При комптоновском рассеяния отраженный лазерный фотон забирает почти всю энергию у электрона (оптимально 80 процентов). Число таких фотонов примерно равно числу электронов в исходном пучке, и движутся они в том же направлении, в место встречи, куда были сфокусированы электроны. Получаются встречные фотон-фотонные или фотон-электронные столкновения.
В фотон-фотонных столкновениях может рождаться всё то же, что и в электрон-позитронных столкновениях, но по-другому. Например, два фотона переходят в один хиггсовский бозон, притом количество рождённых хиггсовских бозонов будет примерно таким же, как и в e>+e>- столкновениях.
- Так можно ли сказать, что с открытием хиггсовского бозона мы поняли, почему тела имеют массу?
- Этот заключительный вопрос очень важен. Всё не совсем так. Хиггсовский механизм придает массы элементарным частицам: кваркам, лептонам, бозонам. Однако масса обычной материи, состоящей, в основном, из протонов и нейтронов, только на 2 процента обусловлена хиггсовским скалярным полем. Дело в том, что масса кварков, находящихся в протоне, составляет всего 2 процента от массы протона. А откуда взялась остальная масса? Масса ядра, например, меньше, чем масса составляющих его протонов и нейтронов. Так называемый дефект массы является источником ядерной энергии.
А для протона всё наоборот. Как же так? Вопрос очень непростой. Сначала рассмотрим один пример. Фотоны, как известно, имеют нулевую массу. Однако если ими наполнить ящик, то ящик с фотонами будет иметь массу, равную энергии всех фотонов, делённую на скорость света в квадрате. В протоне, правда, всё не так и намного сложнее. Рискну сформулировать, оперируя не совсем понятными словами. Итак, вакуум совсем не пустой. В нём постоянно рождаются и исчезают виртуальные частицы, это следует из квантовой механики. Имеются флуктуации глюонного поля, рождаются и исчезают кварк-антикварковые пары.
Так вот, глюонное поле действует на кварки и антикварки, меняет направление их движения, приводя к их эффективному взаимодействию, за счет которого кварк-антикварковая пара становится одной частицей, бозоном, и образуют кварк-антикварковый конденсат. Это похоже на куперовские пары в сверхпроводнике.
Валентные кварки в протоне взаимодействуют с этим конденсатом, выбивают кварк из пары, занимая его места. В результате кварки в протоне приобретают динамическую массу около 300 МэВ (их голая масса меньше 10 МэВ). Поскольку в протоне три кварка, то отсюда и получается масса протона 930 МэВ. Данное явление очень сложно рассчитать. Оно следует из квантовой хромодинамики, описывающей взаимодействие кварков, но из-за сложности явления решить данную задачу удалось только совсем недавно с помощью суперкомпьютера.