Знание - сила, 2003 № 08 (914)

В самой Стандартной модели нет ничего, что указывало бы на существование массы — грубо говоря, модель не изменилась бы, если бы у всех ее частиц масса была равна нулю.

Но на деле она не равна нулю, и чтобы объяснить это, британский физик Хиггс выдвинул гипотезу, что существуют некая новая частица (потом ее назвали «бозон Хиггса», ибо бозонами называется весь класс частиц-посредников), которая переносит энергию взаимодействия всех частиц вещества с неким всепроникающим полем (это поле впоследствии назвали, естественно, «полем Хиггса»). Облипая обычную частицу со всех сторон, бозоны Хиггса наделяют ее способностью «сопротивляться» воздействию внешних сил - иными словами, наделяют ее инерцией; а масса, как известно, есть мера инерции. Судя по теоретическим расчетам, частица Хиггса должна иметь очень большую энергию, поэтому она может быть «увидена» только в результате сверхмощного столкновения — как раз такого, какое должен породить проектируемый новый ускоритель.

Вторая «недоделка» Стандартной модели состоит в том, что в ней представлены частицы-посредники для трех разных фундаментальных сил природы — слабого ядерного, сильного ядерного и электромагнитного взаимодействий, — которые становятся все более сходными по мере увеличения энергии и уменьшения расстояний между взаимодействующими частицами вещества. Физики давно подозревают поэтому, что при какой-то очень высокой энергии все эти три силы попросту сольются в одну, и уже разработана даже теория — она называется «теорией суперсимметрии», — в которой так и происходит, но увы — теоретически.

Новый ускоритель как раз и должен подобраться — почти — к таким высоким энергиям, где слияние происходит на практике. Указанием на это будет появление (в результате столкновений электронов и позитронов) новых, так называемых суперсимметричных, двойников ныне известных частиц — с-электрона, с- кварка и т.п. Экспериментальное доказательство существования таких частиц и выяснение их свойств будет иметь тем большее значение, что ныне предполагается, будто именно из суперсимметричных частиц состоит пресловутое «темное вещество» вселенной, составляющее чуть не четверть всей ее массы.

Так что физики не шутят, когда говорят о суперускорителе за 6 миллиардов. Речь идет, действительно, об очень серьезных вещах.

Михаил Вартбург

Перефразированное в заголовке название известного фильма, в котором главную роль сыграла Мэрилин Монро, исключительно точно описывает тот фильм, что прокручивается в темных глубинах женского тела, — с той разницей, что главную роль здесь играет не Мэрилин Монро, а рядовая яйцеклетка, а в роли «некоторых» выступают столь же рядовые сперматозоиды.

Забавные дела, оказывается, происходят в темных глубинах наших тел. И наука, демонстрирующая нам, что у нас внутри происходит, кажется порой чем-то вроде волшебного фонаря, на прозрачных стенках которого разыгрываются поразительные спектакли.

Михаэль Айзенбах. профессор химического департамента израильского Института имени Вейцмана в Реховоте, вот уже много лет исследует тончайшие детали процесса оплодотворения. Детали эти, хоть и тончайшие, но в то же время и важнейшие в таком процессе. Мы. например, представляем себе обычно, что мужские сперматозоиды, оказавшись в женском организме, немедленно устремляются в путь к яйцеклетке, настойчиво одолевая все и всяческие преграды на этом пути. А в действительности это не так. В действительности, оказывается, сперматозоиды в этот момент еще не вполне созрели для того, чтобы проникнуть в яйцеклетку и оплодотворить ее. И поэтому, едва войдя в так называемую фаллопиеву трубу, они устраивают «привал» на стенке этой трубы и здесь, во время этого привала, «дозревают». И лишь те сперматозоиды, которые вполне созрели, отрываются от стенки и отправляются дальше. Но куда?

Вопрос не праздный. По сравнению со сперматозоидом фаллопиева труба огромна. Для него двигаться в ней — все равно, что нам идти пешком по туннелю под проливом Ла-Манш. С той — невыгодной для сперматозоида — разницей, что фаллопиева труба изгибается, по стенкам ее все время пробегают волны мышечных сокращений, а сами стенки — не бетонные, так что маленький сперматозоид вполне может в них застрять. Главное же — как найти цель?

Двенадцать лет назад профессор Айзенбах обнаружил, что у сперматозоида есть наводчик, и является им сама яйцеклетка. Оказывается, созревшая яйцеклетка выделяет определенное химическое вещество, на призыв которого, как бабочка на свет, и движется по фаллопиевой трубе сперматозоид. Происходит так называемый хемотаксис, химическое притяжение.

Вскоре, однако, выяснилось, что хемотаксис действует лишь на коротких расстояниях. Причиной этого являются как раз упомянутые выше волны мышечных сокращений, пробегающие по трубе. Из-за этих волн химическое вещество, выделяемое яйцеклеткой, не может распространяться на большие расстояния по трубе. Оно может навести сперматозоид на цель лишь после того, как он подойдет к ней на достаточно близкое расстояние. А как подойти? Мы возвращаемся к прежнему вопросу.

Ответ на него нашел тот же профессор Айзенбах. В статье, опубликованной в конце января 2003 года в журнале «Nature Medicine», он сообщил о своем новом исследовании, которое привело к поразительному результату Оказалось, что на дальних расстояниях сперматозоид ведет не химический, а тепловой «радар». Сперматозоиды, выясняется, любят, где погорячее.

В поисках возможного метода «наводки» сперматозоида на яйцеклетку были перебраны самые разные варианты. Намек на «тепловой вариант» был получен, когда обнаружилось, что место дозревания сперматозоидов в фаллопиевой трубе несколько холоднее, чем то место, где он проникает в яйцеклетку. Для проверки новообнаруженной возможности был поставлен специальный опыт. В лаборатории соорудили некое подобие фаллопиевой трубы, концы которой поддерживались при несколько разной температуре, как это имеет место в настоящей фаллопиевой трубе. Первоначально опыт ставился на кроличьей сперме, позже — на человеческой. Выяснилось, что та и другая реагируют на разницу температур одинаково. Почуяв эту разницу, сперматозоиды тотчас начинают двигаться в сторону большей температуры (поклонникам концепта «витальности» разрешается усмотреть в этом движении жизни против градиента температуры ее, жизни, «антиэнтропийную» особость: «мертвое» вещество «движется» от горячего к холодному). В первых опытах эта разница составляла 2 градуса Цельсия («место дозревания» имело температуру 37 градусов, а «место проникновения» — 39). Затем, постепенно понижая температуру, исследователи установили, что сперматозоиды реагируют даже на разницу в полградуса. Выявилась также другая замечательная деталь: на эту разницу температур реагируют только «дозревшие» (то есть уже способные проникнуть в яйцеклетку) сперматозоиды. Незрелые остаются на месте «привала».