Мост в скрытый мир: бозон Хиггса в народном хозяйстве

То, что обычная барионная материя составляет около 5% полной массы нашей Вселенной, сейчас считается среди ученых практически общепризнанным фактом. 23% приходятся на темную материю, которая в космических масштабах проявляет себя лишь гравитацией (причем столь явно, что ее распределение в пространстве уже неплохо изучено). Принято считать, что темная материя, скорее всего, состоит из массивных и потому нерелятивистских (или, по крайней мере, не ультрарелятивистских) частиц, не имеющих электрического заряда и связанных с барионной материей гравитационным и слабым взаимодействиями. Оставшиеся 72% мировой массы записаны за темной энергией, природа которой абсолютно неизвестна.

Индивидуальные частицы темной материи пока не обнаружены ни в одном эксперименте. И это не удивительно, им ведь положено очень слабо взаимодействовать с обычным веществом. К тому же распределение темной материи в космосе неоднородно, и возможно, что в окрестностях Солнца ее просто очень мало. Но физики не теряют надежды отловить эти частицы земными приборами.

Однако не исключено, что есть материя и «потемнее». Некоторые исследователи допускают реальность совсем уж экзотических полей и частиц, не входящих в Стандартную модель и не принимающих участия ни в одном из известных науке четырех фундаментальных взаимодействий. Для нас они как бы вообще не существуют, поскольку не проявляют себя никакими силовыми эффектами. Можно пойти еще дальше и предположить, что эти «сверхтемные», или скрытые, частицы способны формировать атомы, звезды и планеты, возможно, даже обитаемые.

Существует ли способ их обнаружить? Есть надежда, что для этого пригодятся хиггсовские поля и их кванты — хиггсовские бозоны. По мнению Джеймса Уэллса, одного из ведущих теоретиков ЦЕРН, «наше» хиггсовское поле (поле Стандартной модели) может взаимодействовать с «чужими» полями того же типа, которые придают массу частицам скрытого мира. Эти взаимодействия позволят заметить нечто определенное — хотя и не сами частицы, а лишь их тени. Дело в том, что любое хиггсовское поле в каждой точке пространства определяется исключительно своей величиной и не имеет никаких выделенных направлений, в отличие от векторных полей электричества и магнетизма. К тому же хиггсовские поля пронизывают все пространство без ограничений и поэтому чрезвычайно чувствительны к мельчайшим флуктуациям энергии, имеющим источники в скрытом мире. Это означает, что хиггсовские бозоны в принципе могут распадаться не только на известные частицы, например Z0-бозоны, но и на частицы скрытого мира.

Что же может показать эксперимент? Предположим, что какие-то бозоны Хиггса, рожденные на Большом адронном коллайдере, распадутся как раз на такие частицы. Они будут в высшей степени нестабильны и дадут начало частицам-потомкам. В силу сцеплений между хиггсовыми полями среди них могут оказаться и такие, что подчиняются нашим фундаментальным взаимодействиям и потому отлавливаются детекторами. При этом они будут возникать не в точке распада родительского бозона Хиггса, а где-то в другом месте. Может случиться, что ученые зарегистрируют треки новорожденных частиц, начинающиеся там, где никак нельзя было подозревать существование «реальных» частиц-предшественников. И если это случится, гипотеза скрытого мира получит первые подтверждения.

Эта гипотеза выглядит совершенной фантастикой, но она серьезно обсуждается в научной литературе. Так что, быть может, скрытый мир когда-нибудь станет явью.