Масса частиц может возникать без бозона Хиггса благодаря скрытым измерениям

Геометрия пространства, в которой разворачиваются физические законы, может также содержать ответы на некоторые из самых глубоких вопросов фундаментальной физики. Сама структура пространства-времени может лежать в основе каждого взаимодействия в природе.

Статья, опубликованная в журнале Nuclear Physics B под руководством Ричарда Пинчака, исследует идею о том, что все фундаментальные силы и свойства частиц могут возникать из геометрии скрытых дополнительных измерений.

Согласно исследованию, Вселенная может содержать невидимые измерения, свёрнутые в сложные семимерные формы, известные как G₂-многообразия. Традиционно эти структуры изучались как статические. Но Пинчак и его коллеги рассматривают их как динамические: эволюционирующие в процессе, называемом G₂-потоком Риччи, где внутренняя геометрия изменяется со временем.

«Как и в органических системах, таких как скручивание ДНК или хиральность аминокислот, эти дополнительные измерения могут обладать кручением, своего рода внутренним скручиванием», — объясняет Пинчак.

«Когда мы позволяем им эволюционировать во времени, мы обнаруживаем, что они могут стабилизироваться в конфигурациях, называемых солитонами. Эти солитоны могут обеспечить чисто геометрическое объяснение таких явлений, как спонтанное нарушение симметрии».

В Стандартной модели физики элементарных частиц поле Хиггса придает массу W- и Z-бозонам. Но авторы предполагают, что масса может вместо этого возникать из геометрического кручения в дополнительных измерениях, без введения дополнительного поля Хиггса. «В нашей картине, — говорит Пинчак, — материя возникает из сопротивления самой геометрии, а не из внешнего поля».

Теория также связывает кручение с кривизной пространства-времени, предлагая возможное объяснение положительной космологической постоянной, которая управляет космическим расширением. Авторы даже предполагают существование новой частицы — «Торстоуна», которая может быть наблюдаема в будущих экспериментах.

Конечная цель — расширить видение Эйнштейна: если гравитация — это геометрия, возможно, все взаимодействия — это геометрия. Как отмечает Пинчак: «Природа часто предпочитает простые решения. Возможно, массы W- и Z-бозонов происходят не от знаменитого поля Хиггса, а непосредственно из геометрии семимерного пространства».

Больше информации: Richard Pinčák et al, Introduction of the G2-Ricci flow: Geometric implications for spontaneous symmetry breaking and gauge boson masses, Nuclear Physics B (2025). DOI: 10.1016/j.nuclphysb.2025.116959