Ровно пять лет назад, 4 июля 2012 года, в главной аудитории CERN две крупнейшие коллаборации Большого адронного коллайдера сообщили об открытии бозона Хиггса. Это последняя частица, предсказанная в Стандартной модели - поиски неуловимой частицы продлились почти полвека. Как только бозон ни называли, дело доходило даже до «божественной частицы», по одноименной книге физика Леона Ледермана. Как признался автор, сначала он хотел назвать книгу «Goddamn particle» («Чертова (проклятая) частица»), но такое название не пропустил издатель. Хотя с момента открытия прошло уже порядочно времени, физики, по сути, только начали исследовать свойства бозона Хиггса. В честь годовщины мы предлагаем вам небольшой тест об этой примечательной частице.
1. Зачем вообще пришлось вводить бозон Хиггса в Стандартную модель?
2. Через год после открытия бозона Хиггса Нобелевскую премию получили Питер Хиггс и Франсуа Энглер. За что?
3. Какая часть массы атома водорода возникает благодаря механизму Хиггса?
4. Как долго «живет» бозон Хиггса?
5. Поле Хиггса обеспечивает массами все элементарные частицы, в том числе и сам бозон Хиггса. Есть ли элементарные частицы, тяжелее бозона Хиггса?
На вопрос очень популярно и доходчиво о бозоне хиггса заданный автором Александр Саенко
лучший ответ это Бозон Хиггса, или Хиггсовский бозон - теоретически предсказанная элементарная частица, квант поля Хиггса, с необходимостью возникающая в Стандартной Модели вследствие хиггсовского механизма спонтанного нарушения электрослабой симметрии. По построению, хиггсовский бозон является скалярной частицей, то есть обладает нулевым спином. Постулирован Питером Хиггсом в 1960 году (по другим данным, в 1964 году) , в рамках Стандартной Модели отвечает за массу элементарных частиц.
В теории, при минимальной реализации хиггсовского механизма должен возникать один нейтральный хиггсовский бозон; в расширенных моделях спонтанного нарушения симметрии может возникнуть несколько хиггсовских бозонов различной массы, в том числе и заряженные.
Впрочем, существуют модели, не требующие введения бозона Хиггса для объяснения масс наблюдаемых частиц Стандартной Модели, так называемые бесхиггсовские модели. Отрицательный результат поисков бозона Хиггса послужил бы косвенным аргументом в пользу подобных моделей.
Эксперименты по поиску и оценке массы хиггсовского бозона
Поиски хиггсовского бозона в Европейском центре ядерных исследований на Большом электрон-позитронном коллайдере (LEP) (эксперимент завершён в 2001 году, энергия 104 ГэВ на каждый пучок, то есть суммарная энергия пучков в системе центра масс 208 ГэВ) не увенчались успехом: были зафиксированы три события-кандидата на детекторе ALEPH при массе 114 ГэВ, два - на DELPHI и одно - на L3. Такое количество событий приблизительно соответствовало ожидавшемуся уровню фона. Предполагается, что вопрос о существовании бозона Хиггса прояснится окончательно после вступления в строй и нескольких лет работы Большого адронного коллайдера (LHC).
В 2004 году была проведена повторная обработка данных эксперимента D0 по определению массы t-кварка, проводившегося на синхротроне Тэватрон в Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми, в ходе этой обработки была получена уточнённая оценка массы, что привело к переоценке верхней границы массы бозона Хиггса до 251 ГэВ.
В 2010 году в ходе экспериентов на Тэватроне исследовательской группой DZero было обнаружено 1-процентное отклонение результатов от теоретически предсказанных стандартной моделью. Вскоре было объявлено о том что причиной расхождения могло стать существование не одного, а пяти бозонов Хиггса - в рамках теории суперсимметрии могут существовать заряженные положительно и отрицательно, скалярные (легкий и тяжелый) и псевдоскалярный бозоны. Ожидается, что подтвердить или опровергнуть данную гипотезу помогут эксперименты на большом адронном коллайдере.
