100 великих научных открытий (Авторов) - страница 139

С момента выхода статьи Вайнберга ЦЕРН задался целью доказать его умозаключения, для чего принялся конструировать все более мощные ускорители. В 1973 г. установка Gargamelle представила первое подтверждение существования электрослабого тока. В 1982 г. суперпротонный синхротрон впервые позволил обнаружить W-бозон. Наконец, в декабре 2011 г., проводя эксперименты в ЦЕРН на Большом адронном коллайдере (LHC — Large Hadron Collider), ученые смогли четко рассмотреть искомую частицу H.

Дальнейшие наблюдения показали, что бозон Хиггса не заряжен и нестабилен, при этом в зависимости от ситуации распадается по-разному. Благодаря LHC ученые увидели, что частица может распадаться на два фотона, а также на пары электрон/позитрон, мюон/антимюон. Как для микромира, бозон Хиггса живет относительно долго, а рождается либо сам от взаимодействия двух глюонов, либо вместе с парой легких высокоэнергетичных кварков, с одним W- или Z-бозоном или с парой t-кварка и антикварка. Изучая разные механизмы рождения этих частиц на LHC, можно многое узнать о взаимодействии бозона Хиггса с W-, Z-бозонами и t-кварком.

Еще одна важная характеристика Н-бозона — способность взаимодействовать с самим собой. То есть виртуальная частица Н (временный, маложивущий бозон, у которого нарушена связь между импульсом и энергией) может распасться на два обычных бозона. Впрочем, свойства этого процесса ученым еще предстоит исследовать.

По словам сотрудников ЦЕРН, «прошло полвека после публикации статьи Стивена Вайнберга, но до сих пор не была сформулирована теория, которая так же ясно объясняла бы фундаментальную физику. Именно Вайнберг собрал все части головоломки и соединил их в одну, очень простую идею».

Квантовая запутанность

Явление квантовой запутанности и связанная с ним идея множественности миров кажется чем-то фантастическим. Однако это вполне научные понятия, которые имеют практическое применение.

Вся квантовая механика неразрывна с теорией вероятности. Квантовая частица не имеет четких физических характеристик вроде скорости, энергии, координат, момента импульса, определяющего количество вращательного движения, и пр. Поэтому описать квантовую частицу (например, квантон — квант пространства-времени) способна только волновая функция, которая имеет вид амплитуды возможности того, что частица пребывает в некоторой точке, либо движется с определенной скоростью, либо наполнена тем или иным количеством энергии. То, что частица может находиться в заданном месте в заданный момент времени, показывает квадрат абсолютной величины (расстояния между началом системы координат и предполагаемой точкой) ее волновой функции. Как правило, частица словно «размазывается» в пространстве, так что данных о ее возможном местоположении может быть бесконечно много.