4 июля 2012 года произошло одно из знаковых и наиболее ожидаемых событий научного мира. Ученые Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) сообщили о том, что бозон Хиггса обнаружен. Можно ли сегодня с уверенностью утверждать, что найден именно бозон Хиггса? Какое влияние оказало открытие на науку? Как продвинулось исследование частицы за прошедший год? Какой вклад в этот процесс делают отечественные ученые? На эти и другие вопросы ответил в минувшую среду на сайте РИА Новости в режиме онлайн-конференции один из участников экспериментов на Большом адронном коллайдере, академик РАН, доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник Института ядерных исследований РАН Валерий Рубаков.

Вступительное слово Рубакова Валерия: здравствуйте, дорогие пользователи сети, для меня немножко новый формат, но попробуем. Год назад, 4 июля прошлого года было объявлено об открытии новой частицы. Тогда аккуратно было сказано, что у этой частицы свойства, совместные со свойствами бозона Хиггса, а сейчас видно, что эта частица действительно очень похожа на бозон Хиггса. Это большое событие, мы давно охотились за этой частицей и наконец ее нашли. Большинство вопросов, которые пришли сюда, связаны как раз с этой новой частицей.

Севиля Рустамова, ИД «Коммерсант»: Валерий, я думаю, что Вы слышали о том, что Государственная Дума рассмотрит законопроект о реформе государственных академий наук в среду. Согласном законопроекту, три академии, в том числе РАН, будут ликвидированы. На их основе будет создана одна общественно – государственная организация " Российская Академия Наук «. И собственно вопрос: " Выживет ли российская наука без РАН »?

Валерий Рубаков: Выживет ли российская наука без РАН? Как минимум, провалится в глубокую яму.

Александр Дьячков: Человечество само по себе – слабая система. У нас миллионы голодающих, тех кто болен раком и другими болезнями. Очень много людей умирают от простой нехватки чистой воды. Вот мой вопрос: на сколько оправданы вложенные средства в результаты ваших исследований? Быть может, следует больше уделять внимание жизням людей? Спасибо.

Валерий Рубаков: Конечно, внимания жизням людей надо уделять больше, по максимуму. Но надо понимать, что те средства, которые человечество вложило в Большой адронный коллайдер, а это международное мероприятие – это все-таки не такие огромные деньги. Поэтому, на мой взгляд, вполне нормально, что человечество вкладывает средства, достаточно разумные, на мой взгляд, в то, чтобы разобраться, как природа устроена. Но эти средства на самом деле окупаются, потому что те технологические прорывы, которые появились при проектировании и создании в данном случае Большого адронного коллайдера, находят свое применение в самых разных областях уже промышленности, техники, и в конечном итоге, это подсчитывали, в ЦЕРНе этим занимались специально – в конечном итоге эти затраты окупаются, не очень быстро, правда. Поэтому противопоставлять здесь вниманию жизням людей, на мой взгляд, не нужно.

Елена Степанова: В СМИ просочилась информация об антиматерии. Не опасно ли это?

Валерий Рубаков: Антиматерия не опасна. Действительно, в том же ЦЕРНе, но совсем на другой установке создано несколько штук, может, десятки антиатомов. Это антипротон и позитрон, получается антиводород.

• Во-первых, их всего-навсего десятки,
• во-вторых, конечно, они аннигилируют в этой установке, это совершенно безопасные вещи. Интерес тут в том, чтобы понять, проверить экспериментально, что материя и антиматерия ведут себя одинаково, что, скажем, у антиводорода те же уровни энергии, что и у водорода. Так должно быть, но это никто явно не проверял, экспериментально. И вопрос еще такой, скажем, антиматерия испытывает гравитацию, или вдруг она испытывает антигравитацию, будет не лететь вниз, а падать наверх. На мой взгляд, очевидно, что она испытывает гравитацию. Но экспериментаторы же не очень верят теоретикам. Хотят проверить, что так и есть.

Марат Тули: Приведет ли эксперимент на адронном коллайдере к образованию черной дыры?