Бозон Хиггса в массовом сознании
Бозон Хиггса - последняя до сих пор не найденная частица Стандартной модели. Частица Хиггса так важна, что нобелевский лауреат Леон Ледерман назвал её «частицей-богом» . В средствах массовой информации бозон Хиггса охарактеризован как «частица Бога». С другой стороны, невозможность открыть этот бозон может скомпрометировать текущую реализацию Стандартной модели, однако в физике элементарных частиц уже разработаны её расширения (бесхиггсовские модели) .
Я, извините, про высокие технологии.
Столько шуток низкопробных, столько ерничества по поводу науки, бозона Хиггса, БАК (большого хардронного коллайдера) -
что противно и грустно
за человечество
(которое его, БАК, собственно, и создало).
Так вот, максимально доступно про бозон, который у всех
на слуху
и про
который не знает
толком почти никто, а значит,
говорят что попало.
Готов таки поспорить на крупную
сумму, что большинство из читателей
этого поста (в том
числе и люди,
ещё интересующиеся наукой) не представляют
себе, что же
такое нашли физики на большом
хардронном коллайдере, почему они это так долго искали, и что
будет дальше.
Люди вообще очень плохо умеют представлять в уме,
что творится в микромире,
на масштабе
элементарных частиц. Скажем, многие со школы
представляют себе, что электроны -
такие маленькие желтые шарики, вроде мини-планет,
вращающихся вокруг ядра атома, а то
похоже на ягоду
малины, составленную из красных
и синих
протонов-нейтронов. Те, кто немного знаком с квантовой
механикой по популярным книгам, представляют элементарные частицы в виде
этаких размытых облачков. Когда нам пишут, что любая элементарная частица одновременно является волной, мы представляем
себе волны на море
(или в океане):
поверхность трехмерной среды, которая периодически колеблется. Если нам
сказать, что частица представляет собой событие в некотором
поле, мы представим
себе поле (что-то
такое гудит в пустоте,
как трансформаторная будка).
И всё это очень плохо. Слова «частица», «поле» и «волна» крайне плохо отражают реальность, и представлять
их себе
нельзя никак. Какой бы
визуальный образ ни пришел
вам в голову,
он будет
неверным и будет
мешать пониманию. Элементарные частицы не являются
чем-то,
что в принципе
можно увидеть или «пощупать», а мы, потомки обезьян, рассчитаны на то,
чтобы представлять себе только такие вещи. Неправда, что электрон (или фотон, или бозон Хиггса) «являются одновременно частицей и волной»;
это нечто третье, для чего слов в нашем
языке никогда не было
(за ненадобностью).
Мы (в смысле,
человечество) знаем, как они себя ведут, мы можем
производить какие-то
расчеты, мы можем
устраивать с ними
эксперименты, но мы не можем
подобрать для них хороший мысленный образ, потому что штуки, хотя бы
примерно похожие на элементарные
частицы, на наших
масштабах не встречаются
вообще.
Профессиональные физики и не пытаются
визуально (или как угодно ещё в терминах
человеческих чувств) представлять себе то,
что творится в микромире;
это плохой путь, он никуда
не ведет.
У них
постепенно вырабатывается некоторая интуиция насчет того, какие там объекты обитают, и что
с ними
случится, если сделать то-то
и то-то,
но непрофессионал
вряд ли
сможет её продублировать.
Так, надеюсь, вы больше
не думаете
о маленьких
шариках. Теперь о том,
что же
все-таки
искали и нашли
на Большом
Адронном Коллайдере.
Общепринятая теория того, как устроен мир на самых
маленьких масштабах, называется Стандартная Модель. Согласно ей, наш мир устроен так. В нём
есть несколько принципиально разных типов вещества, которые различными способами взаимодействуют друг с другом.
О таких
взаимодействиях иногда удобно говорить как об обмене
некими «объектами», для которых можно измерить скорость, массу, можно разогнать их или
столкнуть друг с другом
и т.п.
В каких-то
случаях удобно называть их (и думать
о них)
как о частицах-переносчиках.
