4 июля 2012 года мир облетела новость об открытии бозона Хиггса, или как его еще называют - "частица бога", Это событие ознаменовало собой прорыв в физике элементарных частиц и, как следствие, изменение взгляда на происхождение Вселенной.
На специальном семинаре в ЦЕРНе (Европейского центра ядерных исследований) были представлены новые данные, полученные на Большом адроном коллайдере - ускорителе на встречных пучках, предназначенный для изучения продуктов их соударений. Благодаря коллайдерам учёным удаётся придать элементарным частицам вещества высокую кинетическую энергию, направить их навстречу друг другу, чтобы произвести их столкновение. В результате испытаний была выявлена новая частица (бозон), теоретически предсказанная британским ученным (Питер Хиггс) еще в 1964 году.
Современная теория элементарных частиц опирается на определенную симметрию между электромагнитными и слабыми взаимодействиями - электрослабую симметрию. Считается, что эта симметрия была в ранней Вселенной и из-за нее частицы были поначалу безмассовыми, но на каком-то этапе симметрия самопроизвольно нарушилась, и частицы приобрели массу. В теории элементарных частиц для этого нарушения электрослабой симметрии был придуман хиггсовский механизм.
Суть этого механизма можно описать на языке доступных аналогий.
.Представьте себе зал, равномерно заполненный людьми, пришедшими на вечеринку. Неожиданно в комнату входит какой-то очень известный человек, и вокруг него образуется повышенная концентрация людей, желающих с ним пообщаться. При его движении по комнате плотная группа людей перемещается вместе с ним. Это выглядит так, словно у перемещающегося объекта (известного человека) появилась дополнительная масса из-за взаимодействия с "человеческим фоном". Это есть аналогия массы, которую приобретает частица, движущаяся сквозь хиггсовское поле.
Теперь представьте, что один из участников вечеринки появился в дверях и рассказал ближайшим к выходу людям какой-то слух. Те, в свою очередь, стали распространять его дальше вглубь комнаты, и в результате возникла перемещающаяся по комнате "волна" - слух, передающийся по цепочке и притягивающий к себе соседей. Это аналог бозона Хиггса.
Такое объяснение было придумано одним из победителей конкурса на самое понятное одностраничное объяснение хиггсовского бозона, который объявил в 1993 году британский министр науки.
Для большей наглядности приведу еще один пример с пластмассовыми шариками, так сказать, более физическое, и вместе с тем наглядное объяснение
Возьмите кусок пенопласта и покрошите его на стол. Получились маленькие и очень легкие пенопластовые шарики. Если подуть на них - они разлетятся. Это аналогия безмассовых частиц, то есть частиц, у которых очень маленькая инертность.
Теперь аккуратно налейте на стол воду, покрошите сверху пенопласт и снова слегка подуйте на него. Вы увидите, что шарики отплывают, но уже неохотно. Если бы мы не видели воду, нам бы казалось, что у них появилась инертность, которой раньше не было. Эта инертность возникает из-за того, что им при движении приходится "продираться" сквозь воду.
Вода в этой аналогии играет роль вакуумного хиггсовского поля. Если же подуть на воду без пенопластовых шариков, то по ее поверхности побежит рябь - это будет аналог хиггсовских бозонов.
Не вдаваясь в подробности, отметим, что особенностью этой частицы является возможность создавать массу вещества. Иначе говоря, эта частица ответственна за зарождение Вселенной. Поэтому некоторые физики называют ее "частицей бога" Это последняя частица, которую так долго (почти 50 лет) искали физики. И наконец, вопрос о притяжении, самый волнующий и самый загадочный. Ответ на этот вопрос поможет прояснить происхождение Вселенной, ибо всякое вещество "скомпоновано" из невероятно большого числа различных частиц притягивающихся друг к другу, и, возможно, главную роль в их "цементации" играет бозон. Эта частица совершенно отлична от других, к которым физики уже привыкли. Результат, полученный учеными, требует философского осмысления, так как оно в корне меняет наше мировоззрение на образование ("создание") и развитие Вселенной.
