The basics of the Higgs boson - Dave Barney and Steve Goldfarb

Немного о бозонах Хиггса — Дэйв Барни и Стивен Гольдфарб

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Jessica Ruby

Переводчик: Azat Garipov Редактор: Yekaterina Jussupova

So two guys walk into a bar.

Итак, два парня входят в бар.

Really?

No, seriously.

Серьёзно?

Да, серьёзно.

Two guys walk into a bar,

Два парня входят в бар,

an ice cream bar:

где продают мороженое.

Dave, a physicist working on the Large Hadron Collider at CERN,

Дэйв — физик, работающий на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе,

the European laboratory for particle physics,

Европейском центре физики элементарных частиц,

and Steve, a blues singer.

а Стив — блюзовый певец.

"Dave, how's it going?"

— Как дела, Дэйв?

"Steve, good to see you!"

— Стив, рад тебя видеть!

"Two scoops of chocolate almond for me."

— Два шарика с шоколадом и миндалём.

"Vanilla shake."

— Молочный коктейль.

"Hey, I just saw something about the LHC on TV.

— Я видел что-то о коллайдере по телевизору.

You guys found bozo in your detector?"

Вы нашли бизона через ваш детектор?

"Well, not exactly.

— Ну, не совсем.

We found a boson,

Мы нашли бозон.

probably the Higgs boson."

И, вероятно, бозон Хиггса.

"What's that?"

— Что это?

"It's a particle."

— Это частица.

"Don't you find particles all the time?"

— Разве и раньше вы не находили частицы?

"Yes, but this one means

— Да, но эта находка означает,

that the Higgs field might really exist."

что поле Хиггса может действительно существовать.

"Field? What field?"

— Поле? Какое поле?

"The Higgs field.

— Поле Хиггса.

It's named after Peter Higgs,

Оно названо в честь Питера Хиггса,

although many others contributed to the idea.

хотя идею развивали и другие учёные.

It isn't a field, like where you grow corn,

Это не такое поле, на котором выращивают кукурузу,

but a hypothetical, invisible kind of force field

а гипотетическое, невидимое силовое поле,

that pervades the whole universe."

которое пронизывает всю Вселенную.

"Hmmmm, okay.

— Хмм, ладно.

If it pervades the whole universe,

Если оно пронизывает всю Вселенную,

how come I've never seen it?

почему же я никогда его не видел?

That's a bit strange."

Это немного странно.

"Well, actually, it's not that strange.

— На самом деле это не так уж и странно.

Think of the air around us.

Подумай о воздухе вокруг нас.

We can't see it or smell it.

Мы не можем увидеть его или ощутить запах.

Well, perhaps in some places we can.

Разве что в некоторых местах.

But we can detect its presence with sophisticated equipment,

Но мы можем обнаружить его присутствие с помощью сложного оборудования.

like our own bodies.

Например, такого, как наше собственное тело.

So the fact that we can't see something

Поэтому тот факт, что мы не можем увидеть что-то,

just makes it a bit harder to determine

просто затрудняет определение того,

whether its really there or not."

действительно ли оно существует.

"Alright, go on."

— Хорошо, продолжай.

"So, we believe this Higgs field is all around us,

— Мы считаем, что поле Хиггса пронизывает всё вокруг нас,

everywhere in the universe.

всю Вселенную.

And what it does is rather special -

И ещё оно делает довольно специфичную вещь —

it gives mass to elementary particles."

наделяет массой элементарные частицы.

"What's an elementary particle?"

— Но что такое элементарная частица?

"An elementary particle is what we call

— Элементарными мы называем частицы,

particles that have no structure,

которые не имеют структуры.

they can't be divided,

Они не могут быть разделены.

they're the basic building blocks of the universe."

Они основные строительные блоки Вселенной.

"I thought those were atoms."

— А я думал, что это атомы.

"Well, atoms are actually made of smaller components,

— На самом деле атомы состоят из более мелких компонентов:

protons, neutrons, and electrons.

протонов, нейтронов и электронов.

While electrons are fundamental particles,

Хотя электрон — элементарная частица,

neutrons and protons are not.

нейтроны и протоны таковыми не являются.

They are made up of other fundamental particles called quarks."

Они состоят из других элементарных частиц, называемых кварками.

"Sounds like Russian dolls.

— Похоже на русскую матрёшку.

Does it ever end?"

Она вообще конечна?

"Actually, we don't really know.

— На самом деле, мы не знаем.

But our current understanding

Но наше сегодняшнее понимание

is called the Standard Model.

называется Стандартной моделью.

In it, there are two types of fundamental particles:

В ней выделяют два типа фундаментальных частиц:

the fermions, that make up matter,

фермионы, которые составляют материю,

and the bosons, that carry forces.

и бозоны, которые переносят силы.

We often order these particles

Мы часто подразделяем эти частицы,

according to their properties, such as mass.

согласно их свойствам, например, массе.

We can measure the masses of the particles,

Мы можем измерить массу частиц,

but we never really knew where this mass came from

но не знаем, откуда берётся эта масса

or why they have the masses they do."

или почему они имеют именно такую массу.

"So how does this Higgs field thing explain mass?"

— Так как это поле Хиггса объясняет наличие массы?

"Well, when a particle passes through the Higgs field,

— Когда частица проходит через поле Хиггса,

it interacts and gets mass.

она взаимодействует с ним и обретает массу.

The more it interacts, the more mass it has."

Чем сильнее взаимодействие, тем больше масса частицы.

"OK, I kind of get that, but is it really that important?