Таких частиц в модели
12 разновидностей.
Напоминаю, что всё, о чем
я сейчас
пишу, все равно неточно и профанация;
но, надеюсь, всё же
гораздо меньшая, чем сообщения большинства СМИ. (Например, «Эхо Москвы» 4-го июля отличилось фразой «5 баллов по шкале сигма»; знающие оценят).
Так или иначе, 11 из
12 частиц
Стандартной модели уже наблюдались ранее. 12-я -
бозон, соответствующий полю Хиггса -
то, что придает многим остальным частицам массу. Очень хорошая (но, конечно, тоже неверная) аналогия, которую придумал не я: представьте себе идеально гладкий бильярдный стол, на котором
находятся бильярдные шарики-элементарные частицы. Они легко
разлетаются в разные
стороны и движутся
куда угодно без помех. Теперь представьте себе, что стол покрыт некой липкой массой, затрудняющей движение частиц: это поле Хиггса, а то,
насколько частица прилипает к такому
покрытию -
и есть
его масса. С некоторыми
частицами поле Хиггса не взаимодействует
никак, например, с фотонами,
и их масса,
соответственно, равна нулю; можно представить себе, что фотоны похожи на шайбу
в аэрохоккее,
и покрытие
не замечают
вообще.
Вся эта аналогия неверна, например, потому что масса, в отличие
от нашего
липкого покрытия, мешает частице не двигаться,
а ускоряться,
но какую-то
иллюзию понимания дает.
Бозон Хиггса -
это частица, соответствующая этому «липкому полю». Представьте себе очень сильный удар по бильярдному столу, повредивший сукно и смявший
небольшое количество липкой массы в складку-пузырик,
которая очень быстро растечется обратно. Вот, это он и есть.
Собственно, именно этим Большой адронный коллайдер и занимался
все эти годы, и примерно
так процесс получения бозона Хиггса и выглядел:
лупим изо всех сил по столу до тех
пор, пока само сукно не начнет
превращаться из очень
статичной, твердой и липкой
поверхности во что-то
более интересное (или пока не случится
что-нибудь
ещё более чудное, теорией не предсказанное).
Именно поэтому БАК настолько большой и мощный:
с меньшей
энергией «по столу» бить уже пытались, но безуспешно.
Теперь насчет пресловутых 5 сигма.
Проблема вышеописанного процесса заключается в том,
что мы можем
только стукнуть и надеяться,
что из этого
что-то
выйдет; гарантированного рецепта получения именно бозона Хиггса нет. Хуже, когда он все-таки
родился на свет,
мы должны
успеть его зарегистрировать (увидеть его, естественно, нельзя, да и существует
он лишь
ничтожную долю секунды). Каким бы
детектором мы ни пользовались,
мы можем
лишь сказать, что кажется, возможно, мы наблюдали
нечто похожее.
Теперь представьте себе, что у нас
есть особая игральная кость; она падает случайно на одну
из шести
граней, но если
рядом с ней
как раз в это
время находится бозон Хиггса, то шестерка не выпадет
никогда. Это типичный
детектор. Если мы кинем
кость один раз и одновременно
стукнем изо всех сил по столу, то вообще никакой результат нам ровно ни о чем
не скажет:
выпало 4? Вполне вероятное событие. Выпало 6? Возможно, мы просто
стукнули по столу слегка не в тот
момент, и бозон,
хотя и существующий,
не успел
родиться в нужный
момент, или наоборот, успел распасться.
Но мы можем
проделывать этот эксперимент несколько раз, и даже
много раз! Отлично, давайте кинем кость 60 000 000 раз.
Допустим, при этом шестерка выпала «всего лишь» 9 500 000 раз,
а не 10 000 000;
значит ли
это, что бозон время от времени
появляется, или это всего лишь допустимая случайность -
мы же
не верим,
что кость должна лечь шестеркой ровно 10 миллионов
раз из 60?
