Премии | Нобелевская премия по физике — 2013

Все две недели мы будем следить за решениями Нобелевского комитета и публиковать комментарии наших авторов о лауреатах премии 2013 года и их вкладе в мировую науку. Следите за обновлениями!

физика

Лауреатами Нобелевской премии по физике стали британский физик Питер Хиггс и бельгиец Франсуа Энглер за «теоретическое открытие механизма, который обеспечил понимание происхождения масс элементарных частиц».

Дмитрий Казаков

доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник лаборатории теоретической физики ОИЯИ

Вся наше сообщество физиков очень довольно тем, что крупнейшие экспериментальные достижения физики высоких энергий прошлого года, подтверждающие теоретические ожидания, были увенчаны Нобелевской премией. Мы считаем, что это эпохальное событие в нашей науке и оно достойно Нобелевской премии.

Важность открытия состоит в том, что это не просто открытие какой-то новой частицы, а подтверждение правильности того пути, по которому строится Стандартная модель фундаментального взаимодействия, правильность того пути, по которому частицы, которые входят в эту модель (кварки, лептоны и промежуточные векторные бозоны), получают свою массу путем взаимодействия с полем Хиггса, которое является переносчиком взаимодействия, переносчиком «пятой силы» (помимо электромагнитных слабых и сильных взаимодействий). Поэтому это очень важное достижение как теоретической, так и экспериментальной физики.

Пионерскими работами по механизму, который правильней сейчас будет назвать механизмом Браута-Энглера-Хиггса, были исследования Браута и Энглера, двух бельгийцев, и британца Хиггса. Эти работы появились в журнале с недельным интервалом как две независимых работы, написанные разным научным языком.

После этого моментально возникла реакция в научной среде, и появилась работа, которая обобщала предыдущие исследования на случай, который реально используется в физике частиц. Это была работа двух американцев Гуральника и Хагена, и англичанина Киббла, в которой они обобщали все, что делали Браут, Энглер и Хиггс, ссылаясь на них. В этом смысле они отдавали должное приоритету ныне нобелевских лауреатов.

Тем не менее, считается, что эта троица тоже внесла свой большой вклад, поскольку они написали уже ту модель, которая реально сейчас используется. И не даром, всей этой группе была вручена престижная премия имени Сакураи.

Работа Браута-Энглера была посвящена тому, что называется механизмом Браута-Энглера-Хиггса. Этот механизм состоит в том, что при эффекте спонтанного нарушения симметрии образуются безмассовые частицы, которые носят название «голдстоуновские бозоны». Эти бозоны безмассовы, и в спектре элементарных частиц не существуют. Казалось бы, это закрывает путь использования этого механизма. Но в этих работах, и в той и в другой, было показано, что на самом деле эти безмассовые частицы исчезают из физического спектра, и за счет их существования дают дополнительную моду векторным полям, а они за счет этого становятся массивными. Этот интересный механизм поглощения нежелательных частиц в продольные моды векторных полей приводит к тому, что векторные поля приобретают массу. Это очень элегантный, красивый механизм, который в этих работах и был предложен. Но почему же бозон все-таки называют именно бозоном Хиггса? В работе Хиггса помимо того, что был предложен этот механизм, было написано, что в спектре кроме этих частиц, которые уходят, остается еще частица, которая никуда не уходит, которая должна существовать. Даже была приведена оценка ее массы. И именно этот бозон, который остается, на который Хиггс обратил внимание, поскольку он работал в так называемом ковариантном формализме, чего не делали Энглер и Браут, стали называть бозоном Хиггса.

Мы убедились, что такая частица существует. Ее открыли год назад, за прошедший год ее свойства были очень внимательно исследованы: ее квантовые числа, заряды, четности, спин и прочие. И это совпало с тем, что предсказывает Стандартная модель. Поэтому эта частица теперь установлена и это замечательно. Но на самом деле этот вопрос не закрыт, потому что не исключено, что таких частиц существует не одна, что это только начало некоего семейства, что это может быть открывает нам окно совсем в другие области. И главный вопрос, который будет решаться на коллайдере, когда он вновь заработает в 2015 году, — это продолжение изучения свойств. Теперь нам важно понять, одна ли это частица; если несколько, то какие у них свойства; реализуется ли минимальный механизм природы или природа использует какой-то более хитрый механизм. Так будут развиваться события, и мы с нетерпением ждем.