Бозон Хиггса – частица Бога или научная мистификация?

Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком

бозон Хиггса

Содержание:

  • Определение простым языком

  • Открытие

  • Польза

  • Опасность

  • Свойства

  • Слово скептикам

    Элементарная частица бозон Хиггса, названая так на честь британского физика Питера Хиггса, который теоретически предсказал ее существование еще в далеком 1964 году, пожалуй, одна из самых загадочных и удивительных в современной физике. Именно она вызвала множество споров и дискуссий в научном сообществе, а кто-то даже присвоил ей такой необычный эпитет как «частичка Бога». Есть и скептики, утверждающие, что бозон Хиггса не существует и все это не более чем научная мистификация. Что такое бозон Хиггса на самом деле, как он был открыт, какие у него свойства, об этом читайте далее.

    Определение простым языком

    Чтобы объяснить сущность бозона Хиггса максимально просто и понятно не только ученому физику, но и обычному человеку, интересующемуся наукой, необходимо прибегнуть к языку аллегорий и сравнений. Хотя, разумеется, все аллегории и сравнения, которые касаются физики элементарных частиц, не могут быть верными и точными. То же электромагнитное поле или квантовая волна не являются ни полем, ни волной в том смысле, в котором их представляют обычно люди, как и сами атомы отнюдь не являются уменьшенными копиями Солнечной системы, в которой словно планеты вокруг Солнца вращаются электроны вокруг атомного ядра. И хотя аллегории и сравнения все же не передают самой сути тех вещей, которые происходят в квантовой физике, они, тем не менее, позволяют приблизиться к пониманию этих вещей.

    Интересный факт: в 1993 году министром образования Великобритании даже был объявлен конкурс на самое простое объяснение того, что такое бозон Хиггса. Победителем вышло пояснение, связанное с вечеринкой.

    Итак, представьте себе многолюдную вечеринку, тут в помещение входит какая-то знаменитость (например, «рок-звезда») и за ней тут же начинают двигаться гости, все хотят пообщаться со «звездой», при этом сама «рок-звезда» передвигается медленнее, нежели все другие гости. Затем люди собирают в отдельные группы, в которых обсуждают какую-то новость или сплетню, связанную с этой рок-звездой, при этом люди хаотично передвигаются из группы в группу. Как результат, создается впечатление, что люди обсуждают сплетню, тесно окружив знаменитость, но без ее непосредственного участия. Так вот, все люди, участвующие в вечеринке – это поле Хиггса, группы людей являются возмущением поля, а сама знаменитость, из-за которой они образовались и есть бозон Хиггса.

    Если эта аллегория Вам не совсем понятна, то вот еще одна: представьте себе гладкий бильярдный стол, на котором находятся шары – элементарные частицы. Шары эти запросто разлетаются в разные стороны и движутся везде без препятствий. А теперь представьте, что бильярдный стол покрыт некой клейкой массой, которая затрудняет движение шаров по нему. Эта клейкая масса – поле Хиггса, масса этого поля равна массе частиц, которые к нему прилипают. Бозон Хиггса же это частица, которая соответствует этому липкому полю. То есть если сильно ударить по бильярдному столу с этой клейкой массой, то небольшое количество этой самой клейкой массы на время образует пузырек, который вскоре опять растечется по столу, так вот, этот пузырек и есть бозон Хиггса.

    бильярдный стол

    Открытие

    Как мы написали вначале, бозон Хиггса сперва был открыт теоретически британским физиком Питером Хиггсом, который предположил, что в процессе механизма спонтанного нарушения электрослабой симметрии в стандартной модели физики элементарных частиц замешана некая еще не известная до того элементарная частичка. Случилось это в 1964 году, сразу после этого начались поиски реального существования этой элементарной частицы, правда, долгие годы они терпели фиаско. Из-за этого некоторые ученные в шутку стали называть бозон Хиггса – «проклятой частичкой» или «частичкой Бога».

    И вот, чтобы подтвердить или опровергнуть существования этой загадочной «частички Бога» в 2012 году был построен Большой адронный коллайдер, представляющий собой гигантский ускоритель элементарных частиц. Опыты на нем экспериментально подтвердили существование бозона Хиггса, а сам первооткрыватель частицы, Питер Хиггс в 2013 году стал лауреатом нобелевской премии по физики за это открытие.

    Возвращаясь к нашей аналогии про бильярдный стол, чтобы увидеть бозон Хиггса, физикам необходимо было с должной силой ударить по этой клейкой массе, которая лежит на столе, чтобы получить из нее пузырек, собственно бозон Хиггса. Так вот, ускорители элементарных частиц прошлого ХХ века были не настолько мощными, чтобы обеспечить «удар по столу» должной силы, и только Большой адронный коллайдер, созданный в начале уже нашего ХХІ века, что называется помог физикам «стукнуть по столу» с надлежащей силой и воочию лицезреть «частичку Бога».

    Большой адронный коллайдер

    Польза

    Человеку, далекому от науки вообще и от физики в частности поиски некой элементарной частицы могут показаться бессмысленными, но открытие бозона Хиггса имеет немалое значение для науки. Прежде всего, наши знания о бозоне помогут при расчетах, которые осуществляются в теоретической физике при изучении строения Вселенной.

