Теория электрослабого взаимодействия

В теории электрослабых сил осталось много темных мест, например, непонятно, почему массы частиц именно такие, какими мы их наблюдаем, почему они разные и с трудом подчиняются каким-либо закономерностям. Не везде теория красиво стыкуется с данными из космологии и астрофизики. Тем не менее эта модель была многократно проверена экспериментально и прошла столько испытаний, что на сегодняшний день в физике нет достойных альтернатив, которые можно было бы ей противопоставить.

В последнее время ученые разрабатывают варианты механизма спонтанного нарушения симметрии без введения хиггсовских полей — на случай, если бозоны во время эксперимента так и не появятся. Ведь любые математические построения должны опираться на опыт, а иначе физика перестанет описывать реальность.

Теория электрослабого взаимодействия пасует и перед вопросом о массе самого бозона. А ведь экспериментаторам нужно знать хотя бы приблизительно тот промежуток энергий, в котором нужно искать злополучную частицу. Чтобы получить это энергетическое окно, ученые комбинируют выводы теории и экспериментальные данные.

БОЗОН — ЗТО ВЕСЬМА ШИРОКОЕ ПОНЯТИЕ. К БОЗОНАМ ОТНОСЯТСЯ ФОТОНЫ, МЕЗОНЫ И МЕЗОННЫЕ РЕЗОНАНСЫ, ВСЕ ИХ АНТИЧАСТИЦЫ, ФОНОНЫ [КВАНТЫ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ АТОМОВ КРИСТАЛЛА) И ДАЖЕ ГИПОТЕТИЧЕСКИЕ ГРАВИТОНЫ.

Нижнюю границу промежутка уже несколько лет подвигают вверх экспериментаторы: они отсекают те энергии, при которых провели достаточное количество измерений, но ничего не обнаружили. Данные, полученные во время последних экспериментов LEP’a с вероятностью в 95 % говорят о том, что масса искомой частицы не меньше 114,4 ГэВ.

Чтобы получить ограничение сверху, ученые анализируют экспериментальные измерения величин, которые в теории тесно связаны с бозоном. Например, масса бозона Хиггса сильно зависит от масс бозонов-переносчиков слабого взаимодействия, поэтому каждый новый эксперимент, связанный с наблюдением этих частиц, дает нам дополнительные сведения о потерянном бозоне. По данным того же LEP, искомая частица не массивнее, чем 196 ГэВ. А буквально недавно физики из лаборатории Ферми, работающие на ускорителе «Тэватрон», сообщили о том, что в области от 160 до 170 ГэВ с 95 %-й вероятностью бозон Хиггса обнаружить не удастся.

Гипотетическое поле Хиггса в своих проявлениях сильно отличается от привычных на полей, с которыми мы сталкиваемся каждый день.

Например, нам кажется очевидным, что система, в которой поля нет, обладает меньшей энергией, чем система, в которой оно есть. А так как любая система стремится в состояние с минимальной энергией (например, на нашей планете все предметы стремятся упасть вниз), значит, она пытается любыми способами избавиться от присутствующих в ней полей.

В случае поля Хиггса это не совсем верно. Система находится в наиболее выгодном состоянии только тогда, когда в ней присутствует равномерное поле определенной величины. Вот почему ученые предполагают, что вся Вселенная пронизана этим гипотетическим полем.

А еще в теории ничего не говорится о возможном количестве полей Хиггса. Мы говорили об одном поле, потому что обычно для начала ученые рассматривают самые простые случаи модели и чаще всего эти случаи достаточно хорошо описывают реальность. Но с полем Хиггса, которое еще не было обнаружено при эксперименте, все может сложиться иначе.
Интересно, как отреагирует деятельная общественность, так взволнованная сведениями об одном бозоне, если узнает, что их может быть еще и несколько?

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: