Скрытые измерения могут объяснить происхождение массы частиц

В основе современной физики лежит простая, но фундаментальная загадка: почему элементарные частицы обладают массой? Долгие годы доминирующим ответом на этот вопрос служил механизм Хиггса, удостоенный Нобелевской премии и подтверждённый открытием бозона Хиггса в 2012 году. Однако группа теоретиков во главе с физиком Ричардом Пинчаком из Словацкой академии наук предлагает взглянуть на проблему под принципиально иным углом. Согласно их работе, масса таких частиц, как W‑ и Z‑бозоны, может быть не продуктом взаимодействия с невидимым полем, а прямым следствием геометрии самого пространства — точнее, его скрытых, свёрнутых измерений.

От поля к форме: новая парадигма

Традиционный механизм Хиггса, ставший краеугольным камнем Стандартной модели, можно представить как всепроникающую, невидимую и вязкую субстанцию. Частицы, проходя сквозь неё, обретают инерцию — массу. Чем сильнее взаимодействие, тем частица тяжелее. Фотоны, не взаимодействуя с этим полем, остаются безмассовыми. Это изящное объяснение, однако, оставляет без ответа более глубокие вопросы: почему поле Хиггса обладает именно такими свойствами? Как оно само возникло? Почему оно не объясняет природу тёмной материи и тёмной энергии?

Альтернативный подход, предложенный Пинчаком и его коллегами, смещает фокус с физических полей на математическую форму пространства‑времени. Учёные исследуют так называемые многообразия G₂ — абстрактные семимерные пространства со строго определённой геометрией. Идея в том, что три знакомых нам пространственных измерения и одно временное — лишь видимая часть реальности, тогда как дополнительные измерения свёрнуты в чрезвычайно малые, но сложные структуры, чья геометрия определяет законы физики в нашем мире.

Кручение пространства как источник массы

Ключевым свойством, которое исследуют физики, является кручение — внутренняя «закрученность» геометрии скрытых измерений, подобная спирали ДНК или хиральности молекул. Используя разработанное ими уравнение (поток Риччи‑G₂), исследователи смоделировали, как такое семимерное многообразие эволюционирует и стабилизируется.

Оказалось, что геометрия естественным образом приходит к стабильным конфигурациям, известным как солитоны — устойчивые волновые структуры, способные сохранять свою форму. Именно кручение в этих солитонах, согласно расчётам, «отпечатывается» на определённых частицах, сообщая им массу точно таким же образом, как это делает механизм Хиггса. Проще говоря, сопротивление движению частицы возникает не из‑за её трения о невидимое поле, а из‑за искажённой, «закрученной» геометрии самого пространства, в котором она движется. «Материя возникает из самого сопротивления геометрии, а не из внешнего поля», — утверждает Ричард Пинчак.

Далеко идущие следствия и новая частица

Эта модель — не просто альтернативное объяснение уже известного. Она открывает путь к решению других головоломок. Предварительные результаты указывают на то, что энергия, связанная с таким геометрическим кручением, может вносить вклад в ускоренное расширение Вселенной, предлагая новый взгляд на природу тёмной энергии.

Кроме того, если кручение ведёт себя как физическое поле, оно должно иметь свою частицу‑переносчик, аналогичную бозону Хиггса. Исследователи дали этой гипотетической частице имя Торстон (Torstone) и описали её ожидаемые свойства. Теоретически Торстон мог бы проявлять себя в виде аномалий в данных Большого адронного коллайдера, специфических неоднородностей в реликтовом излучении или даже через характерные возмущения в гравитационных волнах. Его поиск станет экспериментальной проверкой всей теории.

Это смелая идея, находящаяся на самом острие теоретической физики. Она возвращает нас к духу общей теории относительности Эйнштейна, где гравитация — не сила, а следствие кривизны пространства‑времени. Теперь учёные предполагают, что и другие фундаментальные свойства материи могут быть геометрическими по своей природе. Как и теория Хиггса полвека назад, эта модель требует тщательной проверки и развития. Но она ясно показывает: поиск ответов на самые глубокие вопросы мироздания продолжается, и они могут быть скрыты не в новых частицах или полях, а в самой архитектуре реальности.