Tweeter button Facebook button Youtube button

Бозон Хиггса и Стандартная модель - путь в никуда

09/10/2013
By

print

Питер Хиггс. Фото Claudia Marcelloni/CERN

Питер Хиггс. Фото Claudia Marcelloni/CERN

За сегодняшними нобелевскими торжествами скрывается растущая обеспокоенность в рядах физиков. Открытие бозона Хиггса — это несомненный триумф, однако многие отмечают, что оно ничуть не приблизило нас к ответам на самые тревожные и непростые вопросы фундаментальной науки, пишет Гарри Клифф, физик Кембриджского университета.

Нобелевская премия по физике за 2013 год присуждена Франсуа Энглеру (François Englert) и Питеру Хиггсу (Peter Higgs) за работу по объяснению того, почему элементарные частицы обретают массу. Эти ученые предсказали существование элементарной частицы бозон Хиггса, что было подтверждено в ходе экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРНе (Европейский центр ядерных исследований).

Один известный физик заявил, что его "совершенно не порадовало открытие бозона Хиггса". Довольно нетипичная реакция, однако это открытие грозит закрыть целую главу в физике 20-го века, не дав при этом и намека на то, как приступить к написанию следующей.

До июля прошлого года, когда работавшие на Большом адронном коллайдере физики объявили о своем открытии, бозон Хиггса оставался последним недостающим звеном Стандартной модели в физике элементарных частиц, которая с поразительной точностью описывает все частицы, составляющие наш мир. Стандартная модель блестяще выдержала все испытания и эксперименты, которым ее подвергали, и тем не менее в ней остаются некоторые вызывающие большое смущение прорехи.

По данным астрономических измерений, описанная Стандартной моделью материя, из которой состоят звезды, планеты, да и мы сами, в конце концов, является лишь ничтожно малой частью Вселенной. Мы как тонкий слой пены, плавающей на поверхности невидимого океана темной материи и темной энергии, о которых нам почти ничего не известно.

Еще хуже то, что согласно Стандартной модели, мы вообще не должны существовать. Теория говорит о том, что после Большого взрыва равные количества материи и антиматерии должны были уничтожить друг друга, создав во Вселенной абсолютную пустоту.

В связи с этим возникают солидные научные основания для сомнений в том, что Стандартная модель — это конец истории, когда речь идет о законах физики. Но есть и другой, эстетический принцип, заставляющий многих физиков сомневаться в полноте этой модели. Это принцип "естественности".
Стандартную модель считают очень "неестественной" теорией. В ней большое количество различных частиц и сил, многие из которых кажутся лишними, и кроме того, в этой модели очень ненадежный баланс. Если хотя бы немного изменить любую из 20 с небольшим цифр, составляющих эту теорию, то мы сразу обнаружим, что живем во Вселенной без атомов. Столь призрачная настройка равновесия тревожит многих физиков, и у них возникает впечатление, что Вселенная была организована как раз таким образом, чтобы в ней могла существовать жизнь.
Бозон Хиггса дает нам один из худших случаев такой неестественной точной настройки. Неожиданным открытием 20-го века стало то, что пустое пространство на самом деле отнюдь не пустое. В действительности вакуум представляет собой кипящий суп из невидимых "виртуальных" частиц, которые то появляются, то исчезают.

Согласно общепринятой точке зрения, когда бозон Хиггса проходит через вакуум, он взаимодействует с этим супом из виртуальных частиц, и такое взаимодействие увеличивает его массу до совершенно невероятных значений. Она может стать в сотни миллионов миллиардов раз больше той, что была измерена на Большом адронном коллайдере.

Теоретики попытались укротить непослушную массу бозона Хиггса, предложив расширить Стандартную модель. Самым популярным стал тезис о "суперсимметрии", которым вводится понятие частиц-суперпартнеров обычных частиц, гораздо более тяжелых по сравнению с обычными частицами Стандартной модели. Эти суперчастицы сводят на нет эффект виртуальных частиц в вакууме, уменьшая массу бозона Хиггса до разумных значений и устраняя необходимость какой бы то ни было неприятной точной настройки.

