Иэн Сэмпл - В поисках частицы Бога, или Охота на бозон Хиггса

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...”

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 .