Физики всего мира на протяжении десятилетий охотились за бозоном Хиггса - частицей, предсказанной полвека назад. Теперь авторов гипотезы удостоили Нобелевской премии.

Во вторник, 8 октября, в Стокгольме были объявлены имена лауреатов Нобелевской премии по физике за 2013 год. Ими стали - как, собственно, и ожидалось, - двое физиков-теоретиков, специалистов в области элементарных частиц: бельгиец Франсуа Энглер (Francois Englert) и британец Питер Хиггс (Peter Ware Higgs).

Формулировка, провозглашенная постоянным секретарем Нобелевского комитета по физике Стаффаном Нурмарком (Staffan Normark), звучит так: "за теоретическое открытие механизма, который способствует нашему пониманию происхождения массы субатомных частиц, и который недавно получил подтверждение благодаря открытию предсказанной фундаментальной частицы в экспериментах ATLAS и CMS на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе".Нобелевской премии по физике за 2013 год удостоилось предсказание бозона Хиггса

Стандартная модель: 24 фермиона...

А теперь давайте попробуем хотя бы в самых общих чертах разобраться в том, за что получили премию сегодняшние лауреаты. Тут нужно сказать несколько слов о том, что же такое Стандартная модель - основная теория современной физики элементарных частиц.

Согласно сегодняшним представлениям, все вещество состоит из 24 так называемых фермионов - фундаментальных частиц с полуцельным значением спина. Они образуют три семейства (или, как говорят специалисты, три поколения). Каждое поколение состоит из двух лептонов и двух кварков, причем кварки в свободном состоянии не встречаются. Вся окружающая нас материя состоит из частиц первого поколения: два вида кварков (нижний и верхний) и один вид лептона (электрон) образуют атомы, еще один лептон (электронное нейтрино) в состав атомов не входит, но является вездесущим, потому что практически беспрепятственно проникает сквозь материю.

Два других поколения состоят из короткоживущих нестабильных частиц. Во втором поколении кварки называются странный и очарованный, лептоны - мюоном и мюонным нейтрино. Третье поколение объединяет прелестный и истинный кварки, а также тау-лептон и тау-нейтрино. Кроме того, у каждой из этих 12 частиц существует и античастица, обладающая такими же параметрами, но электрическим зарядом противоположного знака. При столкновении частицы с соответствующей античастицей происходит их взаимная аннигиляция, они излучаются в виде чистой энергии.

и 4 вида взаимодействия

В природе существуют также четыре вида взаимодействия - электромагнитное, сильное, слабое и гравитационное. Взаимодействия реализуются частицами с целочисленным значением спина - так называемыми бозонами. Например, внутренняя стабильность атома обеспечивается электромагнитным взаимодействием, носителем которого являются фотоны. Кварки удерживаются в составе атомного ядра сильным взаимодействием, его переносит частица под названием глюон. Слабое взаимодействие, ответственное за радиоактивный бета-распад, реализуется W- и Z-бозонами. Предполагается, что существует и гравитон - частица, реализующая гравитационное взаимодействие, однако обнаружить его экспериментально пока не удалось. До сих пор квантовая теория гравитации не разработана, и Стандартная модель не включает в себя гравитационное взаимодействие.

Но со Стандартной моделью долгие десятилетия была связана и еще одна проблема: в ней все частицы лишены массы, а без массы они должны перемещаться со скоростью света, так что никакие атомы, планеты и звезды были бы невозможны. Выход из тупика предложили Роберт Браут и Франсуа Энглер и - независимо от них - Питер Хиггс. Было это в 1964 году.

Кстати, в том же году ту же идею выдвинула - независимо от Браута, Энглера и Хиггса - еще одна группа ученых - Джеральд Гуральник (Gerald Guralnik), Карл Хейген (Carl R. Hagen) и Том Киббл (Tom W. B. Kibble), а поскольку все они живы, хоть и немолоды, то Нобелевскому комитету и впрямь было что сегодня обсуждать.

Так вот, авторы гипотезы предложили считать, что вся Вселенная заполнена неким вязким полем, которое с разной силой тормозит разные частицы, что и придает им массу. Носителем такого поля является бозон, названный бозоном Хиггса и ставший объектом интенсивного поиска. Поиск продолжался почти полвека и увенчался успехом лишь благодаря вводу в строй мощнейшего ускорителя - Большого адронного коллайдера. Таким образом, последнее белое пятно современной Стандартной теории удалось, наконец, закрыть.

Сумма Нобелевской премии в этом году составляет 926 тысяч евро (один миллион долларов США).