Валерий Рубаков: Обсуждается вопрос о том, что столкновения протонов на Большом адронном коллайдере могут привести к образованию маленькой черной дыры, которая очень быстро разрушается. Есть такое свойство у маленьких черных дыр, что они излучают всевозможные частицы и быстро разваливаются. Большие черные дыры тоже излучают, но очень мало, и долго живут. Обсуждается этот вопрос, есть разные точки зрения на эту тему, возможно это, невозможно. А экспериментаторы тем временем ищут соответствующие сигналы, пока не нашли. Мое мнение – не найдут. Теперь что касается опасности, то это совсем другой вопрос. Опасности нет, потому что эти черные дыры мгновенно распадаются. И более того, столкновений протонов с такими энергиями, как на Большом адронном коллайдере, на Земле было очень много, это космические лучи, летящие к нам из космоса, частицы очень высокой энергии. И за время существования Земли таких столкновений было больше, чем будет на всех коллайдерах, вместе взятых. Черной дыры никакой не образовалось при этом. Так что мы твердо знаем, что опасности никакой нет.

Людмила Михайлова: Это в корне изменило взгляд на возникновение вселенной?

Валерий Рубаков: Пока нет. Пока в корне ничего не поменялось, но возможно, с развитием экспериментов на Большом адронном коллайдере будут прояснены два очень важных вопроса в космологии – вопрос о темной материи и об асиметрии между веществом и антивеществом. Насколько это в корне или не в корне – это, конечно, вопрос вкуса. Как вообще возникла Вселенная, открытие бозона Хиггса прояснить не помогает.

Никита Чистяков: Позволит ли это доказать теорию о мультивселенной и сознавать собственные маленькие вселенные, на основе уже приобретённых знаний. Или может это позволит хоть разобраться в её строении? Может это поможет доказать теорию о фрактальном строении Вселенной?

Валерий Рубаков: Опять-таки, открытие бозона Хиггса не имеет отношения к развитию представлений о гравитации. Но теория мультивселенной – это совершенно отдельный разговор, и доказать ее в обычном смысле слова невозможно, потому что речь идет об областях Вселенной огромного размера, до которых нам дотянуться невозможно. Наша видимая часть Вселенной – это крохотный кусочек мультивселенной, дальше мы просто не видим. Поэтому прямо доказать существование мультивселенной сейчас не представляется возможным. Создавать собственные маленькие вселенные – это вопрос дискуссионный. моя последняя статья как раз на эту тему. Вопрос увлекательный, до последнего времени считалось, что нельзя создавать маленькие вселенные, в принципе нельзя. А сейчас кажется, что в принципе можно, если в природе есть поля определенного типа, которых экспериментально не обнаружено. Теоретически такая возможность в некотором классе теорий не существует. Другой вопрос, реализуется ли этот класс теорий в природе. Открытие бозона Хиггса имеет отношение к космологии, поскольку, понимая, как устроена природа на том масштабе энергии, где существенную роль играет поле Хиггса, мы можем предсказать, как вела себя Вселенная на очень ранних этапах ее эволюции, когда температура была настолько большая, что энергии частиц были достаточны для образования и рождения всех частиц, включая бозон Хиггса. По-видимому, во Вселенной такой период был, очень короткий, одна десятая микросекунды примерно после Большого взрыва. Но в это время происходили, возможно, существенные процессы, существенные для современной Вселенной. А именно, процессы, которые в конечном итоге привели к темной материи, Вселенная наша заполнена т.наз. темной материей, частицей неизвестного типа, массивная, обладающая гравитационным действием, но слабо взаимодействующая с нашим веществом. И еще один нерешенный вопрос космологии – почему во Вселенной есть вещество и нет антивещества. Так вот, один или второй или оба этих вопроса, возможно, имеют отношение к свойствам бозона Хиггса, и тем неоткрытым пока еще частицам, которые, возможно, откроет Большой адронный коллайдер.

Сергей Ильинский: Позволят ли новые знания о свойствах бозона Хиггса управлять гравитацией и создать новый тип двигателя космического корабля? Если да, то каков прогноз о сроках? Это произойдет в ближайшие 10–20 лет?

Валерий Рубаков: На этот вопрос я уже частично ответил. Свойства бозона Хиггса к гравитации отношения не имеют, и новый тип космического корабля я не вижу, как может появиться.

Bob Blow: Если Стандартная модель дает ответ на вопрос «что такое гравитация», когда человечество получит возможность использовать «антигравитацию» в качестве источника энергии?