Открытие бозона показало, что известное выражение "Из ничего не выйдет ничего" справедливо только в макромире, то есть в мире, где согласно закону сохранения вещества "уж существует материя". Но в микромире, этот закон не работает.
Согласно физико-астрономической теории, после большого взрыва возникли новые частицы, придавшим массу элементарным частицам, которые притягиваясь, друг к другу, начали образовывать материю. При этом вопрос: "Что было до большого взрыва"? остался открытым. Получается, что масса возникла "из ничего", то есть из вакуума. Возникает парадокс, на который "чистые физики" ответить не могут, потому что они оперируют только физико-математическими понятиями и абстрактными теориями, не вдаваясь в философский смысл своих открытий, что, в конечном итоге, отдаляет ученых от истины.
И тут снова возникает вопрос о взаимодействии элементарных частиц. Как можно говорить о движении частиц и, тем более об их столкновениях в коллайдере, если сами частицы обнаруживаются только косвенными путями, ведь ни один физик не сможет вам сказать, что представляет собой на самом деле, к примру, электрон. Об элементарных частицах можно говорить только лишь условно. Зато имеет смысл говорить о взаимодействиях электромагнитных полей, свойства которых изучены довольно подробно. Но вся проблема в том, что на сегодняшний день открыты не все поля.
В квантовой теории все частицы - это вовсе не "твердые шарики", а кванты, колеблющиеся "кусочки" поля. Электроны - это колебания электрического поля, фотоны - колебания электромагнитного поля и т. д. Но если элементарные частицы не являются ни частицами ("шариками"), ни волнами, то как можно их ускорять и "сталкивать" между собой, получая их распад и рождение новых элементарных частиц? Скорее всего, речь должна идти о "передаче информации". И все имитируемые "столкновения" в результате дают новую информацию, условно фиксируемую физическими приборами в виде "энергетических всплесков", или "вспышек" на мониторах. Естественно предположить, что элементарные частицы на самом деле не только все разные (по массе, спину и.т.д.) но и несут разную информационную нагрузку, то есть являются индивидуальными "частицами" разных полей. Иными словами электроны идентичны по ряду физических параметров, но не тождественны! То же касается и других элементарных частиц.
Каждая частица, например электрон, есть самостоятельная частица. Она очень похожа на другой электрон, но все, же обладает индивидуальностью, то есть не тождественна другим электронам. То же касается всех элементарных частиц. Поэтому и вести себя они будут по-разному и поэтому, для того, чтобы вывести статистический закон их "поведения", например при соударениях, нужно огромное число экспериментов. Но это только физическая модель, ибо никаких соударений в действительности не наблюдается, а происходит обмен, передача информации от одного поля другому.
И само понятие "скорость частиц" означает скорость передачи информации. Когда говорят о скорости, близкой к световой, это не означает, что частицы летят почти со скоростью света. В действительности "частицы" никуда не летят, а вот поле меняет их состояние, и происходят "всплески" активности полей, возбужденных наличием частиц с высокой энергией. Образно говоря, частицы являются пузырьками на поверхности "кипящих полей". Они появляются и тут же лопаются. Интенсивность их появления, то есть "кипения" жидкости зависит от "температуры поля" которая регулируется самим полем.
Приобретение массы также происходит под воздействием определенной информации, идущей от духовного поля (см. монографию Духовное Пространство, опубликованную раннее на этом же сайте). Поскольку объем передачи информации неограничен, то число рождаемых полем, материальных объектов также неограниченно.
У каждого поля есть состояние с самой низкой энергией - оно называется "вакуумом" этого поля. В обычном состоянии вакуум - это когда частицы отсутствуют, то есть когда их поле везде равно нулю. Если частицы присутствуют (то есть поле не везде равно нулю), то такое состояние поля обладает энергией большей, чем у вакуума.
