Тончайшее несовершенство, что порождает всё. Долгий путь частице Бога и Новая физика, которая изменит мир - Гвидо Тонелли

особая школа, для которой характерна давняя традиция открытости и интеллектуальной смелости. Во время посещения CMS Фунес рассказывал мне на своем безупречном итальянском о полученном им образовании: об учебе в университете Кордовы и об аспирантуре в Италии, в Падуе. Обсуждая интерес к науке у людей церкви, он поведал мне об одном аргентинском иезуите, который стал кардиналом. Это иезуит итальянского происхождения; когда Фунес решил стать иезуитом, кардинал экзаменовал его в Кордове. Они подолгу беседовали о физике, поскольку кардинал принадлежал к небольшому числу тех высокопоставленных церковных деятелей, кто обладает основательными научными познаниями. До того как получить диплом теолога, он получил диплом химика. Фунес говорил о нем очень проникновенно – как о великом человеке. Меня он в тот раз убедить не смог, однако годы спустя я вспомнил этот наш разговор – когда кардинал Бергольо был избран папой римским и принял имя Франциск.

А что если мы действительно открыли частицу БОГА?

Мне никогда не нравилось такое название, я считал его неудачным. Однако я понимаю, что оно не только помогло книге Ледермана стать бестселлером, но и успело укорениться в коллективном сознании. Так что сколько бы усилий мы ни прилагали, как бы ни настаивали на том, что речь идет всего лишь о еще одной материальной элементарной частице, ни журналисты, ни широкая общественность, кажется, не могут уже без него обойтись.

Положа руку на сердце, я с трудом скрываю раздражение каждый раз, когда, выступая на публике, вынужден употреблять словосочетание “частица Бога”. Кроме всего прочего, я нахожу это выражение до некоторой степени оскорбительным. Хотя я сам не верующий, я с глубоким уважением отношусь к тем, кто верует. Когда я говорю о первых мгновениях жизни Вселенной, я стараюсь не задевать чувства тех, кто считает материальный мир сотворенным или, во всяком случае, проявлением высшего разума. Я знаю, что научные соображения отступают в ту секунду, когда переживается акт веры, на который каждый из нас имеет право и о котором я не могу себе позволить судить.

Тем не менее я должен признать, что недавние рефлексии научного сообщества по поводу роли бозона Хиггса могут открыть совершенно новую перспективу. Они, если вдруг подтвердятся, способны серьезно подкрепить это приклеившееся наименование. В соответствии с некоторыми гипотезами, бозон Хиггса в состоянии разрешить три важнейших загадки современной физики: избыток материи над антиматерией, происхождение инфляции и темная энергия.

Первая загадка касается нашего собственного существования как материальных сущностей. Нет оснований думать, что при Большом взрыве материя и антиматерия образовались в неравных количествах, и мы знаем, что, вступив друг с другом в контакт, они обе исчезают, превращаясь во вспышку света. Почему же тогда вся антиматерия полностью исчезла, а в космосе осталась только обычная материя, из которой состоим и мы сами, и все то, что нас окружает?

Космическое реликтовое излучение ясно показывает, что вся окружающая нас сейчас материя – это лишь небольшая часть того, что было сначала. Материя и антиматерия ранней Вселенной аннигилировали, оставив после себя большое количество фотонов, которые мы можем наблюдать вокруг себя и сейчас. Но в силу действия какого‑то механизма, пока еще нам не известного, материальная частица, одна на миллиард из существовавших в первые мгновения, смогла пережить те начальные смертельные объятия. В ходе последующей эволюции этот небольшой остаток превратился во все то, что мы знаем. Так что успех материи в ее противостоянии антиматерии подтверждается нашим собственным существованием – мелкая подробность, скажете вы… но все‑таки мы тут.

На протяжении десятилетий мы думали, что дело в некоей разнице между поведением материи и поведением антиматерии. Что есть некая незначительная аномалия, которая нарушает исходную идеальную симметрию. Проводились подробные исследования и действительно обнаруживались различные механизмы, дающие материи небольшое преимущество в процессах распада частиц и античастиц. Эти механизмы описываются Стандартной моделью, но преимущество материи оказывается слишком незначительным, чтобы объяснять ее наблюдаемый избыток.

В последние годы предпочтение отдается новой гипотезе. Все могло решиться в тот самый момент, когда произошел электрослабый фазовый переход. Наша судьба зависела от того, как проходил этот фазовый переход, и решилась именно в ту самую одну стомиллиардную долю секунды после Большого взрыва. Во вселенной, где материи столько же, сколько антиматерии, и которая, следовательно, в любой момент может превратиться в чистую энергию, достаточно, чтобы бозон Хиггса оказал легчайшее предпочтение частицам материи, решив образовывать связанные состояния с ними, а не с частицами антиматерии, – и вот пожалуйста: возникает материальная Вселенная, что нас окружает. И все‑таки определяющим было то, как именно происходил фазовый переход. По-видимому, все решилось за мгновение до того, как скалярное поле заполонило всю Вселенную, когда возникли первые крошечные пузырьки того странного вакуума, в котором слабое взаимодействие навсегда отделилось от электромагнитного. На поверхности этих пузырьков при быстром расширении могла возникнуть легчайшая асимметрия между материей и антиматерией, которая, при очень быстром прохождении фазового перехода, могла выжить и стать общим свойством.

Вот он – тот крошечный дефект, тончайшее несовершенство, из которого все и родилось. Аномалия, давшая начало материальной Вселенной, способной эволюционировать на протяжении миллиардов лет.

Если все рождается в этот момент, то его (этот момент) надо познать во всех подробностях, реконструировать кадр за кадром, в замедленной съемке и под разными углами, как это делается, когда забивается гол, решающий судьбу чемпионата мира. А значит, надо построить еще один ускоритель, куда более мощный, чем LHC. Например, FCC – благодаря энергии в 100 ТэВ в системе центра масс сталкивающихся протонов – был бы идеальным инструментом, чтобы понять, на что способен бозон Хиггса, когда находится вдали от состояния равновесия, в котором спокойно пребывает с момента Большого взрыва. На это могут уйти годы, может быть десятилетия, но рано или поздно будет написана еще одна важнейшая глава в книге нашей истории.

Второй вопрос, ответ на который мог бы дать бозон Хиггса, окутан еще большей тайной: что могло запустить процесс экспоненциального роста, инфляции, позволившей Вселенной разрастись до космических масштабов в первые мгновения ее существования?

Мы знаем, что для запуска этого процесса нужна скалярная частица, инфлатон. Бозон Хиггса, только что открытый, – первая скалярная фундаментальная частица Стандартной модели. А что если бозон Хиггса и есть этот инфлатон? Такая вероятность существует, и по данному поводу идут острые дискуссии.

Масса нового бозона – 125 ГэВ, это очень подходящая величина, чтобы, по мнению некоторых, создать потенциал, очень похожий на тот, который мог бы запустить космическую инфляцию: нечто вроде холмика с пологим спуском, вдруг срывающимся в