Валерий Рубаков: Стандартная модель сама по себе ответ на вопрос, что такое гравитация, не дает. Она описывает другие взаимодействия. А гравитационные взаимодействия описывает общая теория относительности, которая, кстати, довольно хорошо проверена. Так вот, в рамках общей теории относительности антигравитации в обычном понимании этого слова, отталкивания гравитационного между телами, не бывает. И в этом смысле антигравитацию использовать невозможно, ее просто нет.

Сергей Александрович: Бозон Хигтса отвечает за массу. А о какой массе идёт речь? Тяжёлой или инертной. По физическому принципу, а не по численному равенству.

Валерий Рубаков: Ответ такой, что сегодня различия между тяжелой, то есть гравитирующей массой, и инертной массой нет. Это одно и то же свойство элементарных частиц, которое проявляется по-разному в разных ситуациях. Это не то, что численное равенство, это одно и то же свойство.

Undertaker Losted: Какие вы видите области практического применения этого открытия? Говоря простым языком, какие изобретения светят людям в ближайшее (или не очень) время, и как они облегчат повседневную жизнь?

Валерий Рубаков: Сейчас, должен честно сказать, не очень видно, какие могут быть области практического применения открытия бозона Хиггса. Точнее, совсем не видно. Но, как говорится, никогда не говори никогда. Поэтому такой короткий ответ, наверное, достаточен, пока сказать больше нечего.

Александр Спойлер: А почему ее так долго искали не смотря на то, что она очень тяжелая? И наверное вопрос взаимосвязанный с предыдущим, где именно его нашли. т.е. что из него состоит?

Валерий Рубаков: На вторую часть этого вопроса я уже ответил, где нашли – на Большом адронном коллайдере в столкновениях протонов. И вот вопрос, почему ее так долго искали – именно потому, что эта частица очень тяжелая, ее долго искали. Связано это с замечательной формулой Е=MC². Если у вас частица очень тяжелая, то она может рождаться только в столкновениях высокой энергии. Частица Хиггса тяжелая, и она может рождаться только в столкновениях высокой энергии. И она редко рождается, и из-за этого нужно иметь много столкновений, она рождается настолько редко, значит, у вас должны быть интенсивные пучки частиц протонов. До Большого адронного коллайдера таких пучков не было, и высокоэнергичных, и высокоинтенсивных.

Никита Проничкин: Что можно открыть после бозона Хиггса?

Валерий Рубаков: Это интрига, это интригующий вопрос. Потому что если оставаться в рамках Стандартной модели, то больше нам ничего открыть нельзя, всё. Но внутри самой Стандартной модели есть не то, чтобы настоящие трудности, но, скажем так, несуразности. Очень уж она нескладная. И поэтому многие, хотя не все теоретики думают, что Стандартная модель неполна. И более того, что новые явления, новые частицы, которые не укладываются в Стандартную модель, как раз должны быть обнаружены на большом адронном коллайдере. Гипотезы есть разные, но это только гипотезы, пока ничего, кроме Стандартной модели, нет. И в этом интрига, правильно ли теоретики думают, что несуразности Стандартной модели указывают на то, что мир устроен более интересно, или нет – в этом и есть вопрос и интрига. Большой адронный коллайдер начинает снова работать примерно через 1,5 года на полную энергию, до этого работал на половину энергии, и в течение нескольких лет это должно проясниться. Сколько точно лет, сказать трудно, но понадобится, скорее всего, еще несколько лет. Будем ждать открытий или разочарований.

Александр Спойлер: Что именно доказывает или опровергает существование данной частицы? Насколько она мала в сравнение с другими (нейтрино, фотон)? И в сравнении с атомом водорода? с какой скоростью движется что из нее состоит и из чего состоит она? И последний вопрос, почему в школе меня учили, что элементарными частицами являются электрон протон и нейтрон?

Валерий Рубаков: Я на этот вопрос уже по существу ответил, кроме последнего вопроса – почему в школе учили, что элементарными частицами являются электрон, протон и нейтрон. Ответ: в то время, когда Вы учились в школе, если это было в 60-х годах, например – то не было известно, что протон и нейтрон – составные частицы. Только эксперименты конца 60-х годов и более позднее показали, что протон и нейтрон состоят из кварков. Сейчас мы в этом твердо уверены. А электрон – элементарная частица, по крайней мере никаких указаний на то, что она составная, нет.

Алексей Шахов: Насколько бозон меньше ядра атома, и вообще, какова структура бозона? На основе каких его свойств мы сможем его использовать?

