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

Директору Управления по энергетическим исследованиям Трайвелпису предоставили право на пятнадцатиминутую аудиенцию — за эти минуты он должен был уговорить президента и его министров одобрить строительство самого крупного и дорогостоящего коллайдера в мире. Сторонники проекта считали, что, если Белый дом поддержит их и ускоритель будет построен, это обеспечит США превосходство в физике высоких энергий на десятилетия вперед, причем на самом передовом ее крае. В противном случае лидерство американцев в познании тайн природы останется в прошлом — ученые других стран активно наступали им на пятки.

Название “Сверхпроводящий суперколлайдер” для многих звучало как вид дьявольского оружия, которое суперзлодей (суперзлодейка) из комиксов мог (могла) построить в своем логове и, угрожая им человечеству, требовать больших денег. На самом деле это был первый в мире ускоритель элементарных частиц, специально разработанный для поисков бозонов Хиггса 121 121 Более подробно о Суперколлайдере и проблеме происхождения массы см. в статье.: J. David Jackson, Maury Tigner and Stanley Wojcicki. The Superconducting Supercollider. Scientific American, 1986. . Позиционируя машину как “орудие охоты за частицами Хиггса”, физики негласно признавали, что эти неуловимые частицы стали наиболее важным и желанным призом в физике высоких энергий.

Суперколлайдер стал машиной мечты американских физиков, но на самом деле в поисках бозонов Хиггса они рассчитывали не только на него. В Фермилабе на ускорителе “Теватрон”, руководимом Ледерманом, где уже начали сталкивать протоны и антипротоны, появились некоторые шансы найти бозоны Хиггса раньше европейцев. “Теватрону” было суждено посоревноваться с Большим электрон-позитронным коллайдером (LEP) ЦЕРНа, который запустили через два года. Долгое время ускорители шли ноздря в ноздрю. Но Сверхпроводящий суперколлайдер должен был обойти их обоих.

Трайвелпис заранее отправился на встречу — опаздывать к президенту не полагается. По дороге он встретил Уильяма Мартина, заместителя министра энергетики. Мартин без излишних реверансов напомнил ему, как много времени и денег было потрачено на организацию этой аудиенции в верхах а потом добавил, что все друзья и коллеги Элвина верят, что он убедит президента в необходимости нового ускорителя. Уходя, Мартин сказал: “Только не надо нервничать”. До этого момента Трайвелпис был совершенно спокоен, а тут вдруг заволновался.

Войдя в Зал Кабинета, Трайвелпис разложил бумаги на столе. Комната тем временем начала заполняться. Когда приехал президент Рейган, Трайвелпис воспользовался возможностью и сфотографировал его, а затем приступил к презентации. Он был достаточно наслышан о том, как принимаются решения вашингтонскими властями, а потому не стал докучать собравшимся политикам сухой лекцией по физике элементарных частиц. Чтобы получить высочайшее одобрение на строительство Сверхпроводящего суперколлайдера, он превратил доклад в игру и обратился к образам, которые, как он надеялся, будут более понятны членам кабинета, — к ружьям и стогам сена.

Обсуждение началось достаточно традиционно. У Трайвелписа были заготовлены рисунки маленьких шаров, изображавших субатомные частицы, сталкивающиеся на огромных скоростях. Он показал и рисунки, на которых схематически было показано строение атома. Трайвелпис объяснил, что, только когда были построены достаточно мощные ускорители. ученые смогли заглянуть в глубь атома, и там они нашли размазанный по пространству электрон, много пустого пространства и твердое центральное ядро, само состоящее из протонов и нейтронов, каждый из которых построен из кварков.

Притом что уже очень многое известно, говорил он, есть еще масса нерешенных проблем. Одна из них состоит в том, что никто не знает наверняка, по какой причине фундаментальные частицы имеют массу. Ее происхождение, как полагают физики, связано с бозоном Хиггса, однако теория эта еще не получила экспериментального подтверждения.

И наконец Трайвелпис вытащил последний лист из своей папки. Он был пустым. “Время от времени вам приходится читать секретные документы, в которых одна страница умышленно оставлена пустой, — сказал он аудитории. — Я хочу, чтобы вы попытались представить, что это не пустая страница, а стог сена. Где-то внутри лежит куча бильярдных шаров”. Президент и его советники напрягли свое воображение, представляя картину. А Трайвелпис продолжал: “Как вы узнаете, где находятся бильярдные шары, не разворошив стог сена? Как вы узнаете, какого размера эти шары?” На лицах сидевших в зале ничего не отразилось.