Ну ээээ. На глазок
такие вещи не оцениваются,
нужно считать, насколько велико отклонение, и как
оно соотносится с возможными
случайностями. Чем больше
отклонение, тем меньше вероятность того, что кость просто случайно так ложилась, и тем
больше вероятность того, что время от времени
(не всегда)
возникала новая элементарная частица, мешавшая ей лечь
шестеркой. Отклонение от среднего
удобно выражать в «сигмах». «Одна сигма» -
это такой уровень отклонения, который является «наиболее ожидаемым» (его конкретное значение может вычислить любой третьекурсник физ- или матфакультета). Если экспериментов
достаточно много, то отклонение в 5 сигма -
это тот уровень, когда мнение «случайность маловероятна» превращается в абсолютно
твердую уверенность.
О достижении примерно этого уровня отклонений сразу на двух
разных детекторах и объявили
физики 4 июля.
Оба детектора
вели себя очень похоже на то,
как они бы
вели себя, если бы
получаемая в результате
сильных ударов по столу частица действительно была бозоном Хиггса; строго говоря, это ещё не значит,
что перед нами именно он, нужно измерить всякие прочие его характеристики всякими другими детекторами. Но сомнений
осталось уже мало.
Наконец, о том,
что нас ждет в будущем.
Была ли
открыта «новая физика», и был ли
совершен прорыв, который пригодится нам для создания гиперпространственных двигателей и абсолютного
топлива? Нет; и даже
наоборот: стало ясно, что в той
части физики, которая изучает элементарные частицы, чудес не происходит,
и природа
устроена практически так, как физики всю дорогу и предполагали
(ну, или почти так). Это даже
немного грустно.
Ситуация осложняется тем, что нам совершенно твердо известно, что она в точности
так устроена быть не может
в принципе.
Стандартная модель чисто математически не совместима
с общей
теорией относительности Эйнштейна, и то,
и другое
одновременно быть верно просто не может.
И куда теперь копать, пока не очень
понятно -
не то
чтобы мыслей совсем нет, скорее, наоборот: различных теоретических возможностей слишком много, а способов
их проверить
гораздо меньше. Дальше реальность выходит за пределы
моей компетенции. Но примерно
вот так.
В поисках бозона принимали участие ученые мира, в том числе специалисты из России. В итоге обнаружить признаки его существования удалось, разогнав до скорости света пучки протонов в 27-километровом туннеле коллайдера и проанализировав результаты их столкновения.
Бозон Хиггса — последнее недостающее звено для стандартной модели Вселенной. Но, возможно, он станет первым звеном новой модели. Эту частицу можно сравнить со Святым Граалем. Долгие годы ученые, действительно, прилагали все усилия, чтобы получить информацию о ее существовании.
Уже известно, что в 2013 году коллайдер приостановит свою работу примерно на полтора года. Во время этого длительного перерыва будет происходить подготовка гигантской машины к переходу на полную мощность. Это поможет поднять точность измерения массы бозона Хиггса. Огромный интерес также представляет и поиск других гипотетических частиц, предсказываемых некоторыми теориями, так что не исключено, что обнаружение бозона Хиггса — это лишь первый шаг в череде фундаментальных открытий, которые принесут эксперименты на БАК.
Одна из величайших загадок физики может решить «матрасоподобное» аксионное поле, которое пронизывает пространство и время. Трое физиков, сотрудничавших в области залива Сан-Франциско последние три года, разработали новое решение вопроса, который беспокоил их научную сферу более 30 лет. Эту глубокую загадку, с помощью которой приводились в действие эксперименты на мощнейших ускорителях частиц и рождались противоречивые гипотезы мультивселенных, может сформулировать даже ученик младших классов: каким образом магнит поднимает скрепку вопреки гравитационном притяжению всей планеты.
Несмотря на мощь, стоящую за движением звезд и галактик, сила гравитации в сотни миллионов триллионов триллионов раз слабее магнетизма и других микроскопических сил природы. Это несоответствие проявляется в физических уравнениях в абсурдной разнице между массой бозона Хиггса, открытой в 2012 году частицы, которая управляет массами и силами известных других частиц, и ожидаемым диапазоном масс пока еще не открытых гравитационных состояний материи.
