Бозон Хиггса — это, возможно, самое переоцененное открытие в современной физике, а заодно и самое неверно интерпретированное. В то время как физики всего мира аплодируют себе за обнаружение так называемой "частицы Бога", они упускают из виду растущий массив данных, указывающих на то, что их драгоценный бозон может быть не более элементарным, чем атом водорода.
Когда в 2012 году ЦЕРН с помпой объявил об открытии бозона Хиггса, шампанское лилось рекой, а газетные заголовки провозгласили триумф Стандартной модели. Но что, если этот научный карнавал был преждевременным? Что, если мы празднуем не финал, а лишь промежуточный этап понимания фундаментальной природы Вселенной? На кону стоит не просто репутация нескольких физиков-теоретиков — речь идет о самих основах нашего понимания мироздания.
Священная корова стандартной модели
Нам десятилетиями вдалбливали, что бозон Хиггса — это неделимый кирпичик мироздания, последний недостающий паззл в картине, нарисованной Стандартной моделью. Это красивая сказка для учебников. Но реальность, как всегда, сложнее и грязнее, чем хотелось бы ортодоксальным физикам.
Стандартная модель стала для современной науки чем-то вроде Священного Писания, а бозон Хиггса — её мессией. Горе тому еретику, который осмелится усомниться в его элементарной природе! Научная инквизиция быстро лишит такого смельчака грантов и репутации. Но разве не так поступали с Галилеем, Коперником и другими учеными, чьи идеи шли вразрез с общепринятой догмой?
Забавно наблюдать, как сообщество, которое считает себя воплощением рационального мышления и скептицизма, слепо верует в собственные теории, отказываясь замечать их шаткий фундамент. Это уже не наука, а религия со своими жрецами, догмами и отлучениями от кафедры.
Что, если наука ошибается?
А теперь давайте представим крамольную мысль — бозон Хиггса не элементарная частица, а составная структура. Бр-р-р, чувствуете, как задрожали стены физических факультетов по всему миру? Но эта идея не так уж безумна, как может показаться на первый взгляд.
Уже сейчас существует несколько теоретических моделей — от техницвета до моделей композитного Хиггса — предполагающих, что пресловутый бозон является связанным состоянием более фундаментальных частиц, как атом водорода является связанным состоянием протона и электрона. И эти модели, между прочим, изящно решают некоторые проблемы, с которыми не может справиться Стандартная модель — например, знаменитую проблему иерархии.
Однако мейнстримная физика предпочитает не замечать этого слона в комнате. Куда проще продолжать молиться на уравнения Стандартной модели, чем признать, что многомиллиардные инвестиции в Большой адронный коллайдер лишь приоткрыли очередную дверь в бесконечном лабиринте материи. В конце концов, кто захочет объяснять налогоплательщикам, что для изучения по-настоящему фундаментальной природы Хиггса нам понадобится коллайдер размером с Солнечную систему?
Эта ситуация напоминает мне старую байку про пьяницу, ищущего потерянные ключи под фонарем — не потому, что он там их потерял, а потому, что там светло. Так и физики ищут элементарные частицы там, где у них есть инструменты для поиска, упорно игнорируя возможность того, что реальность может быть гораздо глубже и сложнее.
Экспериментальные несоответствия
Теперь о самом интересном — о том, о чём физики предпочитают говорить шепотом на конференциях, после третьего бокала шампанского. О данных, которые упрямо не вписываются в стандартную картину мира.
Экспериментальные результаты из ЦЕРН показывают некоторые аномалии в распаде и взаимодействиях бозона Хиггса, которые сложно объяснить, если считать его элементарной частицей. Например, некоторые каналы распада демонстрируют слабые, но устойчивые отклонения от теоретических предсказаний. Конечно, это легко списать на статистические флуктуации или неточности измерений. Удобная отговорка для тех, кто не хочет раскачивать лодку.
А что насчет пресловутой массы бозона Хиггса? 125 ГэВ — число, которое вызывает больше вопросов, чем ответов. Почему именно такое значение? В рамках Стандартной модели это выглядит как совершенно случайное число, подогнанное руками. Но в моделях композитного Хиггса эта масса естественным образом возникает из динамики составляющих его частиц.
