Книга Бытия. Общая история происхождения - [28]

Наконец, в последние годы появилась еще одна гипотеза. Возможно, все определила некая особенность, возникшая как раз тогда, когда бозон Хиггса вышел на середину сцены, чтобы нарушить симметрию, царившую в первоначальной Вселенной. Чуть большей его склонности к связям с частицами, чем с античастицами, могло хватить, чтобы образовалась материальная Вселенная, наблюдаемая нами.

Но появляются и другие гипотезы. О том, что асимметрия возникла именно из-за того, как проходил фазовый переход. Из-за скорости, с которой он происходил, локальная аномалия могла стать общим свойством новой системы, и этот момент стал бы точкой бифуркации. И наша материальная Вселенная открыла бы дорогу материи, обеспечив ей решающее превосходство над антиматерией.

Для подробного изучения подобных явлений потребовалось бы произвести десятки миллионов бозонов Хиггса и точно измерить все их характеристики, чтобы найти все возможные аномалии. Это те самые исследования, которые сейчас ведутся на Большом адронном коллайдере, для чего на нем понемногу увеличивается энергия и производится больше столкновений. Но может случиться, что для понимания происшедшего понадобится другой, более мощный ускоритель: пригодный для получения таких высоких энергий, чтобы всколыхнуть поле Хиггса, реконструировать все возможные варианты того судьбоносного фазового перехода, изучить его поведение в условиях, далеких от благостного равновесия, в котором оно покоится на протяжении миллиардов лет.

Глубочайшая из симметрий

Под именем суперсимметрии скрывается в действительности целое семейство теорий, объединенных гипотезой о том, что у всякой известной частицы есть суперсимметричный партнер, то есть еще одна частица, во всем с ней схожая, но только намного более тяжелая и с другим спином, отличающимся на ±1/2. Для обычных фермионов с полуцелым спином (1/2) суперпартнерами должны быть суперсимметричные бозоны с целым спином (0 или 1), а партнеры обычных бозонов – суперсимметричные фермионы. В супермире фермионы переносят взаимодействия, а из бозонов строится материя.

Теория предсказывает, что и эта высшая форма симметрии должна была нарушиться в первые мгновения после Большого взрыва. Другими словами, суперсимметричные частицы населяли раскаленную первичную Вселенную в равных пропорциях с обычной материей. Но быстрое охлаждение, вызванное расширением, вызвало вымирание массы. Лишенные возможности выжить, они почти немедленно распались на частицы обычной материи, и сейчас их нигде не осталось.

На самом деле могли быть и исключения. Теория предсказывает, что могли существовать суперсимметричные стабильные частицы, которые не распадаются ни на что. Эти тяжелые частицы, участвующие только в слабых взаимодействиях, могли бы собираться в огромные агломераты с очень сильным гравитационным полем. Если бы это было так, нам стало бы понятно происхождение темной материи, удерживающей как целое галактики и скопления галактик. Эти огромные агломераты стабильных суперсимметричных частиц могли бы быть реликтовым остатком той ранней эпохи, когда суперсимметричная материя доминировала во Вселенной.

Очарование СУСИ – под таким акронимом собраны все суперсимметричные теории (здесь СУ означает “супер”, а СИ – “симметричный”) – состоит еще и в том, что из этих теорий появляется более простой сценарий объединения фундаментальных взаимодействий и в нем также есть особое место для бозона Хиггса. Частица, открытая в 2012 году, может в действительности оказаться лишь первой из целого семейства “супер-Хиггсов”, и тогда суперсимметрия поможет нам лучше понять, откуда берется его масса в 125 ГэВ. Виртуальные суперсимметричные частицы, сооружая вокруг него что-то вроде непробиваемого панциря, защищали бы его от нестабильности, присущей бозону с такой массой из-за квантовых эффектов.

Но для подтверждения теории недостаточно, чтобы она была элегантной и пользовалась популярностью среди физиков-теоретиков. Необходимо также, чтобы эти странные частицы были обнаружены в данных каких-нибудь экспериментов, а этого-то пока и не произошло. Так что может еще выясниться, что эта теория ошибочна. Тем не менее суперсимметричные частицы могут быть и такими тяжелыми, что мы не сумеем их обнаружить даже с помощью Большого адронного коллайдера. В этом случае мы могли бы заметить их присутствие благодаря их виртуальным эффектам. Сверхмассивные частицы могут витать подобно призракам вокруг известных частиц и воздействовать на них в соответствии с механизмами Стандартной модели. Наши детекторы были бы способны регистрировать возникающие аномалии, давая резонные основания претендовать на “косвенное” открытие новой физики.

Так что охота на суперсимметрию ведется по нескольким направлениям сразу. Увеличение энергии Большого адронного коллайдера, выросшей к 2015 году до 13 ТэВ, дает надежду на поимку этих массивных частиц, которым до сих пор удавалось от всех успешно ускользать. В настоящее время родственников бозона Хиггса ищут в области энергий, уже исследованных для скалярных полей Стандартной модели. Но сделанного до сих пор недостаточно, потому что ищутся частицы с сильно отличающимися характеристиками. Представители суперсимметричной родни бозона Хиггса рождаются и распадаются особым образом, для них нужно разработать специальную стратегию. Кроме того, для их поиска нужен большой объем данных, так как это должны быть частицы, которые сложнее произвести и которые реже регистрируются.