В отсутствие доказательств с Большого адронного коллайдера, поддерживающих любую из ранее предложенных теорий, которые объяснили бы эту нелепую иерархию масс - в том числе соблазнительно элегантную «суперсимметрию» - многие физики начали сомневаться в самой логике законов природы. Нарастает беспокойство, что наша Вселенная может быть случайным, скорее странным нагромождением среди бесчисленного числа других возможных вселенных - и это означает конец поискам последовательной теории природы.
В этом месяце БАК начал долгожданную работу во втором запуске с почти удвоенной операционной энергией, продолжая поиск новых частиц или явлений, которые решили бы проблему нашей иерархии. Однако вполне реальна возможность того, что за углом не будет никаких новых частиц, и физики-теоретики встретят свой «кошмарный сценарий». Также это заставит их задуматься.
Дэвид Каплан
«Именно в моменты кризиса рождаются новые идеи», - говорит Жан Джудис, теоретический физик частиц из лаборатории CERN возле Женевы, где находится БАК.
Новое предложение предлагает возможный выход. Троица ученых «супер взволнована», говорит Дэвид Каплан, 46-летний физик-теоретик из Университета Джона Хопкинса в Балтиморе, который разработал эту модель с Питером Грэмом, 35 лет, из Стэнфордского университета и Сарджитом Радженраном, 32 лет, из Калифорнийского университета в Беркли.
Их решение прослеживает иерархию между гравитацией и другими фундаментальными силами обратно к взрывному рождению космоса, когда, по мнению ученых, две переменных, развивавшихся в тандеме, внезапно намертво остановились. В этот момент гипотетическая частица «аксион» заперла бозон Хиггса в его нынешней массе, намного ниже гравитационных масштабов. Аксион появился в теоретических уравнениях еще в 1977 году и, скорее всего, существует. Пока что не обнаружили ни одного аксиона, но ученые считают, что аксионы могут быть так называемыми «релаксионами» (от relax - расслабляться), решая проблему иерархии путем «расслабления» значения массы Хиггса.
«Это очень, очень умная идея, - говорит Раман Сундрум, физик-теоретик из Университета Мэриленда, не принимавший участия в ее разработке. - Возможно, именно так в некоторой степени устроен мир».
В течение нескольких недель после того, как работа появилась в Сети, образовалась «новая площадка», заполнившаяся исследователями, которые хотели изучить слабые стороны идеи и в целом пощупать ее, говорит Натаниэль Крейг, физик-теоретик из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре.
«Все это кажется чертовски простой возможностью, - говорит Раджендран. - Мы не пытаемся прыгнуть выше головы. Это просто хочет работать».
Однако ряд экспертов отмечает, что в своей нынешней форме эта идея не лишена недостатков, которые необходимо тщательно продумать. И даже если она переживет эту критику, могут потребоваться десятки лет, чтобы проверить ее экспериментально.
При всем ажиотаже, который окружал открытие бозона Хиггса в 2012 году, завершившего Стандартную модель физики частиц и принес Питеру Хиггсу и Франсуа Энглерту Нобелевскую премию по физике 2013 года, это открытие стало небольшим сюрпризом; существование частицы и измеренная масса в 125 ГэВ согласовались с годами косвенных доказательств. Однако не это оставило экспертов БАК в недоумении. Не было ничего, что могло бы примирить массу Хиггса с предсказанным масштабом массы, связанной с гравитацией, который лежит за пределами экспериментально достижимых показателей на 10 000 000 000 000 000 000 ГэВ.
«Проблема в том, что в квантовой механике все влияет на все, - объясняет Джудис. Сверхтяжелые гравитационные состояния должны квантово-механически смешиваться с бозоном Хиггса, делая мощный вклад в значение его массы. Тем не менее бозон Хиггса каким-то образом остается легковесным. Это как если бы невероятные факторы, влияющие на его массу - некоторые положительные, другие отрицательные, но все в десятки знаков величиной - волшебным образом отменяются, оставляя чрезвычайно малую величину. Тонко настроенная отмена всех этих факторов кажется «подозрительной», говорит Джудис. Кажется, будто должно быть что-то еще.
