Стандартная модель элементарных частиц долгое время считалась безупречной конструкцией, описывающей 17 кирпичиков материи и три фундаментальных силы. Однако после открытия бозона Хиггса в 2012 году за фасадом этого триумфа обнаружилась тревожная аномалия. Применяя математический аппарат ренормализационной группы — инструмент, позволяющий прослеживать изменение законов физики при переходе к сверхвысоким энергиям, – ученые обнаружили пугающий факт. Параметр λ (лямбда), отвечающий за форму энергетического потенциала поля Хиггса, уходит в отрицательную зону при энергиях порядка 10¹⁰ ГэВ. Это означает, что наш вакуум ложный; мы живем на полке метастабильности, откуда Вселенная может квантово-механически «провалиться» в более глубокое, истинное состояние.
Чтобы оценить риск такого сценария, команда под руководством Дмитрия Казакова применила сложную иерархию расчетов. Вместо стандартного подхода, где все константы связи обсчитываются с одинаковой погрешностью, исследователи использовали «недиагональные конфигурации», опираясь на условия Вейля – требования внутренней согласованности теории. Проследив эволюцию параметров от массы топ-кварка (173,22 ГэВ) до планковского масштаба, авторы получили ошеломляющие цифры. При самом точном трехпетлевом расчете вероятность распада нашего вакуума за все 13,8 млрд лет истории космоса составила ничтожную величину в диапазоне 10 в минуй 630-й степени – 10 в минус 420-й степени. Для сравнения: грубый однопетлевой расчет ошибочно предрекает мгновенный коллапс реальности.
Артур Федорук, студент ЛФИ МФТИ и соавтор работы, подчеркивает:
«Мы не ждем катастрофы завтра. Но понимание метастабильности – это ключ к новой физике».
Любая гипотеза, объясняющая природу темной материи или асимметрию вещества, должна учитывать хрупкость хиггсовского потенциала. Главный источник неопределенности сегодня кроется не в схемах уравнений, а в точности измерения масс самих частиц. Пока масса бозона Хиггса составляет около 125 ГэВ, Вселенная балансирует на лезвии бритвы между вечным покоем и тотальным перерождением.
Работа опубликована в журнале Physical Review D.