У гипотезы суперсимметрии есть и другие черты, сделавшие ее популярной среди физиков. Пожалуй, самое привлекательное в ней то, что одна из суперчастиц дает изящное объяснение таинственной темной материи, которая составляет около четверти Вселенной.

Хотя открытие бозона Хиггса выдвигалось в качестве главного довода в пользу строительства Большого адронного коллайдера длиной 27 километров, большинство физиков на самом деле ждали от него чего-то нового. Сам Хиггс сказал в прошлом году вскоре после открытия бозона: "Бозон Хиггса — это еще не самое интересное, что ищет БАК".

Но пока коллайдер ничего не нашел

Если суперсимметрия — это действительно главная причина малой массы бозона Хиггса, то суперчастицы должны появляться на таком энергетическом уровне, который гораздо выше уровня обнаружения бозона на Большом адронном коллайдере. То, что он ничего не обнаружил, уже привело к исключению многих популярных форм суперсимметрии.

По этой причине некоторые теоретики полностью отказались от принципа естественности. В одной относительно новой модели, известной под названием "расщепленная суперсимметрия", признается точная настройка в массе бозона Хиггса, но отрицаются другие свойства суперсимметрии, такие как частица темной материи.

Это может показаться несущественным отличием, однако последствия для природы нашей Вселенной здесь огромны. Суть аргументации сводится к тому, что мы живем в точно настроенной и выверенной Вселенной, потому что она одна из бесконечного множества других, очень разных вселенных, у каждой из которых свои физические законы. Фундаментальные константы природы являются таковыми, потому что если бы они различались, то атомы не смогли бы сформироваться — а следовательно, не было бы и нас с нашими вопросами.

Ни БАК, ни живая легенда Стивен Хокинг, не могут ответить на многие вопросы физики элементарных частиц. Фото CERN

Ни БАК, ни живая легенда Стивен Хокинг, не могут ответить на многие вопросы физики элементарных частиц. Фото CERN


Этот относящийся к человеку и к человечеству довод отчасти вызван развитием теории струн, которая может быть "Теорией Всего". Она предполагает существование огромного множества (примерно 10 500) различных вселенных с разными законами физики. (Столь большое количество вселенных зачастую дает повод для критики теории струн, которую порой насмешливо называют "теорией всего прочего", поскольку никто пока не нашел решения, соответствующего той Вселенной, в которой живем мы.) Тем не менее, если модель расщепленной суперсимметрии соответствует действительности, то отсутствие новостей с БАК может косвенно свидетельствовать о существовании той самой мультивселенной, о которой говорит теория струн.

Все это не предвещает ничего хорошего Большому адронному коллайдеру. Если битва за естественность проиграна, то нет никаких оснований для появления в ближайшие годы новых частиц. Некоторые физики настаивают на строительстве нового коллайдера, который должен быть в четыре раза длиннее и в семь раз мощнее, чем действующий.

С помощью этого коллайдера-монстра данный вопрос можно будет решить раз и навсегда. Но трудно себе представить, как можно получить зеленый свет на его строительство, особенно если БАК так и не найдет ничего, кроме бозона Хиггса.

Итак, мы оказались на важном перепутье в физике элементарных частиц. Возможно, когда БАК в 2015 году опять заработает, он откроет новые частицы, принцип естественности сохранит свое существование, а физики сохранят свою работу. Основания для оптимизма есть. В конце концов, мы знаем, что должно существовать нечто новое, объясняющее темную материю, и есть немало шансов на то, что БАК это нечто отыщет.

Но вдруг БАК ничего не найдет? Тогда бозон Хиггса может стать лебединой песней физики элементарных частиц, последней частицей из эпохи ускорителей. Это весьма тревожная перспектива для экспериментаторов, но такой результат может привести к колоссальным изменениям в наших представлениях о Вселенной и о нашем месте в ней.

