Сколько измерений имеет такая странная штука, как «пространство-время»? До какого предела существует понятие «длины» в области малых промежутков? Как происходила эволюция Вселенной от Большого Взрыва до наших дней и вообще - был ли этот самый Большой Взрыв? Какова роль элементарных частиц в космологии и что следует из того недавно экспериментально установленного факта, что реликтовое излучение, оказывается, отнюдь не равномерно пронизывает нашу Вселенную?

Кто откроет бозон Хиггса?

По традиции в начале июля- 2003 в Протвино состо­ялся Междуна­родный семинар по фундамен­тальным пробле­мам физики вы­соких энергий и теории поля. На 26-ую по счету встречу собра­лись теоретики преимущественно из России (Моск­ва, Протвино, Дубна, Санкт-Петер­бург), а также из Англии, Фран­ции и США.  В течение 3 дней говорили о «сокровенном». А именно о том, откроет ли «частица бо­га», или бозон Хиггса, свою тайну американским физикам.

В силу объявленной на сей раз те­матики семинара («пространственно - временные структуры в микро- и макрокосмосе») собравшиеся теорет­ики изящно оперировали понятия­ми, выходящими далеко за рамки наших обыденных представлений о пространстве и времени. Не случай­но в своих комментариях к происхо­дящему один из «хозяев поля», за­меститель начальника теоретическо­го отдела ГНЦ ИФВЭ профессор Вла­димир Петров заметил, что физики сегодня подходят к пониманию того, что даже бывшие уделом писате­лей-фантастов представления о пу­тешествиях во времени не так уж беспочвенны. Что интересно — усло­жнение представлений о сокрытых пока тайнах мироздания происходит не вопреки, а благодаря попыткам ученых «навести порядок» в накоп­ленных экспериментальных резуль­татах и теоретических разработках.

Один из ключевых вопросов совре­менной физики высоких энергий — подтверждение   или   опровержение  существования теоретически пред­сказанной еще в 1964 году шотланд­ским физиком Питером Хиггсом эк­зотичной субатомной частицы, назы­ваемой бозоном Хиггса (Higgs boson, Н) — по сути, единственного недос­тающего звена Стандартной модели элементарных частиц. Предполагает­ся, что бозон Хиггса сыграл основ­ную роль в механизме, посредством которого некоторые частицы (квар­ки, лептоны) во время Большого взрыва приобрели массу, а другие ос­тались безмассовыми (фотоны).

Помимо полей, «отвечающих» за тройку фундаментальных взаимо­действий (электромагнитное, силь­ное и слабое), в Стандартной модели предполагается наличие еще одного скалярного поля, которое неотдели­мо от пустого пространства, не сов­падает с гравитационным и называется полем Хиггса (Хиггс в своё вре­мя выдвинул гипотезу, что простран­ство между частицами как бы запол­нено тяжелой, вязкой субстанцией). Считается, что все фундаментальные частицы приобретают массу в ре­зультате взаимодействия с этим вез­десущим полем (тяжелые частицы взаимодействуют с полем Хиггса сильнее, легкие — слабее). В силу корпускулярно-волнового дуализма нолю Хиггса должна соответствовать по крайней мере одна частица — по­средник, квант этого поля, собствен­но бозон Хиггса (бозон — потому что частицы Хиггса подчиняются стати­стике Бозе-Эйнштейна). Драматизм ситуации состоит в том, что если «хиггс» будет обнаружен, то запол­нится прямо-таки зияющая лакуна в основании Стандартной модели и подтвердится правильность нашего понимания Вселенной (а до сих пор Стандартная модель, в общем-то, не терпела поражений, напротив, полу­чала одно блестящее подтверждение за другим). Но если будет доказано, что  бозона Хиггса нет, то это откроет путь для целого ряда альтернативных теорий, давно гото­вых заменить Стандартную модель, — вплоть до всякой экзотики с «па­раллельными Вселенными» или «вы­сшими измерениями».

Предыдущие эксперименты показа­ли, что, если мистическая частица действительно существует, то она должна иметь массу между 114 и 211 гигаэлектронвольтами (ГэВ). Кстати говоря, подобных частиц мо­жет быть в принципе и сразу не­сколько... Трудности, стоящие на пути открытия «хиггса» были столь велики, а его предполагаемая роль столь важна, что частица получила ироническое прозвище «частица бо­га», хотя многих физиков от этого «псевдонима», пущенного для эф­фектности СМИ, просто коробит.

В 2000 году одна из групп ядерщи­ков ЦЕРНа уже заявила о том, что им удалось зафиксировать распад «хиггса» с массой 114 ГэВ, но потом исследователи сами же усомнились в своих результатах. Речь идет о серии экспериментов ALEPH (Apparatus for LEP Physics) на LEP (Large Elec­tron Positron Collider) — Большом электрон-позитронном коллайдере, который функционировал в течение 11 лет (с 13 ноября 1989 года по 2 ноября 2000 года) и должен теперь передать эстафету более мощной ус­тановке — LHC (Large Hadron Collid­er) — Большому адронному коллайдеру, введение в строй которого ожи­дается только в 2007 году. Этот суперколлайдер, рассчитанный на энергию протонов 14 ТэВ, предназначен не только для поиска бозона Хиггса, но и для обнаружения возможных про­явлений суперсимметрии, а монти­руется он в том же 27-километровом тоннеле, в котором находился LEP.

А вот LHC задуман до­статочно мощным для того, чтобы изучить оставшуюся часть возмож­ных значений масс частицы вплоть до 211 ГэВ и вывести окончательный вердикт о существовании или несу­ществовании загадочной частицы.