Иэн Сэмпл - В поисках частицы Бога, или Охота на бозон Хиггса
Идея скрытых миров многим кажется фантастической, одной из тех, что физики придумывают в свободное время, но возможность их существования рассматривается вполне серьезно. “Если мы сможем использовать бозон Хиггса как мостик в скрытые миры, это будет одним из самых важных выводов о структуре пространства и времени за всю историю науки”, — говорит Уэллс.
В июне 2007 года на мой стол в бывшем офисе газеты “Gardian”, находящемся в районе Клеркенуэлл в центре Лондона, положили письмо. На марке была изображена туманность Сатурна — небесный вихрь голубого и красного на черном фоне. Я перевернул письмо и прочитал адрес отправителя. Письмо было от Питера Хиггса.
Я уже почти потерял надежду. Несколько месяцев назад я предложил написать статью о Хиггсе в воскресном выпуске газеты. В то время работа по строительству LHC близилась к завершению, и вокруг ускорителя в СМИ поднялась большая шумиха. Особенно часто упоминался бозон Хиггса, или, как его называют чаще в журналистских кругах, — частица Бога, о ней говорили как о ключе к пониманию природы массы. Теория Хиггса казалась мне совершенно непонятной. Её автора Питера Хиггса многие считали отшельником. Конечно же редакция газеты решила, что мы просто обязаны обо всем этом рассказать своим читателям.
Я знал, что Хиггс ушел в отставку из Эдинбургского университета, но все еще занимал должность профессора. Я позвонил на физический факультет, связался с пресс-службой и послал письма его коллегам с просьбой договориться о моем визите. Все было напрасно. В конце концов я взял справочник “Кто есть кто”, нашел домашний адрес Хиггса и написал ему письмо. Ответ пришел через шесть недель.
Обмен еще несколькими письмами, путешествие на поезде, и вот я стою перед элегантной террасой в георгианском стиле рядом с тенистым парком в эдинбургском квартале Новый город. За углом находится Индия-стрит — в одном из домов на этой улице в 1831 году родился Джеймс Клерк Максвелл. Я позвонил в колокольчик, и Хиггс, приветливо улыбнувшись, пригласил меня подняться.
Квартира Хиггса обставлена в стиле 1970-х годов, в нем выдержаны и стулья, и лампы, и то, что висит на стенах. Полки заполнены художественной литературой, выпусками “Grammophone”, на журнальном столике навалены номера “Scientific American”, “Physics World” и “Private Eye”. У одной стены его гостиной стоит винтажный музыкальный центр фирмы “Leak” с WiFi.
Когда началась наша переписка, одно сразу же стало ясно: образ Хиггса, этакого затворника-гения, как и любой удобный стереотип, абсолютно не отвечает действительности. Хиггс на пенсии, но по-прежнему необычайно занят. Все бумажные и электронные журналы и газеты всех стран мира бомбардируют его просьбами об интервью. Многие остаются ни с чем, другим приходится долго ждать ответа. Он зашел в своей обороне так далеко, что старается отвечать даже на телефонные звонки только тогда, когда знает, кто звонит. “У меня нет мобильного телефона, но меня, вероятно, заставят завести его мои сыновья; они считают, что должны всегда знать, что со мной происходит, — говорит он. — Даже если я не хочу отвечать на звонки, я должен быть в состоянии отправить сообщение типа “Помогите! Я лежу на полу парализованный!”.
Хиггс избегает компьютеров и электронной почты — это отголосок мрачного опыта по использованию допотопных компьютеров в его студенческие годы. Когда он заканчивал кандидатскую, приходилось ночами ждать результаты расчетов. “Я, вероятно, довожу свою позицию до абсурда, не связываясь с современной вычислительной техникой”, — говорит он.
Хиггс не совсем доволен тем, что коллайдер LHC в ЦЕРНе и несостоявшийся американский Сверхпроводящий суперколлайдер позиционируются как машины только для охоты на бозон Хиггса. Ведь если частицы не обнаружат, люди спросят: не были ли эти огромные многомиллиардные машины пустой тратой времени и денег? “На ШС будут проверять глубочайшие идеи, такие как суперсимметрия и существование дополнительных измерений, а не только искать частицы Хиггса. То, что пишется иногда в СМИ, слегка оскорбительно для разумной общественности”, — говорит он.
