Существуют ли в космосе бозоны Хиггса?

Рис. 1. Симуляция столкновения частиц в Большом адроном коллайдере, самом большом в мире ускорителе частиц. При столкновении двух протонов происходит энергетический взрыв, генерирующий новые уникальные частицы.

Ученые-физики с Большого адронного коллайдера (БАК), ускорителя частиц (район Женевы, Швейцария), сообщают, что практически обнаружили редчайшую элементарную частицу, известную как бозон Хиггса. Но после стольких лет исследований, потраченных на создание искусственных условий для получения частицы, возникает вопрос об оправданности затраченных усилий. Возможно, проще было бы организовать поиски бозона Хиггса в природе, скажем, в космосе.

По мнению первого автора книги «The Higgs Hunter's Guide» (Basic Books, 1990), профессора Калифорнийского университета в Девисе, Джона Гуниона, бозоны постоянно рождаются в разных частях космоса. Квантовые флуктуации – мгновенные всплески энергии из ниоткуда, допускаемые законами квантовой механики, провоцируют спонтанное возникновение пар частиц из вакуума. Далее частицы самоуничтожаются. Поскольку эти сущности Хиггса весьма энергоемки, по правилам квантовой механики они не могут существовать очень долго. Чтобы их обнаружить, необходимо время меньше одной триллионной части одной триллионной секунды. Редкость квантовых флуктуаций подтверждает Гордон Кейн, соавтор книги и профессор физики в Мичиганском университете.

Кроме необычных квантовых эффектов в космосе существует ряд других событий, создающих бозоны Хиггса. Например, черные дыры генерируют бозоны в приграничных территориях. Специальный детектор мог бы их зафиксировать, если бы не был моментально поглощен дырой.

Взрываясь, сверхновые звёзды порождают потоки частиц, движущихся со скоростью, достаточной для создания бозонов Хиггса. Но проблемы с их обнаружением не менее серьёзны, чем в случае с черной дырой.

С бозонами Хиггса связан еще один серьезный вопрос: почему эти сущности, привлекающие так много внимания со стороны науки, не существуют везде и всё время, ведь они пронизывают своей массой все другие частицы во вселенной? Другими словами, если во мне нет бозонов, почему я вешу больше нуля граммов?

Крейг Блокер, физик из университета Брандейса, занимающийся поиском бозонов Хиггса, говорит, что вопрос связан с квантовой механикой. По квантовой теории, все частицы относятся к какому-либо полю, то есть фотоны принадлежат электромагнитному полю, а бозоны Хиггса – к полю Хиггса. Для каждого поля характерно постоянство во времени, но чтобы увидеть сами частицы, необходима стимуляция этого поля определенным количеством энергии. У квантовых флуктуаций, сверхновых звезд и черных дыр ее достаточно. Но они расположены слишком далеко, что делает изучение бозонов Хиггса возможным только в условиях БАК.