Можно также вспомнить о кризисе вакуумной стабильности, который возникает при существующей массе Хиггса. Если верить Стандартной модели, наша Вселенная находится в метастабильном состоянии и может коллапсировать в любой момент. Утешительно, правда? Но если бозон Хиггса — составная частица, эта проблема может иметь совершенно иное решение.
Новая физика за горизонтом
Если бозон Хиггса действительно составная частица, то ящик Пандоры новой физики только начинает приоткрываться. Мы стоим на пороге революции, сравнимой с открытием квантовой механики или теории относительности.
Представьте на минуту: если один из краеугольных камней Стандартной модели оказывается составным, то что еще мы принимаем за чистую монету? Кварки? Лептоны? Может быть, вся наша реальность состоит из бесконечных матрешек, вложенных друг в друга? И где заканчивается эта последовательность — если заканчивается вообще?
Модели композитного Хиггса открывают дорогу к объяснению некоторых величайших загадок современной физики. Тёмная материя? Возможно, это проявление взаимодействия субкомпонентов Хиггса, о которых мы пока не догадываемся. Асимметрия материи и антиматерии? И здесь составная природа Хиггса может пролить свет на древнюю загадку.
А что если пойти еще дальше? Что если сама пространственно-временная ткань — не что иное, как эмерджентное явление, возникающее из взаимодействия неких фундаментальных сущностей, из которых состоят все элементарные частицы, включая бозон Хиггса? Головокружительная перспектива, не правда ли?
И самое забавное — мы можем никогда не узнать ответы на эти вопросы. Энергии, необходимые для прямого исследования субструктуры Хиггса, могут оказаться недостижимыми для человеческой цивилизации. Возможно, есть фундаментальный предел тому, как глубоко мы можем проникнуть в природу реальности, и этот предел определяется не только технологиями, но и самой структурой Вселенной.
Социология научного консенсуса
Вы можете спросить: если есть серьезные основания сомневаться в элементарной природе бозона Хиггса, почему об этом не кричат на каждом углу? Ответ прост и удручающе человечен — наука не так объективна, как нам хотелось бы думать.
Карьера ученого зависит от публикаций, грантов и признания коллег. Попробуйте-ка получить грант на исследование, которое подрывает основы Стандартной модели! Научный истеблишмент защищает свою территорию не хуже любой другой корпорации или бюрократической системы.
К тому же, психологически трудно признать, что парадигма, в рамках которой ты работал всю жизнь, может оказаться лишь приближением к истине. Особенно если на кону стоит Нобелевская премия и место в учебниках истории. Куда проще закрыть глаза на несоответствия и аномалии, списав их на погрешности измерений.
Да и публике, и политикам, выделяющим деньги на научные исследования, гораздо легче продать простую и законченную картину мира: "Мы нашли последний кусочек пазла!" — чем неопределенное: "Вообще-то, пазл, возможно, бесконечен, и мы только-только начали его собирать".
История науки полна примеров того, как революционные идеи десятилетиями оставались на обочине, прежде чем стать мейнстримом. Будет ли теория составного бозона Хиггса одной из них — покажет время.
Наука на распутье
Бозон Хиггса стоит на критическом перекрестке современной физики. Либо мы признаем его составную природу и откроем дверь в совершенно новый мир физики, либо продолжим цепляться за удобную иллюзию элементарности и рискуем десятилетиями топтаться на месте.
История науки учит нас: когда теория начинает обрастать костылями и заплатками, чтобы объяснить аномалии, пришло время для новой парадигмы. Птолемеевская система мира с её эпициклами рухнула под тяжестью собственной сложности, уступив место простой и элегантной гелиоцентрической модели. Возможно, Стандартная модель с её постоянно растущим зоопарком частиц и произвольными параметрами ждет та же судьба.
Физика находится в творческом кризисе, сравнимом с тем, что предшествовал рождению квантовой механики. И подобно тому, как тогда потребовался радикальный пересмотр базовых концепций пространства, времени и причинности, сегодня нам, возможно, придется отказаться от самой идеи элементарности как фундаментального свойства природы.
Будущие поколения, вероятно, будут смотреть на наши нынешние представления о бозоне Хиггса с той же снисходительной улыбкой, с которой мы смотрим на алхимиков, искавших философский камень. И это нормально. Наука движется вперед не плавным континуумом, а революционными скачками. И каждый такой скачок начинается с крамольной мысли: "А что, если все совсем не так, как нам кажется?"