Источник tut.by

Tags: , , , , , , ,

5 Responses to Бозон Хиггса и Стандартная модель - путь в никуда

  1. Алексеев Борис Владимирович on 14/10/2013 at 14:25

    ТЕМНАЯ МАТЕРИЯ НЕ СУЩЕСТВУЕТ.
    Причина появления этого артефакта в физике состоит в тотальном переупрощении статистической теории неравновесных процессов.Именно - все ЛОКАЛЬНЫЕ статистические теории неравновесных процессов неверны В ПРИНЦИПЕ (см. теоремы Белла). Применение методов нелокальной физики в астрофизике ликвидирует проблему.
    ЛИТЕРАТУРА:
    Alexeev B.V. To the Theory of Galaxies Rotation and the Hubble Expansion in the Frame of Non-Local Physics. Journal of Modern Physics, V. 3, N 29A, 1103 – 1122, (2012), doi:10.4236/jmp.2012.312239 Published Online December 2012 (http://www.SciRP.org/journal/jmp).
    Alexeev B.V. Application of the Non-Local Physics in the Theory of Gravitational Waves
    and Big Bang. Special issue on “The Black Hole, the Big Bang and Modern Physics” Journal of Modern Physics (JMP) Vol.4 No.7A, July, 2013.
    МОНОГРАФИИ
    Alexeev B.V. Generalized Boltzmann Physical Kintetics. Elsevier. 2004.
    Алексеев Б.В. Нелокальная физика. Нерелятивистская теория, - Издательство Lambert, 2011. 499с.
    Алексеев Б.В., Овчинникова И.В. Нелокальная физика. Релятивистская теория. – Saarbrücken: Lambert, 2011. 406 с.
    Проф. Алексеев Б.В.
    зав. кафедрой физики МИТХТ имени М.В. Ломоносова,
    руководитель Центра теоретических основ нанотехнологий

  2. Boris Vladimirovich Alexeev on 02/11/2015 at 05:53

    Я, профессор Алексеев Борис Владимирович, намерен несколько дополнить мой предыдущий комментарий.
    В последние годы ситуация в фундаментальной физике приобрела беспрецедентный характер. Сложилось мнение, что 96% материи и энергии во Вселенной неизвестного происхождения. Но даже это не было бы столь удручающим фактом, если бы не убеждение, что эта темная материя и темная энергия не диагностируемы, и лишь по косвенным влияниям на космические объекты можно судить о существовании темной материи и темной энергии.
    Я утверждаю, что тупиковая ситуация существует не в физической кинетике вообще, а в локальной физической кинетике. На самом деле:
    1. Никакой темной материи не существует. Это лишь артефакт, порожденный переупрощениями, так называемого, локального описания физических процессов.
    2. Для того, чтобы доказать это утверждение необходимо было создать единую теорию материи. Эта задача была поставлена Эйнштейном, но не была им решена.
    3. Такая теория создана и опубликована мною в виде монографий (Boris V. Alexeev “Generalized Boltzmann Physical Kinetics”, Elsevier, 2004г. 368 стр.) и (Boris V. Alexeev “Unified Non-Local Theory of Transport Processes”, Elsevier, 2015г., 644 стр.). Издательство Elsevier - старейшее в мире издательство научной литературы, которое в 1638 году опубликовало первую в мире монографию по физике – монографию Галилея.
    4. Указанные исследования привели к созданию нелокальной физики. Результаты исследований опубликованы мною в ведущих мировых изданиях, признаны в мире. В указанной монографии 2015 года решена проблема эволюции антиматерии после Большого взрыва.
    5. Нет ничего более практичного, чем хорошая теория. Скажем, строгая теория турбулентности или теория шаровой молнии являются лишь глубокими частными случаями нелокальной физики.
    6. Прорывные технологии 21 века будут основаны на нелокальной физике.
    Алексеев Борис Владимирович
    Заслуженный деятель науки и техники РСФСР

