5 причин, по которым физика всё ещё остаётся интересной после открытия бозона Хиггса

Была бы физика «интереснее», если бы бозон Хиггса не был открыт? Стивен Хокинг придерживается именно такого мнения. Он сделал это смелое утверждение на открытии новой выставки в Музее науки в Лондоне, посвящённой физике элементарных частиц.

Но если у нас есть сам бозон, несколько Нобелевских премий по этому поводу и коллайдер, где его удалось обнаружить, почему мы до сих пор изучаем физику? На это есть пять причин:

1. Всё ещё во тьме

С открытием Хиггса решающая заключительная часть физической космической головоломки, известной как Стандартная модель, встала на место. Тем не менее, в физике элементарных частиц осталось ещё много белых пятен: например, мы не можем объяснить, почему мы вообще существуем. Стандартная модель при всей своей математической элегантности и невероятно реалистичной точности, показывает, что Вселенная должна быть просто безграничным океаном холодного безжизненного света.

Когда Вселенная только родилась, должно было возникнуть примерно равное количество материи и антиматерии. Сосуществовать два вида материи не могут: их контакт означает вспышку света и немедленную аннигиляцию. Тем не менее, они есть, и часть этой материи каким-то образом трансформировалась в существ, способных мыслить сознательно и в настоящий момент бьющихся над загадкой, как их существование стало возможным. Что может быть более интересным, чем рекурсивный экзистенциальный кризис?

2. Как работают сверхпроводники

Физика элементарных частиц, возможно, объясняет поведение отдельных субатомных частиц, но взаимодействие триллионов частиц между собой в твёрдом или жидком состоянии всё ещё ускользает от понимания. Мы знаем об этом многое: например, можем сказать, как работают полупроводники и магниты. Тем не менее, есть некоторые экзотические вещества, принцип работы которых мы не понимаем до сих пор — например, сверхпроводники.

Каким образом эти странные материалы проводят электричество без каких бы то ни было потерь энергии? В настоящее время сверхпроводники функционируют только при температуре на пару сотен градусов ниже нуля, но если бы учёные могли заставить их работать при комнатной температуре, то наступила бы новая научно-техническая революция.

Кстати, механизм Хиггса был впервые постулирован физиками-теоретиками при исследованиях сверхпроводимости. А математика описывает электроны в супер-холодных кусках сверхпроводящих металлов и поля Хиггса, пронизывающие всю Вселенную и являющиеся частью массы всех её частиц.

3. Самое быстрое зеркало во Вселенной

Физика изучает самые большие, маленькие, быстрые, медленные, холодные и горячие вещи во Вселенной — иногда путём совершенно потрясающих экспериментов.

Хотите зарегистрировать нейтрино, мельчайшую частицу из всех существующих? Возьмите 50000-тонный бак ультра-чистой воды, поместите его на глубину чуть менее двух километров под поверхностью Земли в японскую оцинкованную шахту, окружите его 10 000 сверхчувствительных детекторов и наблюдайте за почти невидимыми вспышками света. Вроде всё просто.

Хотите перепроверить теорию относительности Эйнштейна? Человек сам когда-то придумал мысленный эксперимент, в котором луч света отражается от зеркала, двигаясь со значительной долей скорости света. Теперь это не просто мысленный эксперимент — физики действительно провели его, и отражённый от сделанного из электронов зеркала свет движется со скоростью 1000 км /с. Так что Эйнштейн, похоже, был прав.

4. Ядерный синтез

Какая наука кроме физики могла предоставить нам возможность обрести почти бесконечный источник чистой энергии? Термоядерная энергия — это тот самый источник силы, который позволяет звёздам гореть: атомы водорода нагреваются до температуры в миллионы градусов, соединяются и образуют гелий, высвобождая во время этого процесса колоссальное количество энергии.

Физики и инженеры считают, что за сумму, эквивалентную средствам на строительство современных железных дорог, мы могли бы построить экспериментальный реактор, с помощью которого получали бы почти бесконечную экологически чистую энергию. И, заметьте, по цене всего £50 на человека в развитых странах мира. Так что физика не только интересна, но ещё и выгодна.

5. Космос

Это изображение было получено Кассини, зондом на орбите Сатурна. Если просто вида потрясающе сложных сияющих колец Сатурна вам мало, то обратите внимание на бледно-голубую точку в нижнем правом углу изображения — это не что иное, как планета Земля.

В нашей Вселенной так много объектов для изучения: создание космических кораблей и телескопов, озёра жидкого метана на спутниках планет нашей Солнечной системы или планеты, вращающиеся вокруг далёких звёзд.

Стивен Хокинг говорит об этом так:

«Не забывайте смотреть на звёзды, а не только под ноги. Постарайтесь понять то, что вы видите, и задаться вопросом: что позволяет Вселенной существовать?»

Может, мы и разочарованы бозоном Хиггса, но ставить на физике крест определённо рано.