Эффекты часто сравнивают тонко настроенную массу Хиггса с карандашом, который стоит вертикально на кончике, подталкиваемый воздушными потоками и настольными вибрациями, но тем не менее остающийся в идеальном равновесии. «Это не состояние невозможности, это состояние маловероятности, - говорит Савас Димопулос из Стэнфорда. Если вы подойдете к такому карандашу, «вы сначала проведете рукой над карандашом, чтобы проверить, нет ли лески, которая привязывает его к потолку. Затем вы подумаете, что кто-то прилепил карандаш на жвачку».
Физики точно так же искали естественное объяснение проблемы иерархии с 1970-х годов, убежденные, что этот поиск приведет их к более полной теории природы, возможно, даже пролив свет на частицы «темной материи», невидимого вещества, которое наполняет галактики. «Естественность была основным лейтмотивом этих исследований», говорит Джудис.
С 1980-х годов наиболее популярным предложением была суперсимметрия. Она решает проблему иерархии, постулируя пока не обнаруженных близнецов для каждой элементарной частицы: для электрона - селектрон, для каждого кварка - скварк и так далее. Близнецы противоположным образом влияют на массу бозона Хиггса, делая его невосприимчивым к эффектам сверхтяжелых частиц гравитации (они сводятся на нет эффектами своих близнецов).
Никаких доказательств суперсимметрии или каких-либо конкурирующих идей - вроде техниколора или «искривленных дополнительных измерений» - не появилось во время первого запуска БАК с 2010 по 2013 годы. Когда коллайдер закрылся на модернизацию в начале 2013 года, не найдя ни единой «с-частицы» или других признаков физики за пределами Стандартной модели, многие эксперты начали думать, что качественной альтернативы нет. Что если масса Хиггса, а значит, и законы природы неестественны? Расчеты показали, что если бы масса бозона Хиггса была всего в несколько раз больше, а все остальное осталось бы таким же, то протоны не смогли бы собираться в атомы, и не было бы сложных структур - звезд или живых существ. Что, если наша Вселенная на самом деле случайным образом тонко настроена, подобно карандашу, балансирующему на своем кончике, вырванная из бесчисленного числа пузырьковых вселенных внутри практически бесконечной мультивселенной просто потому, что жизнь требует именно такого безумного, вопиющего, возмутительного случая?
Эта гипотеза мультивселенной, которая вырисовывалась в ходе обсуждения проблемы иерархии с конца 90-х, большинством физиков рассматривается как очень мрачная перспектива. «Я просто не знаю, что с ней делать, - говорит Крейг. - Мы не знаем правил». Другие пузыри множественной вселенной, если они существуют, лежат за границами световой достижимости, навсегда ограничивая теории о мультивселенных, которые мы сможем экспериментально наблюдать из нашего одинокого пузыря. А без какого-либо способа определить, где на отрезке бесконечно возможных данных мультивселенной лежат отведенные нам данные, становится сложно или невозможно построить аргументы на основе мультивселенной о том, почему наша Вселенная именно такая. «Я не знаю, в какой момент мы будем достаточно убеждены. Как определить нужный момент? Откуда вам знать?».
Хиггс и релаксион
Каплан посетил Залив прошлым летом, чтобы поработать с Грэмом и Раджендраном, которых он знал, поскольку все трое работали в разное время на Димопулоса, который был одним из ключевых разработчиков суперсимметрии. За прошедший год трио разделило свое время между Беркли и Стэнфордом, обмениваясь «эмбриональными битами идеи», как говорит Грэм, и постепенно развивали новую оригинальную идею для законов физики частиц.
Вдохновленные попыткой Ларри Эбботта 1984 года обратиться к проблеме различной естественности в физике, они стремились пересмотреть массу Хиггса как развивающийся параметр, который мог динамически «расслабиться» до своего крошечного значения во время рождения космоса, а не начать с фиксированной и, казалось бы, невероятной константы. «Хотя потребовалось полгода, чтобы избавиться от тупиков и глупых моделей и очень сложных вещей, мы пришли к весьма простой картинке», - говорит Каплан.
