24 августа 2019, суббота, 23:06
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Бозон Хиггса: полвека от гипотезы до Нобелевской премии

Модель появления бозона Хиггса при столкновении двух протонов
Модель появления бозона Хиггса при столкновении двух протонов
Wikimedia Commons
 
Партнер проекта
 
Питер Хиггс. Фото: Peter Tuffy

Лауреатами Нобелевской премии в области физики в 2013 году стали профессор Эдинбургского университета Питер Хиггс и профессор Брюссельского свободного университета и Чепменского университета в Калифорнии Франсуа Англер ( François Engler). Возможно, физикам-теоретикам, предсказавшим существование «бозона Хиггса» пришлось бы еще долго ждать признания со стороны Нобелевского комитета, однако события этого лета ускорили принятие этого решения.

Но история этого открытия началась, конечно же, не сегодня. В 1964 году журнал Physical Review Letters напечатал статью Питера Хиггса «Нарушение симметрии и массы калибровочных бозонов». В ней автор предлагал объяснение того, как бозоны — частицы-носители взаимодействий получают массу. Напомним, что физики насчитывают четыре фундаментальных взаимодействия: гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное. Осуществляются эти взаимодействия между частицами с помощью обмена бозонами — частицами, спин которых равен целому числу. Электромагнитное взаимодействие переносят фотоны, слабое — W- и Z-бозоны, сильное — глюоны, гравитационное — гравитоны (которые пока не обнаружены).

Нарушение симметрии, о котором писал Хиггс, состоит в том, что бозоны теоретически не должны иметь массы. Фотоны и глюоны соответствуют этому постулату. А вот участвующие в слабых взаимодействиях W- и Z-бозоны массу имеют, причем они довольно тяжелые по меркам мира элементарных частиц. Масса W-бозона 80,4 ГэВ/c2, а Z-бозона — 91,2 ГэВ/c2. То есть они примерно в сто раз тяжелее протона и весят примерно как атомы рубидия и технеция, соответственно. 

 
Франсуа Англер

Хиггс для объяснения массы бозонов предположил существование особого поля, которое, взаимодействуя с бозонами, наделяет их массой. Квант этого поля — это и есть та самая частица, которую назвали «бозоном Хиггса». Чтобы проиллюстрировать хиггсовский механизм приобретения частицами массы физик Михаил Шифман в своей лекции предложил слушателям представить красивую женщину, проходящую через зал. Если помещение пусто, женщина пройдет через него легко и быстро. Но если зал заполнен публикой, то симпатичная женщина привлечет внимание многих мужчин. Каждый из них будет стараться подойти поближе, заговорить с ней, вокруг дамы соберется кружок мужчин. Поэтому пройти сквозь зал ей будет сложнее. Заполнившие зал люди — это и есть поле, предложенное Хиггсом, а женщина — частица, приобретающая массу за счет взаимодействия с полем.

Похоже, что время для этой гипотезы назрело. Независимо от Хиггса два других физика Франсуа Англер и Роберт Браут (Robert Brout) опубликовали статью в том же журнале и даже под почти тем же названием «Нарушение симметрии и масса калибровочных векторных бозонов», где также предположили существование поля, придающего массы бозонам. Чуть позже эту же идею выдвинули еще три автора Джеральд Гуральник (Gerald Guralnik), Карл Хаген (Carl Hagen) и Томас Киббл (Thomas Kibble). Так что частица, обнаружения которой столько лет ждали физики, могла бы называться не только бозоном Хиггса, но и бозоном Браута или Англера. Сам механизм в некоторых источниках фигурирует под названием Englert–Brout–Higgs–Guralnik–Hagen–Kibble mechanism.

Тем не менее, одну Нобелевскую премию было бы невозможно присудить такому числу ученых. Роберт Браут умер в 2011 году, поэтому лауреатами стали Хиггс и Англер как высказавшие идею раньше. Хотя надо признать, что разница по времени очень невелика. 31 августа 1964 года была опубликована статья Браута и Англера, в тот же день редакция получила статью Хиггса и опубликовала ее 19 октября, статья Гуральника, Хагена и Киббла поступила в редакцию 12 октября и вышла в свет 16 ноября.

Но все предположения теоретиков оставались бы лишь одной из возможных моделей, если бы не получили экспериментальных подтверждений. За полвека, прошедшие со времени выхода статьей, появилось немало других теорий, объяснявших наличие массы у элементарных частиц. Выяснить, какая из теорий верна, можно было только путем эксперимента. А для экспериментов в области физики элементарных частиц нужны мощные ускорители.

Поиски бозона Хиггса велись с начала 2000-х годов. Сначала физики, исходя из характеристик других частиц, смогли уточнить значение массы хиггсовского бозона, еще не обнаружив его самого. Наконец, 4 июля 2012 года на пресс-конференции ЦЕРН обнаружение бозона было подтверждено. Сам Питер Хиггс, узнав об этом, сказал, что не надеялся дожить до экспериментального подтверждения своей гипотезы.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Металлургия Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.