Нобелевская премия 2013 года по физике была присуждена Питеру Хиггсу и Франсуа Энглеру за открытие механизма нарушения электрослабой симметрии. Премию дали за теоретические работы, позволившие объяснить появление массы у элементарных частиц. Выводы Хиггса и Энглера были подтверждены экспериментально в 2012 году, когда физикам удалось обнаружить бозон Хиггса.
Приведенный ниже материал является переводом оригинальной интерактивной презентации, он позволяет через доступные простому обывателю образы объяснить сложнейший Хиггсовский механизм.
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, 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 хиггсовскому полю и остаются безмассовыми.
Многие, стараясь объяснить на повседневном языке, как работает хиггсовский механизм, прибегают к всевозможным образным сравнениям и метафорам. Сразу оговоримся, что все они на самом деле не объясняют его, а только наглядно иллюстрируют основную мысль — при движении частицы сквозь какую-то среду может появиться инертность.
Некоторые сравнивают поле Хиггса с чем-то в роде космической мелассы... затягивающей в себя все, что оказывается на достаточно близком расстоянии; другие проводят аналогию между хиггсовским полем и людьми на вечеринке (существует также версия, адаптированная для политиков)...
Но П.Хиггс и Ф.Энглер посчитали, что наиболее наглядно поле Хиггса можно представить через образ заснеженной равнины... а движение элементарных частиц в нем сравнить с перемещением по снежному покрову различных персонажей.
... лыжник легко скользит по снегу... женщина в снегоступах, передвигаясь, испытывает затруднения уже в большей степени, чем лыжник. Мужчина в тяжелых ботинках с трудом бредет, проваливаясь в снег на каждом шагу... В то время как птица совершенно беспрепятственно пролетает над белой равниной.
Поле Хиггса подобно представленному снежному полю...
Но вместо несчетого количества снежинок, поле Хиггса состоит из множества элементарных частиц - хиггсонов, бозонов Хиггса.
Частицы, которые взаимодействуют с полем Хиггса, имеют массу.
Подобно упомянутому лыжнику, электроны слабо взаимодействуют с полем Хиггса. Они обладают очень малой массой.
Подобно обутым в снегоступы людям, кварки, из которых состоят адроны, в частности, протон и нейтрон, взаимодействуют с полем сильнее. Они имеют несколько большую массу.
W- и Z-бозоны продираются сквозь поле Хиггса, как люди в тяжелых ботинках, погрязшие в снегу. Их масса в тысячи раз больше.
Фотоны, глюоны совершенно не взаимодействуют с полем. Они безмассовые.
Пятьдесят лет назад, физики понятия не имели, почему некоторые частицы имеют массу, а другие частицы - нет. Для ответа на этот вопрос не хватало чего-то, представлений, опираясь на которые можно было бы это объяснить.
Поэтому они придумали бозон Хиггса, и искали его до настоящего времени...
Неуловимую, недостающую снежинку в Хиггсовской теории падающего снега...
Иллюстрации: Нигель Холмс, перевод: Екатерина Асмолова;
Графика: Джонатан Курум, Алисия ДеСантис, Ксакюин Г.В. и Джош Уильямс.