Мы сидим и беседуем, и Хиггс рассказывает историю о том, как он однажды наткнулся в пустоте пространства на нечто, дающее частицам массу. “Это нечто оказалось невероятно важным, — говорит он, сложив руки так, что пальцы одной могли потирать локоть другой. — Если бы оно не существовало там, нас бы не было здесь”. Он надеется на то, что ученые найдут более одной частицы Хиггса, если повезет — целый набор, который предсказывается теорией суперсимметрии.
В тот день, когда я впервые пришел к Хиггсу, в Эдинбурге был в полном разгаре ежегодный международный фестиваль, который и привлек когда-то давно, в далеком 1949 году, его в этот шотландский город. У старого ученого были планы на вечер, и время беседы истекало — он собирался посетить вечер мадригалов Монтеверди. Беседа наша закончилась, и я направился к дверям. Уже покидая дом Хиггса, я спросил, что бы он испытал, узнав, что ученые все-таки нашли его бозон. “Я бы почувствовал облегчение, — ответил он. — Путь к этому открытию был так долог...”
Послесловие
Более года прошло с тех пор, как начались поиски новых законов физики на Большом адронном коллайдере, спрятанном под зелеными полями в пригороде Женевы. Машина продемонстрировала великолепные характеристики, превзошедшие самые смелые ожидания конструкторов. На момент написания этих строк (ноябрь 2011 года) LHC побил рекорд по числу зарегистрированных столкновений — их ученые получили даже больше, чем могли мечтать.
Но как насчет бозона Хиггса? Для всех, кто участвует в поиске, это было интересное, но вместе с тем и тревожное время. Они не нашли доказательств того, что частица существует, но вплотную приблизились к окончательному решению. Охотники за частицей Хиггса — не единственные, кто пребывает в состоянии ожидания. На БАКе зарегистрировано четыреста триллионов протон-протонных столкновений, и все они без исключения лишь подтверждают уже известные физические законы.
Не раз появлялся намек на то, что бозон Хиггса — реальность. В июле 2011 года команды многофункциональных детекторов “Атлас” и CMS сообщили о сигналах, которые, возможно, были первыми следами неуловимой частицы. Волнующая новость кругами разошлась по всему миру, но пьянящее ощущение близкого открытия длилось недолго. Через месяц сигналы исчезли, а сомнения в том, что они были вызваны частицами Хиггса, остались.
Однако кольцо вокруг этих частиц быстро сжимается. Область энергий, где они могут скрываться, сократилась — исключен интервал масс от 145 до более чем 460 GeV. Таким образом, если бозон Хиггса существует в простейшем виде, описываемом Стандартной моделью, то есть в виде единственной частицы, для него остался только тонкий интервал масс от 115 до 144 GeV.
Перед тем как LHC был построен, физики подозревали, что частица Хиггса, если она все-таки существует, скрывается на нижнем крае оставшегося диапазона масс. Они знали также, что эта область — самая трудная для поисков, потому что в этом же диапазоне лежат массы еще множества субатомных частиц, и в трековых дебрях разобраться очень нелегко. Все, что ученые могут сделать, — это сталкивать как можно больше частиц и надеяться, что со временем неуловимая частица проявится на фоне других осколков.
По словам генерального директора ЦЕРНа Рольфа Дитера Хойера, ученые, работающие на коллайдере, скорее всего, до конца 2012 года либо найдут бозон Хиггса по версии Стандартной модели, либо докажут, что он не существует. Отключение, запланированное на конец 2012 года, будет длиться от 12 до 18 месяцев. За это время инженеры проведут необходимые ремонтные работы и в начале 2014 года запустят машину на полную мощность. Тогда движущиеся в противоположных направлениях протонные пучки впервые достигнут суммарной энергии 14 TeV.