Валерий Рубаков: Если это буквально бозон Хиггса, то структуры у него нет, это элементарная частица без всякой структуры, точечная. Но это необязательно. Есть гипотезы и теоретические представления о том, что, возможно, это составная частица. И это предстоит узнать в ходе экспериментов. В любом случае, если даже он составной, то его размер маленький, он примерно в тысячу раз, на самом деле больше, чем в тысячу раз, меньше, чем размер протона, или атомного ядра, как Вы спрашиваете. Это очень интересный вопрос, что покажет эксперимент, элементарная он частица или составная. Пока никаких указаний на то, что он состоит из чего-то более мелкого, нет.

Алексей Садаев: Главный вопрос: они смогут доказать, что это на самом деле «частица Бога»?

Валерий Рубаков: Во-первых, я должен сказать, что термин «частица Бога», на мой взгляд, неудачный. Когда-то был популяризаторами американскими придуман, но к Богу бозон Хиггса не имеет никакого отношения. В Стандартной модели, это хорошо разработанная система, свойства новой частицы, бозона Хиггса, однозначно предсказываются, кроме массы. Это механизмы ее рождения в ЦЕРНе, на большом адронном коллайдере, и вероятности распада в разные частицы. Частица нестабильна, как и большинство элементарных частиц, и может распадаться на разные частицы. Нашли ее в распаде на два фотона, и другой тип распада – распад на две электрон-позитронные пары, и похожие процессы. Вероятность этих распадов однозначно предсказывается в Стандартной модели, всех, и этих, и тех, которые еще не открыты. Поэтому «доказать» означает, что надо проверить, что да, предсказания Стандартной модели правильные, и бозон Хиггса имеет именно такие свойства, какие в Стандартной модели предсказываются. Сегодня все, что про него известно, все это известно с определенной точностью, пока не очень высокой точностью, все согласуется с предсказаниями Стандартной модели. В этом смысле частица эта очень похожа на бозон Хиггса, именно такой, какой был предсказан Хиггсом. Но надо, конечно, эти измерения продолжать, уточнять измерения этих свойств бозона Хиггса, и вообще-то может выясниться, что он не буквально такой, как было предсказано. Тогда надо будет объяснять, почему.

Влад Менбек: Бозон Хиггса обеспечивает массой частицы, а что обеспечивает массой бозоны Хиггса? Другие бозоны? А что обеспечивает массой другие частицы? И что такое поле Хиггса?

Валерий Рубаков: Что такое поле Хиггса – вопрос правильный, потому что частица и поле – это связанные вещи. Мы знаем, что есть электрическое, магнитное поле, электромагнитные волны, свет, и с этим связана своя частица – фотон. Точно так же бозон Хиггса – это частица, это квант поля Хиггса. Точнее надо было бы сказать, поле Браута – Энглера – Хиггса. Так вот, вопрос, что такое поле Хиггса, и зачем оно было введено – ответ может быть немножко длинным, но вопрос сложный. Дело в том, что в природе очень важную роль играют симметрия и законы сохранения, это очень тесно связанные вещи. Но в электродинамике, теории электрического и магнитного полей, есть закон сохранения электрического заряда, и он связан с некоторой симметрией, как говорят, внутренней симметрией этой теории. И эта симметрия запрещает фотону иметь массу. И у фотона массы нет, он летает со скоростью света, не может остановиться, частица без массы. А то, что называется Стандартной моделью – это теория, которая описывает все взаимодействия, кроме гравитационного. В Стандартной модели есть более широкие симметрии, и должны были бы быть более широкие законы сохранения, в том числе они запрещают существование масс всех частиц, электрона, кварка, всех элементарных частиц, а масса у частиц есть. Происходит нарушение симметрии, то есть симметрия становится неявной. И за это отвечает как раз поле Хиггса, то есть оно отвечает за нарушение симметрии в стандартной модели и приводит к возникновению массы частиц. Что обеспечивает массой бозоны Хиггса – само это поле Хиггса дает массу всем, в том числе и своим квантам. За все массы всех частиц отвечает поле Хиггса, не было бы этого поля – все частицы были бы без массы.

Завершающее слово Рубакова Валерия: Надо сказать, я был приятно, если хотите, удивлен качеством вопросов. Это означает, что все-таки у нас люди интересуются наукой и понимают, что происходит. Так что спасибо всем за вопросы, они были вполне содержательными и интересными.