На одной покрытой водой планете в далекой-далекой галактике рыбы эволюционировали и стали разумными – такими разумными, что кое-какие из них стали физиками и начали изучать, как движутся тела. Сперва рыбы-физики взяли сверхсложные законы перемещения, по причине того, что (как мы знаем) перемещение тел в воде устроено сложно. Но в один раз рыба-гений – Рыба Ньютон – сделала предположение о том, что фундаментальные законы перемещения значительно несложнее и прекраснее: в сущности, это законы перемещения Ньютона. Она высказала предположение, что замечаемое перемещение выглядит сложным из-за влияния вещества – назовем его «водой», – заполняющего мир. С трудом рыбам удалось подтвердить теорию Рыбы Ньютона, выделив молекулы воды.
В соответствии с механизму Хиггса, мы похожи на таких рыб. Мы загружены в космический океан, что усложняет замечаемые законы физики.
Уравнения для частиц с нулевой массой, включая уравнения Максвелла, уравнения Янга – Миллса и уравнения Эйнштейна в общей теории относительности, в особенности прекрасны. Как мы уже обсуждали, они смогут снабжать огромное количество симметрии – локальной симметрии. Фотоны владеют нулевой массой, так же как цветные глюоны в квантовой хромодинамике и гравитоны в теории гравитации. Дабы иметь прекрасные уравнения и дабы отечественное описание Природы было единообразным, нам хотелось бы создать мир из «кирпичиков» с нулевой массой.
К сожалению, пара видов элементарных частиц отказываются потакать отечественным жаждам. Так, W- и Z -бозоны, каковые переносят не сильный сотрудничества, имеют большие веса. (Как раз исходя из этого не сильный сотрудничества владеют малым радиусом действия и не сильный при низких энергиях.) То, что они владеют массой, обидно, по причине того, что в других отношениях, как мы только что видели, W- и Z- бозоны кажутся страно похожими на фотоны.
Возможно ли преодолеть это затруднение? Учтём , что на поведение фотонов смогут воздействовать свойства вещества, через которое они проходят. Узнаваемый пример: свет замедляется при прохождении через стекло либо воду. Это явление, при котором свет делается более «вялым», чем в большинстве случаев, возможно грубо уподобить приобретению светом инерции. Менее приятель, но более глубочайший для отечественных текущих целей пример – поведение фотонов в сверхпроводников. Уравнения, обрисовывающие фотоны в сверхпроводниках, математически аналогичны уравнениям для частицы с массой. В сверхпроводника фотоны действенно становятся частицами с ненулевой массой.
Сущность механизма Хиггса в идее о том, что «безлюдное пространство» – т. е. пространство, лишенное излучения и частиц, – в действительности заполнено материальной средой, которая делает W- и Z- бозоны массивными. Эта мысль разрешает нам сохранить прекрасные уравнения для безмассовых частиц, наряду с этим относясь с надлежащим уважением к точке зрения действительности. Итак, нам нужна среда, которая делает для W- и Z- бозонов то же самое, что сверхпроводники делают для фотонов. Более того, гипотетическая космическая среда обязана создавать массы значительно большего масштаба: массы W и Z в (не) безлюдном пространстве приблизительно в 1016 раза больше, чем массы фотонов в сверхпроводниках.
Физики обращались к механизму Хиггса многие годы и, применяя его, шли от успеха к успеху. Многие нюансы сотрудничеств W- и Z- бозонов, кроме их весов, были совершенно верно предсказаны с применением прекрасных уравнений для калибровочных симметрий и безмассовых частиц с их следствиями, модифицированными заполняющим пространство веществом. Так мы собрали убедительную сумму аргументов в пользу существования отечественного собственного «космического океана». Но в конечном итоге эта версия основывалась на косвенных доказательствах. Не было никакого четкого ответа на очевидный вопрос: из чего он сделан?
Ни одно известное вещество не могло быть базой космического океана. Никакая комбинация известных кварков, лептонов, глюонов или других частиц не имела нужных для этого особенностей. Необходимо было что-то новое.
В принципе космический океан Хиггса имел возможность бы складываться из нескольких веществ, и сами эти вещества имели возможность бы быть составными. Литература по теоретической физике элементарных частиц содержит много, если не тысячи, предложений для того чтобы вида. Но среди всех логичных возможностей имеется так называемая минимальная модель – самая несложная и самая экономная. В данной минимальной модели космическое вещество состоит всего из одного ингредиента. Не смотря на то, что принятая в данной области терминология сбивает с толку и к тому же всегда меняется, тут, в то время, когда я говорю о «частице Хиггса», я буду иметь в виду неповторимую новую частицу[75], которая была введена, дабы завершить минимальную модель.