А хиггсовское поле создано таким образом, что у него вакуум ненулевой. Иными словами, состояние с наинизшей энергией хиггсовского поля - это когда всё пространство пронизано полем определенной силы, на фоне которого движутся остальные частицы. Колебания хиггсовского поля относительно этого "вакуумного среднего" - это хиггсовские бозоны, или кванты хиггсовского поля.
В чем разница между этими полями?
Представим себе обычный физический вакуум как абсолютно ровный неподвижный "кусок эластичного коврика" Энергия его - нулевая. Если в таком поле появляются элементарные частицу, то происходит колебания " коврика" и всплески, фиксирующие наличие частиц, например протонов.
Теперь немного растянем коврик и зафиксируем его. Это тот же вакуум, но уже "напряженный". То есть в нем изначально действуют силы, и энергетическое состояние его ненулевое, то есть такой вакуум - ненулевой. Это поле уже будет хиггсовское! А колебание этого поля суть бозоны Хиггса. Такое поле можно растягивать больше или меньше. Степень растяжения поля будет характеризоваться степенью наличия бозонов, то есть получается как бы вакуум с "переменной интенсивностью". Частицы этого вакуума (бозоны) отличаются по своим свойствам от частиц обычного вакуума, например отсутствием спина (f =0). Сила натяжения пространства есть сила натяжения (напряжения) эластичного "коврика"
Далее: если "наложить поля одно на другое", между ними происходит взаимодействие и частицы из нулевого вакуума "просачиваются" в хиггсовский вакуум и сталкиваются друг с другом, образуют бозоны в пространстве, а те, в свою очередь, действуя на частицы, придают им массу, так как поле напряжено, и являются препятствием и не дает возможность ускорения частиц, а только придает им равномерную скорость.
Это поле своего рода посредник, передающий информацию от Духовного Пространства в материальный мир, и, наоборот, из мира материального в мир духовный.
Вездесущее присутствие фонового хиггсовского поля сказывается на движении частиц строго определенным образом - оно затрудняет ускорение частиц, но не мешает их равномерному движению. Частицы становятся более инертными, и под действием внешних сил они начинают двигаться как-то неохотно - иными словами, у них появляется масса. Эта масса тем больше, чем сильнее они "цепляются" за хиггсовское поле. Впрочем, некоторые частицы, например фотоны, не цепляются напрямую к полю и остаются безмассовыми, что в свою очередь означает, что поля накладываются неравномерно, то есть энергия взаимодействия частиц, а вернее энергия колебания полей неравномерно распределена, и в данном случае фотоны не переходят из одного поля в другое.
Важно отметить, что взаимодействие полей идет при скоростях близких к скорости света, которая является "пограничной" скоростью между физическим и духовным пространствами.
Отличительная черта бозонов Хиггса - они взаимодействуют с разными частицами пропорционально их массе - ведь хиггсовское вакуумное среднее и хиггсовский бозон суть два проявления одного и того же хиггсовского поля. Это свойство хиггсовских бозонов очень важно для их поиска.
Рабочим инструментом Стандартной модели является квантовая теория поля - теория, приходящая на смену квантовой механике при скоростях, близких к скорости света. Ключевые объекты в ней не частицы, как в классической механике, и не "частицы-волны", как в квантовой механике, а квантовые поля: электронное, мюонное, электромагнитное, кварковое и т. д. - по одному для каждого сорта "сущностей микромира".
И вакуум, и то, что мы воспринимаем как отдельные частицы, и более сложные образования, которые нельзя свести к отдельным частицам, - всё это описывается как разные состояния полей. Когда физики употребляют слово "частица", они на самом деле имеют в виду именно эти состояния полей, а не отдельные точечные объекты. А состояния хигговского поля будут зависеть от степени "растяжения эластичного коврика-поля", которое может постоянно видоизменяться.
