Розділ без назви (27)

Хоча в цих різних калібруваннях теорія може виглядати зовсім по-різному, симетрія теорії гарантує, що обрахунки будь-якої фізично вимірювальної величини не залежать від вибору калібрування — а саме, що видимі відмінності є ілюзія­ми, які не відображають базисну фізику, котра визначає вимірювані значення всіх фізично спостережуваних величин. Таким чином, можна обирати таке калібрування, у якому легше проводити обрахунки, і очікувати, що в результаті обрахунків у будь-якому іншому калібруванні будуть одержані такі самі передбачені значення фізично спостережуваних величин.

Читаючи статті Швінґера, Хіггс збагнув, що деякі обрані калібрування можуть виглядати такими, що суперечать теорії відносності, так само, як, за словами Ґілберта, їй суперечить пропозиція Кляйна та Лі. Проте цей видимий конфлікт був просто артефактом певного конкретного вибору калібрування. В інших калібруваннях він зникне. Отже, коли справа дійде до формулювання фізичних передбачень, які можна перевірити, він не буде відображенням жодного реального конфлікту з тео­рією відносності. Тож можливо, що в калібрувальній теорії запропонований Кляйном та Лі спосіб позбутися безмасових частинок, пов’язаних зі спонтанним порушенням симетрії, усе-таки може спрацювати.

Хіггс дійшов висновку, що спонтанне порушення симетрії в моделі квантової теорії поля, яке включає в себе калібрувальну симетрію, може уникнути обмежень теореми Ґолдстоуна та породити масу для векторних бозонів, котрі можуть переносити сильну ядерну силу без участі будь-яких залишкових безмасових частинок. Це корелюватиме з виявленим Андерсоном електромагнетизмом у надпровідниках у нерелятивістському випадку. Іншими словами, через спонтанне порушення симетрії сильна взаємодія могла бути близькодійною силою.

Упродовж пари вікендів Хіггс працював, виписуючи модель, у рамках якої до моделі, яку використав Ґолдстоун для дослідження спонтанного порушення симетрії, додавався електромагнетизм. Хіггс виявив саме те, що очікував: передбачувана теоремою Ґолдстоуна безмасова мода натомість перетворювалася на додатковий поляризаційний ступінь свободи нині масивного фотона. Іншими словами, нерелятивістське твердження Андерсона для надпровідників поширювалося на релятивістські квантові поля. Усе-таки всесвіт міг поводитися, як надпровідник.

Коли Хіггс письмово оформив отримані результати й подав їх до європейського журналу «Physics Letters», його статтю одразу ж відхилили. Рецензент банально не зрозумів, яке вона має відношення до фізики елементарних частинок. Тож Хіггс додав кілька пасажів, у яких прокоментував можливі спостережувані наслідки своєї ідеї, і подав перероблений варіант до американського журналу «Physical Review Letters». Зокрема, він додав таке речення: «Варто зазначити, що ключовою рисою цього типу теорії є передбачення неповних мультиплетів скалярних та векторних бозонів».

Українською це означає, що Хіггс продемонстрував таке: при тому, що в його моделі можна прибрати безмасову скалярну частинку (вона ж бозон Ґолдстоуна) на користь масивної векторної частинки (масивного фотона), існуватиме також залишкова масивна скалярна (тобто безспінова) бозонова частинка, пов’язана з полем, конденсація якого порушила вихідну симетрію. Так народився бозон Хіггса (БХ).

«Physical Review Letters» швидко прийняли статтю, проте рецензент попросив Хіггса прокоментувати зв’язок його статті зі статтею Франсуа Анґлера й Роберта Браута, одержаною журналом десь за місяць до того. На превеликий подив Хіггса, вони незалежно від нього дійшли, по суті, тих самих висновків. І справді, подібність цих статей проявляється навіть у їхніх назвах. Стаття Хіггса називалася «Порушені симетрії й маси калібрувальних бозонів», а стаття Анґлера й Браута — «Порушена симетрія й маса калібрувальних векторних мезонів». Важко собі уявити подібніші назви за відсутності їхнього узгодження.

Проте на цьому щасливі збіги не закінчилися. Двадцять років по тому на черговій конференції Хіггс зустрівся з Намбу та дізнався, що той рецензував обидві ці статті. Годі й придумати щось доречніше за те, що саме людина, яка першою привнесла до фізики елементарних частинок ідеї порушення симетрії та надпровідності, рецензувала статті тих, хто продемонстрував, наскільки його ідеї були далекоглядними. І, як і сам Намбу, усі ці автори були одержимі сильною взаємодією й можливістю зрозуміти, яким чином протони, нейтрони й мезони можуть мати великі маси.

Ще однією ілюстрацією того, що на той час це відкриття назріло, стала поява десь через місяць статті іншої команди в складі Джеральда Гуральника, К. Р. Хаґена й Тома Кіббла, у якій було викладено багато цих самих ідей.

Може виникнути запитання, чому ми говоримо «бозон Хіггса», а не «бозон Хіггса — Браута — Анґлера — Гуральника — Хаґена — Кіббла». Окрім очевидної відповіді, що таке позначення вельми складно вимовити без запинки, з усіх поданих статей лише стаття Хіггса містила явне передбачення існування в масивних калібрувальних теоріях зі спонтанним порушенням симетрії супутнього масивного скалярного бозона. І, що цікаво, цю додаткову ремарку Хіггс включив лише тому, що оригінальний варіант статті без неї було відхилено.

І ще дещиця поетичності. Через кілька років після пу­блікації його оригінальної статті Хіггс закінчив довшу статтю й був запрошений (1966 року) виступити на кількох заходах у США, де він проводив річну відпустку. Після виступу Хіггса в Гарварді, де Шелдон Ґлешоу вже на той час був професором, останній начебто похвалив Хіггса за винайдення «гарної моделі» й пішов собі. Одержимість сильною взаємодією була настільки сильною, що в той час Ґлешоу не збагнув, що це може стати ключем до розв’язання проблем теорії слабкої взає­модії, яку він опублікував п’ять років тому.

9

Сомельє, або виночерпій, — працівник ресторану, відповідальний за придбання, зберігання вин і представлення їх клієнтові.