Цифровой журнал «Компьютерра» 2012 № 49 (149) - [3]

Правда, если бы было симметрично, то нас бы не было: материя и антиматерия проаннигилировали бы, и остались бы одни фотоны.

- Что теперь изменится, когда мы нашли бозон Хиггса? Например, мы измерим его параметры, и это позволит нам предсказать или рассчитать какое-нибудь новое явление? Или просто убедились в том, что он есть, и всё?

- Стандартной модели требовался хиггсовский бозон, но не было предсказания его массы. В минимальном варианте хиггсовское поле описывается двумя параметрами, и только один был известен из масс W и Z бозонов. Теперь стала известной масса Хигсса, то есть найден второй параметр. Но вряд ли природа устроена так просто! Наверняка это только начало изучения того скалярного поля (а их может быть не одно), которое придает массы элементарным частицам. Вообще, это удивительно, что открыли хиггсовский бозон. Год с небольшим назад уже ожидали сигнала Хиггса, а его всё не было.

Дирекция ЦЕРНа уже отрабатывала с физиками вариант, что говорить налогоплательщикам, если хиггсовского бозона не будет обнаружено (или вообще ничего на LHC не откроют). Хиггсовский механизм — это только один из возможных вариантов, были и другие.

- Обнаружение бозона Хиггса — самый громкий результат. А какие ещё есть интересные события/наблюдения/открытия, сделанные на LHC?

Пока на LHC только один результат высшего класса — это хиггсовский бозон. Есть некоторые интересные предварительные результаты с детектора LHCb, касающиеся CP-несохранения. Надо ещё разбираться, возможно, это выльется в крупное открытие. Имеются интересные результаты в ион-ионных столкновениях. Там изучается кварк-глюонная плазма, из которой когда-то состояла Вселенная.

- На LHC ведь не кончается физика элементарных частиц. Есть ещё, например, коллайдер ILC. Какое Вы предложили для него решение по гамма-гамма-встречным пучкам?

- Да, я уже говорил о линейных коллайдерах. Быть или не быть и на какую энергию, зависит от того, что откроют на LHC. ILС — International Linear Collider — это сверхпроводящий линейный коллайдер на энергию до 500-1000 ГэВ. Ещё есть проект теплого линейного коллайдера CLIC (Compact Linear Collider) с более высоким темпом ускорения. На нём можно будет достичь энергии 3000 ГэВ.

Длина обоих коллайдеров около 50 км. Существенным отличием линейных коллайдеров от циклических (кольцевых) является однократное использование разогнанных пучков электронов и позитронов. Просто их невозможно развернуть из-за излучения при повороте. Эта особенность позволяет превратить линейный коллайдер в гамма-гамма (фотон-фотонный) коллайдер с примерно такими же энергией и светимостью. Эту идею я предложил тридцать лет назад, и сейчас фотонный коллайдер рассматривается как естественное дополнение к линейному коллайдеру. В фотонном коллайдере сначала разгоняются навстречу электроны, а затем на расстоянии порядка 1 мм от места встречи их облучают мощным лазером.

При комптоновском рассеяния отраженный лазерный фотон забирает почти всю энергию у электрона (оптимально 80 процентов). Число таких фотонов примерно равно числу электронов в исходном пучке, и движутся они в том же направлении, в место встречи, куда были сфокусированы электроны. Получаются встречные фотон-фотонные или фотон-электронные столкновения.

В фотон-фотонных столкновениях может рождаться всё то же, что и в электрон-позитронных столкновениях, но по-другому. Например, два фотона переходят в один хиггсовский бозон, притом количество рождённых хиггсовских бозонов будет примерно таким же, как и в e⁺e^- столкновениях.

- Так можно ли сказать, что с открытием хиггсовского бозона мы поняли, почему тела имеют массу?

- Этот заключительный вопрос очень важен. Всё не совсем так. Хиггсовский механизм придает массы элементарным частицам: кваркам, лептонам, бозонам. Однако масса обычной материи, состоящей, в основном, из протонов и нейтронов, только на 2 процента обусловлена хиггсовским скалярным полем. Дело в том, что масса кварков, находящихся в протоне, составляет всего 2 процента от массы протона. А откуда взялась остальная масса? Масса ядра, например, меньше, чем масса составляющих его протонов и нейтронов. Так называемый дефект массы является источником ядерной энергии.

А для протона всё наоборот. Как же так? Вопрос очень непростой. Сначала рассмотрим один пример. Фотоны, как известно, имеют нулевую массу. Однако если ими наполнить ящик, то ящик с фотонами будет иметь массу, равную энергии всех фотонов, делённую на скорость света в квадрате. В протоне, правда, всё не так и намного сложнее. Рискну сформулировать, оперируя не совсем понятными словами. Итак, вакуум совсем не пустой. В нём постоянно рождаются и исчезают виртуальные частицы, это следует из квантовой механики. Имеются флуктуации глюонного поля, рождаются и исчезают кварк-антикварковые пары.

Так вот, глюонное поле действует на кварки и антикварки, меняет направление их движения, приводя к их эффективному взаимодействию, за счет которого кварк-антикварковая пара становится одной частицей, бозоном, и образуют кварк-антикварковый конденсат. Это похоже на куперовские пары в сверхпроводнике.