Согласно их модели, масса Хиггса зависит от численного значения гипотетического поля, которое пронизывает пространство-время: аксионное поле. Чтобы представить его картину, «мы думаем о всеобъемности космоса как такого трехмерного матраса», говорит Димопулос. Значение в каждой точке поля зависит от того, насколько сжаты пружины матраса. Долгое время считалось, что существование этого матраса - и его вибраций в форме аксионов - может решить две глубоких загадки: во-первых, аксионное поле должно объяснить, почему большинство взаимодействий между протонами и нейтронами протекает как вперед, так и назад, решая так называемую «сильную CP-проблему». Во-вторых, из аксионов может состоять темная материя. Решение иерархической проблемы будет третьим важным достижением.
История этой новой модели начинается, когда космос был набитой энергией точкой. Аксионный матрас был под чрезвычайным давлением, что делало массу Хиггса огромной. По мере расширения Вселенной пружины расслаблялись, будто их энергия перетекала от пружин к новообразованному пространству. По мере рассеяния энергии, уменьшалась и масса Хиггса. Когда масса дошла до своей настоящей величины, соответствующая переменная упала ниже нуля, переключившись на поле Хиггса, похоже на патоку поле, которое дает массу частицам вроде электронов и кварков, проходящим через него. Массивные кварки, в свою очередь, взаимодействовали с аксионным полем, создавая гребни метафорического холма, по которому скатывалась энергия. Аксионное поле застыло, как и хиггсова масса.
Сундрум называет это радикальным отходом от моделей прошлого: новая модель показывает, как современная иерархия масс могла слепить себя с момента рождения космоса. Димопулос отмечает поразительный минимализм этой модели, которая задействует в основном ранее устоявшиеся идеи. «Люди вроде меня, которые немного вложились в другие подходы к проблеме иерархии, были бы приятно удивлены, что не придется далеко ходить. Находившееся на заднем дворе Стандартной модели решение было недалеко. Нужны были молодые умные люди, которые бы это поняли».
«Это поднимает цену акций аксиона, - добавляет он. Не так давно Axion Dark Matter eXperiment в Университете Вашингтона в Сиэтле начал искать редкие превращения аксионов темной материи в частицы света внутри мощных магнитных полей. Теперь, говорит Димопулос, «нам придется смотреть еще пристальнее, чтобы найти это».
Однако, как и многие эксперты, Нима Аркани-Хамед из Института перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси, отмечает, что это предположение только-только появилось. Хотя оно «безусловно разумное», говорит он, его текущая реализация остается надуманной. К примеру, чтобы аксионное поле застряло на хребтах, созданных кварками, а не прокатилось через них, космическая инфляция должна была прогрессировать намного медленнее, чем допускает большинство космологов. «Вы добавляете 10 миллиардов лет инфляции».
И даже если аксион был бы обнаружен, одно только это не доказало бы, что он «релаксион» - что он релаксирует, расслабляет значение массы Хиггса. И когда волнение в Заливе прошло, вместе с Грэмом и Раджендраном Каплан начали разрабатывать идеи относительно того, как проверить свою модель. В конце концов, возможно, колеблющееся аксионное поле может повлиять на массу ближайших элементарных частиц через массу Хиггса. «Вы могли бы увидеть, что масса электрона колеблется», говорит Грэм.
Так проверить предположение ученых получится еще нескоро. (Эта модель не предсказывает новых явлений, которые мог бы обнаружить БАК). И опять же, шансов у нее немного. Так много умных предположений обломались за все эти годы, что ученые настроены довольно скептично. Однако интригующая новая модель все же вселяет долю оптимизма.
«Мы думали, что передумали уже все и что нет ничего нового под солнцем, - говорит Сундрум. - Эта теория показывает, что люди все еще остаются умными созданиями и остается много пространства для новых прорывов».
