Каким же образом физики намерены доказать, что поле Хиггса существует? По квантовой теории, любое физическое поле может обнаружить себя благодаря частицам, порождаемым им. Ведь энергия излучается определенными порциями — квантами, которые можно воспринимать как частицы. Например, квантами электромагнитного (в узком смысле — светового) излучения как раз и являются фотоны.
Так вот, если в поле Хиггса произойдет достаточно мощное столкновение элементарных частиц, например, протонов, разогнавшихся почти до световой скорости, то выделятся «кванты» этого поля — так называемые частицы Хиггса — хиггс-бозоны, которые, правда, тут же распадутся на более легкие частицы, но по характерным продуктам распада можно будет восстановить случившееся.
Хиггс-бозоны должны иметь, кстати, некоторые странные особенности, которые резко отличают их от других бозонов. Например, спин. Все бозоны обладают только целыми значениями спина, а вот у хиггс-бозона спин равен нулю. Далее, этот бозон по-разному ведет себя с другими частицами и тем самым дает им разную массу. Все частицы, начиная с электронов и кончая крохотными нейтрино, получают массу от хиггс-бозонов.
Как ожидают ученые, в экспериментах на коллайдере, наконец, удастся обнаружить хиггс-бозон, если, конечно, он существует и ведет себя, как предсказано. В этом случае детекторы коллайдера будут, по всей вероятности, два-три раза в час регистрировать его. До сих пор его не удавалось обнаружить, возможно, потому, что энергия столкновений частиц во время экспериментов на коллайдерах прежних типов оказывалась недостаточно велика для этого. Известно, что масса хиггс-бозона — в энергетических единицах — должна быть больше 110 и меньше 250 гигаэлектронвольт.
По мнению некоторых ученых, имеется пять разновидностей хиггс-бозонов: три нейтральные и две заряженные. Однако Стандартная модель физики не позволяет точно рассчитать массу этих загадочных частиц; она ничего не говорит о том, как возникло поле Хиггса и как быстро распадаются хиггс-бозоны.
Итак, предположим вслед за Хиггсом, что названное в честь него поле наделяет элементарные частицы определенной массой. Роль этого поля, — а значит, и роль хиггс-бозонов, — столь важна, что некоторые физики, кто иронично, а кто велеречиво, именуют эти неуловимые бозоны «частицами Бога», «святым Граалем», «провозвестницами земли обетованной». «И увидел Бог, что это скучно» — такими словами начинает повествование о хиггс-бозонах американский физик и нобелевский лауреат Леон Ледерман, назвавший эти частицы «божественными». Однако все поиски хиггс-бозонов были напрасны. Поле Хиггса не удалось зафиксировать ни в одном эксперименте.
Так, осенью 2000 года из лаборатории ЦЕРН пришло известие, взволновавшее научный мир: при столкновении позитронов и электронов, разогнанных до невероятно большой скорости, похоже, обнаруживались следы хиггс-бозонов. Но подтвердить этот результат так и не удалось.
Понятно, с каким нетерпением физики ждут завершения строительства Большого адронного коллайдера. «Дни хиггс-бозонов сочтены», — слышится вновь и вновь.
Но если во время экспериментов на коллайдере удастся доказать существование хиггс-бозонов, значит ли это, что проблема массы элементарных частиц раз и навсегда будет решена?
Скорее, нет. Мы и тогда будем лишь самым схематичным образом представлять себе, как частицы приобретают массу. Непонятно, например, почему массы различных элементарных частиц разнятся. Почему у протона одна масса покоя, у нейтрона — другая, у электрона — третья?
Вопрос кажется таким же наивным, как и вопрос «Почему Иванов — блондин, Петров — брюнет, а Сидоров — рыжий?», которым задаются разве что первоклашки. Но ведь последний, на самом деле, приводит нас к одной из фундаментальных проблем мироздания — к осознанию того, что у всего живого есть уникальный генетический код, окрашивающий шевелюру того же Петрова в темные тона. Так что же «окрашивает» протоны с электронами, бороздящие всемирное поле Хиггса? «С открытием частиц Хиггса загадка существования массы фактически будет лишь отодвинута дальше в сторону», — полагает физик- теоретик Харальд Фрицш из Мюнхенского университета.