Но что такое вакуум вообще? Под вакуумом обычно понимают пространство свободное от вещества, то есть пустота. Но, это не является абсолютной пустотой. Квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей
Далее из "первичной пустоты", в момент "большого взрыва" появляется "первичная материя" в виде элементарных частиц, которые при последующих взаимодействиях начинают образовывать "вторичную материю" уже в виде космических объектов. Таким образом, до возникновения Вселенной существовало (и продолжает существовать) некое поле, не имеющее ничего общего с материальным миром. Это - духовное поле, или иначе "Духовное пространство" элементами которого являются духовные монады, которые невозможно обнаружить какими либо приборами и экспериментами. Существование монад можно представить себе только умозрительно. Однако "механизм" возникновения Вселенной можно промоделировать.
Представим себе непроницаемый надувной шар, пленочная поверхность которого разделяет материальный мир от мира духовного. Внутренняя часть шара предназначена для потенциальных материальных объектов (в их числе и все элементарные частицы), Во внешней части находятся монады Духовного Пространства. Поверхность этой пленки шара, и есть вакуум. И вот в какой-то момент, в некоторой части этого "пленочного вакуума" происходит "точечный прокол" пленки, и монада из Духовного Пространства проникает в материальный мир и несет с собой некую информацию. Рождается первая частица, которая впоследствии придаст массу элементарным частицам "нашего мира". Эта частица и есть бозон Хиггса. Далее, в место "прокола" устремляются монады из "духовной половины пленки". Они начинают образовывать материальные миры внутри шара (космические галактики), которые разлетаются в разные стороны внутри шара. При этом сам шар начинает раздуваться, радиус его все время увеличивается. Но каждая монада несет в себе различную информацию, поэтому во вселенной образуются различные миры, поэтому на земле такое разнообразие органических и неорганических скоплений
Таким образом, вырисовывается следующая картина мироздания. Духовные монады, проникая в "наш мир" начинают взаимодействовать (соединяться) с элементарными частицами, образуя бозоны, которые приобретают массу и, в свою очередь, передает ее другим частицам, вследствие их постоянных взаимодействий. Так создается "первичная материя". Но надо помнить, что в действительности речь идет только о передачи информации! Далее переработанная информация распространяется по всему внутреннему пространству надувного шара и начинает образовываться "вторичная материя" И даже если открытая частица и не является "чистым бозоном Хиггса" в том виде, в котором ее ожидали "увидеть" физики, все равно механизм возникновения Вселенной останется тем же самым.
Представленная выше модель "прокола" шара со стороны Духовного Пространства, представляет собой аналог Большого взрыва. Таким образом, вся наша вселенная есть только маленькая часть внутри шара, который постоянно "увеличивается в размере" (галактики разлетаются). Современные телескопы позволяют видеть все дальше и дальше, и становятся доступными самые удаленные на сегодняшний день галактики. Ученые часто задаются вопросом: "Есть ли конец галактикам и что находится за их пределами? Пустота? Вакуум?"
Ответить на этот вопрос, находясь внутри шара и оперируя только материальными понятиями невозможно. "Пленочная поверхность" гипотетического шара продолжает увеличиваться и для объяснения необходимо признать существование мира духовных монад находящихся "по ту сторону" шара и представляющих собой бесконечную духовную сущность. А связующим звеном между двумя мирами, возможно, и являются бозоны.
Теперь становится ясным, почему поискам бозона Хиггса уделяется такое большое внимание. Современная наука вплотную приблизилась к пониманию возникновения Вселенной, однако она недостаточно освободилась от представления материального мира, как единственного существующего варианта мироздания. Человек привык мыслить конечными формами и оперировать конкретными фактами, и изучать только то, что поддается измерению.
Открытие бозона Хиггса - это еще один шаг на пути к пониманию механизма зарождения Вселенной и новый шанс войти в контакт с непознаваемой (божественной) сущностью.