— Ладно, я вроде понял. Но разве это так важно?

I mean, what if there were no Higgs field?"

Что если бы не было поля Хиггса?

"If there were no Higgs field,

— Если бы не было поля Хиггса,

the world wouldn't exist at all.

то мир не смог бы существовать.

There would be no stars, no planets, no air, no anything,

Не было бы ни звёзд, ни планет, ни воздуха — ничего,

not even that spoon or the ice cream you're eating."

даже этой ложки или мороженого, которое ты ешь.

"Oh, that would be bad.

— Это было бы плохо.

Okay, but where does this Higgs boson fit into things?"

Хорошо, но как этот бозон Хиггса взаимодействует с вещами?

"Alright, now, you see the cherry in my shake?"

— Видишь вишенку в моём коктейле?

"Can I have it?"

— Можно съесть?

"No, not yet. We have to use it as an analogy first."

— Пока нет. Сначала мы используем её, в качестве аналогии.

"Oh, right, the cherry's the Higgs boson."

— Я понял! Вишня — это бозон Хиггса.

"No, not quite.

— Нет, не совсем.

The cherry is a particle moving through the Higgs field, the shake.

Это частица, перемещающаяся через поле. А само поле Хиггса — это коктейль.

The shake gives the cherry its mass."

Коктейль наделяет вишню массой.

"I get it. Okay, so the molecules of the shake are the Higgs bosons!"

— Теперь я понял. Молекулы коктейля — это бозоны Хиггса!

"Well, you're getting closer.

— Ну... Почти.

It takes an excitation of the Higgs field

Вишенка принимает возмущение поля Хиггса

to produce the Higgs boson.

и производит бозон Хиггса.

So, for example, if I were to add energy

Например, если бы я хотел добавить энергии,

by, say, dropping this cherry in the shake,"

скажем, бросив эту вишню в коктейль.

"Ah, then the drops that spill on the bar

— Значит капли на стойке —

are the Higgs bosons."

это бозоны Хиггса.

"Almost! The splash itself is the Higgs boson."

— Почти! Сам всплеск является бозоном Хиггса.

"Are you serious?"

— Ты серьёзно?

"Well, that's what quantum mechanics teaches us.

— Так нам говорит квантовая механика.

In fact, all particles are excitations of fields."

Все частицы являются возмущениями полей.

"Okay, right. Well, I kind of see why you like particle physics,

— Ладно. Я кажется понял, почему тебе нравится физика элементарных частиц.

it's quite cool,

Это довольно прикольно,

strange, but cool."

странно, но прикольно.

"Yeah, you could call it a bit strange,

— Да, это можно назвать немного странным.

it's not like everyday life.

Не похоже на повседневную жизнь.

The Higgs boson is an excitation of the Higgs field.

Бозон Хиггса является возмущением поля Хиггса.

By finding the Higgs boson,

Проводя поиски бозона Хиггса,

we know that the Higgs field exists."

мы узнали, что поле Хиггса существует.

"Right. So now you found it,

— Здóрово. Вы нашли его

we know this Higgs field exists.

и узнали, что поле Хиггса существует.

You must be done.

На этом всё?

Is there anything left of particle physics?"

Всё разгадано в физике элементарных частиц?

"Actually, we've just begun.

— На самом деле мы только начали.

It's a bit like, you know, when Columbus thought

Это вроде того, когда Колумб подумал,

he had found a new route to India.

что нашёл новый путь в Индию.

He'd, indeed, found something new,

Он действительно нашёл что-то новое,

but not quite what he was expecting.

но не совсем то, что ожидал.

So, first, we need to make sure that the boson we found

Так что для начала нам нужно убедиться, что тот бозон, который мы нашли, —

is actually the Higgs boson.

на самом деле бозон Хиггса.

It seems to fit, but we need to measure

Выглядит похоже, но нам нужно измерить

its properties to be sure."

его свойства, чтобы удостовериться.

"How'd you do that?"

— Но как?

"Take a lot more data.

— Получив гораздо больше данных.

This new boson lives for only a very short time

Этот новый бозон живёт очень короткое время,

before it breaks down or decays

после чего ломается или распадается

into lighter, more stable particles.

на более лёгкие, более стабильные частицы.

By measuring these particles,

Измеряя эти частицы,

you learn about the properties of the boson."

мы узнаём о свойствах бозона.

"And what exactly are you looking for?"

— И что именно вы ищете?

"Well, the Standard Model predicts how often

— Стандартная модель предсказывает, как часто

and in what ways the Higgs boson would decay

и каким образом будет распадаться бозон Хиггса

to the various, lighter particles.

на различные, более лёгкие частицы.

So we want to see if the particle we have found

Мы хотим проверить, является ли найденная нами частица

is the one predicted by the Standard Model

одной из предсказанных в Стандартной модели,

or if it fits into other possible theoretical models."

или, возможно, она вписывается в другие теоретические модели.

"And if it fits a different model?"

— А если она подходит под другие модели?

"That would be even more exciting!

— Это было бы даже более захватывающе!

In fact, that's how science advances.

Так продвигается наука.

We replace old models with new ones

Мы заменяем старые модели новыми,

if they better explain our observations."

если они лучше объясняют наши наблюдения.

"Right, so it seems like finding this Higgs boson

— Похоже, что обнаружение этого бозона Хиггса

gives a direction for exploration,

открывает простор для исследования,

a bit like that Columbus guy heading west."

такой же, как и некогда был перед Колумбом.

"Exactly! And this is really just the beginning."

— Точно! И это действительно только начало.