
Хиггса. Если так и произойдет, это открытие станет важным под-
тверждением важной идеи.
Но в альтернативных моделях фигурирует более сложный сек-
тор Хиггса, позволяющий сделать больше проверяемых прогно-
зов. К примеру, модели суперсимметрии, речь о которых пойдет
в следующей главе, предсказывают существование в этом секторе
не одной, а нескольких частиц. При этом сам бозон Хиггса тоже
предполагается обнаружить, но его взаимодействия будут отли-
чаться от тех, которые предсказывает модель с одной частицей
Хиггса. К тому же остальные частицы сектора Хиггса могли бы
дать нам собственные интересные данные, если, конечно, они
достаточно легкие и их можно получить.
Некоторые модели даже предполагают, что фундаментальный
скаляр Хиггса не существует, а механизм Хиггса реализуется более
сложной частицей, причем не фундаментальной; сторонники этой
модели считают, что эта частица представляет собой скорее связан-
ное состояние других, более элементарных частиц — вроде спарен-
ных электронов, придающих в сверхпроводящем материале массу
фотону. Если дело обстоит именно так, то сложная частица Хиггса
должна оказаться удивительно тяжелой, а по параметрам взаимо-
действия отличаться от любого фундаментального бозона Хиггса.
В настоящее время эти модели не пользуются особой популярно-
366 МОДЕЛИ,
ПРЕДСКАЗАНИЯ
И ОЖИДАЕМЫЕ
РЕЗУЛЬТАТЫ
стью, потому что их трудно согласовать со всеми имеющимися экс-
периментальными данными. Тем не менее их тоже надо проверить.
ПРОБЛЕМА ИЕРАРХИИ
В ФИЗИКЕ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ
Надо сказать, что бозон Хиггса — лишь верхушка айсберга. Ка-
ким бы интересным он ни был, его получение вовсе не является
единственной целью ученых. Возможно, главный повод изучать
масштаб слабого взаимодействия заключается в том, что никто
не считает хиггс единственной неизвестной величиной. Физики
предполагают, что бозон — лишь один из элементов гораздо более
сложной модели, которая сможет многое рассказать нам о при-
роде вещества и пространства.
Дело в том, что бозон Хиггса — единственная ниточка, веду-
щая нас к решению другой громадной загадки, известной как
Достарыңызбен бөлісу: |