    В частности, физиками было предположено, что бозонами Хиггса заполнено все окружающее нас пространство. При взаимодействии с другими элементарными частицами бозоны сообщают им свою массу и если есть возможность вычислить массу определенных элементарных частиц, то можно рассчитать и массу бозона Хиггса. А если у нас есть масса бозона Хиггса, то с ее помощью идя в обратную сторону, мы также можем рассчитывать массы других элементарных частиц.

    Разумеется, все это очень дилетантские рассуждения с точки зрения академической физики, но ведь и журнал наш на то и научно-популярный, чтобы говорить о серьезных научным материях простым и понятным языком.

    Опасность

    Определения опасения по поводу бозона Хиггса и экспериментов с ним были высказаны британским ученым Стивеном Хокингом. Согласно Хокингу, бозон Хиггса является крайне не стабильной элементарной частичкой и в результате определенного стечения обстоятельств может привести к распаду вакуума и полному исчезновению таких понятий как пространство и время. Но не стоит волноваться, для того, чтобы произошло нечто подобно необходимо построить коллайдер размером со всю нашу планету.

    Свойства

    • Бозон Хиггса, как впрочем и другие элементарные частицы подвержен воздействию гравитации.
    • Бозон Хиггса обладает нулевым спином (моментом импульса элементарных частиц).
    • Бозон Хиггса обладает электрическим и цветным зарядом.
    • Есть 4 основных канала рождения бозона Хиггса: после слияния 2 глюонов (основной), слияние WW- или ZZ-пар, в сопровождении W- или Z-бозона, вместе с топ-кварками.
    • Бозон Хиггса распадается на пару b-кварк-b-антикварк, на 2 фотона, на две пары электрон-позитрон и/или мюон-антимюон или на пару электрон-позитрон и/или мюон-антимюон с парой нейтрино.

    Слово скептикам

    Разумеется, есть и скептики, утверждающие, что никакой бозон Хиггса в реальности не существует, и что все это было выдумано учеными с корыстной целью – освоить деньги налогоплательщиков, идущие будто бы для научных исследований элементарных частиц, а на самом деле в карманы определенных людей.


    Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

    При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту pavelchaika1983@gmail.com или в Фейсбук, с уважением автор.


    Эта статья доступна на английском языке – Higgs Boson: the God Particle or Fake?.

  • 6 комментариев

    • Бозонь Хиггса получили в результате некоего тяжёлого элемента, который состоит из атомов.А сам бозон оказался в 120 раз больше протона. Как так может быть?
      Бозон Хиггса формируется из ЭМ волн в следующем порядке. При первом обороте исследуемых на Коллайдере частиц ускорительный блок действует для их ускорения пучком ЭМ волн. При втором – ещё пучок и т.д. несколько тысяч раз. Но т.к. все волны одной и той же частоты, то они объединяются в пучок по закону Ампера. В результате мы получаем огромный пучок ЭМ волн, который нам преподносят как частицу бога.

    • Может вы и правы, и бозон Хиггса не совсем то, что нам преподносят.

    • Правильней было бы назвать не частичкой Бога, а жилищем, тогда было бы больше логики. Частица, это некий конечный продукт, а мы знаем что этой частицы нет и быть не может, Вселенная постоянно расширяется, причем надо полагать в оба конца, следовательно в настоящий момент нет конечного результата, его нет в природе вообще т.к. идет процесс, идет волшебное пивоварение, дробление частиц на все меньшие. Ученные рассуждают о неком промежуточном состоянии, о частице Бога, хотя на самом деле мы говорим о жилище. Или нам кажется что мы приближаемся к этому жилищу. Через 100 лет мы будем рассматривать эти частички как килограммовые глыбы, через 100 лет будут другие частички из которых куется Вселенная, потом еще 100 лет, еще частички, еще 100 лет, еще частички и так бесконечно. Мой тезис – Вселенная расширяется бесконечно пропорционально в оба конца. Вот и моя формула ᅇ← -1 (0) 1→ᅇ

    • Формула ᅇ← -1 (0) 1→ᅇ, если она оправдана, закрасьте 0 красным цветом, вместо ноля можете подставлять любое вещество, событие, формула рабочая во всех случаях жизни, я о бессмертии, она доказывает что есть машина времени, рассуждайте об этом, верьте в эту формулу и через 1000 лет вы окажетесь правы.

    • Мда.

    • Зернохранилище. Жук-долгоносик. Вредитель. Нужно точно узнать темп его тела, чтобы его прессовать. 60-е годы, однако, микросенсоров нет. Тема дорогая. Решена просто, причем очень. Набран стакан жуков, и туда сунут градусник. Температура найдена, на ее основе пошла вода в, причем результативно. Когда промышленность смогла таки сделать микротермопару для жука и ее поставили клиенту куда надо, разница была весьма мала. Стакан в д. сл. аналог бозона. А вот изучение эгрегора жучьего сообщества мало что дало, ни языка, ни методов связи, ни накопленой информации от жуков нет и вряд будет в обозримом будущем, для этого с субъектом надо сесть за стол и поговорить, и не по-плохому, а в интимной обстановке, да еще найти товарища поумней. Так и с бозоном, и аналогия здесь вполне уместна.