  3. владимир кишкинцев on 07/07/2018 at 23:14

      Эксперименты Чернецкого, Галкина проведённые в МАИ представляется возможным пока объяснить только с помощью ТЗЭССогласно данным объяснениям электрическая искра создаёт дополнительную энергию за счёт разрушения электронов. Сведениями о том, что земной запас электронов восполним нет и никто эту проблему детально изучать не хочет. В результате не ясно в каких пределах допустимо уничтожение электронов. Так что отказ в размещении материалов по ТЗЭС это преступление перед человечеством. В,Кишкинцев 

  4. владимир кишкинцев on 02/09/2018 at 12:28

    В экспериментах преподавателей МАИ Чернецкого - Галкина, проведённых еще в конце 70-х прошлого века электрическая искра генерирует дополнительную  энергию. Это наблюдается наглядно и при электросварке. Объяснить таковое можно, только за счёт распадов электронов на электростатические антиструктуры, являющиеся переносчиками электрического тока. Электроны обладают для микромира серьёзной массой и выполнять функции переносчиков энергии в проводниках не могут.  В том, что наблюдается распад электронов подтверждают ещё три  подобных эксперимента, с электронными лучами в вакууме. Так что пора править учебники и начать выяснять восполним и за счёт чего, и в каких пределах земной запас электронов. По состоянию на сегодня известно только, что электроны и позитроны можно создавать из мощных лазерных лучей и гамма фотонов. Если это так, то человечеству грозит электронный голод и пора запрещать электросварку, плюс даже  в комнатные выключатели устанавливать индуктивности, чтоб не было искры.  Атмосферные капризы погоды, настойчиво указывают, что микромир требует уважения, и что человечество перешагнуло допустимый предел по уничтожению электронов. Я много читаю думаю на эту тему, и допускаю, что восстановление атмосферного запаса электронов может осуществляться только с восполнением растительностью земного запаса по кислороду. Однако, если это действительно так, то этого недостаточно. для удовлетворения всё возрастающих потребностей человечества.  Проверить каких пределах разрушаются электроны мне кажется проще всего проведя эксперименты в космосе,  ведь  там научились пользоваться электросваркой.Электроны кстати могут иметь и изотопы.

  5. владимир кишкинцев on 25/09/2018 at 19:58

     О существовании тех или иных видов материи человечество может судить по взаимодействиям свершаемым с переносчиками энергии с соответствующими земными физическими зарядами.  Наиболее изученными физическими зарядами являются электрические и гравитационные. При этом ещё Ж.Рише было обнаружено, что движение скрывает у физических тел количественную величину обладания ими гравитационными зарядами. На экваторе за счёт вращения Земли вес тел меньше, чем на полюсах. Это эффект Ж. Рише свидетельство, что движение тел является фактором уменьшения возможностей взаимодействия взаимодействий гравитационных зарядов конкретных физических тел с гравитационным полем Земли. Экспериментально он обнаружено даже, как уменьшение веса у нейтронов., гиромоторов, и даже у газов, как уменьшение их веса при росте температуры. Другими словами Солнце и звёзды обладают солидными массами скрытыми температурой. Этот фактор должен учитываться во всех исследованиях по темным массам. Однако его в основном теоретики, занимающиеся предсказаниями по темным массам игнорируют,  хотя экспериментаторы обнаружив существование пропорциональное уменьшение веса при вращении тел интерес к этой проблеме практически потеряли 

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

amplifier for 8 speakers
Алёна Петрова

ПОПУЛЯРНЫЕ

В началоВ начало
sonos multi-room music system zonebridge br100 sonos multi room music system zoneplayer zp120 + zp90 sonos multi-room music system zone bridge br100 box multi room speaker system airplay apple multi room speaker system