Шон Кэрролл: Частица на краю Вселенной. Как охота на бозон Хиггса ведет нас к границам нового мира

Физика элементарных частиц стоит на пороге новой эры, и, видимо, очень скоро некоторые теории вот-вот исчезнут, а другие, если повезет, окажутся правильными. У каждого физика из присутствовавших на приеме, имелись свои любимые модели – бозон Хиггса, суперсимметрия, техниколор (техницвет), дополнительные измерения, темная материя… Целая уйма экзотических идей и их еще более фантастических применений.

«Я надеюсь, что БАК найдет как раз то, чего в этом списке нет, – говорит Хьюэтт с энтузиазмом, – и, честно говоря, верю, что он преподнесет нам настоящий сюрприз, потому что, мне кажется, Природа умнее нас, и у нее уже припасено некоторое количество загадок, а мы чудесно проведем время, пытаясь их разгадать».

Это было в 2008 году. А к 2012 году вечеринка, посвященная инаугурации БАКа в Сан-Франциско, уже осталась в прошлом, и началась эра открытий. Волосы Джоан отросли. Лечение было мучительным, но оно, кажется, подействовало. И эксперимент, которого она ждала всю свою научную жизнь, вершит историю. После двух с половиной десятилетий занятий чистой теорией Хьюэтт наконец сможет проверить свои идеи на реальных данных – увидеть частицы и взаимодействия, которых никогда не видел ни один человек, и раскрыть секреты, которые природа тщательно скрывала от нас. До последнего времени.

А теперь перенесемся в июль 2012 года – на Международную конференцию по физике высоких энергий. Эта конференция проходит каждые два года, причем в разных городах и странах. В 2012 году она проходила в Мельбурне, в Австралии. Сотни специалистов в области физики элементарных частиц, включая Джоан, 4 июля заполнили главную аудиторию, готовясь принять участие в специальном семинаре. Вот-вот все инвестиции в БАК должны были окупиться, а все ожидания, накопившиеся за годы, оправдаться.

Сама презентация в Мельбурне транслировалась из ЦЕРНа – научного центра в Женеве, к которой относится БАК. Программой Мельбурнской конференции было предусмотрено два доклада. В последний момент устроители конференции решили, что в событии такой важности должно участвовать множество людей – и все те, кто помогал добиться такого успеха. И этот жест был оценен – сотни физиков приехали в ЦЕРН за несколько часов начала заседания, назначенного на 9 утра по женевскому времени, причем некоторые, чтобы успеть занять удобное место, даже провели ночь под открытым небом в спальных мешках.

Открыл заседание Рольф Хойер, генеральный директор ЦЕРНа. Объявлено, что будет два доклада – американского физика Джо Инкандела и итальянского физика Фабиолы Джанотти, руководителей двух основных экспериментов, занимавшихся сбором и анализом данных на двух самых больших детекторах БАКа. Каждая из этих коллабораций включает более трех тысяч сотрудников, большая часть которых работала на своих компьютерах, сидя в самых разных частях света. Заседание транслировалось в прямом эфире не только в Мельбурне – его смог посмотреть каждый человек на планете, пожелавший услышать доклады. Для этого праздника Большой науки, призванного отметить грандизное достижение, потребовавшего огромной высококвалифицированной работы всего международного сообщества, ставки в которой были высоки, а призы – достойны, круг участников был выбран правильно.

Заметно было, что нервничали оба докладчика – и Джанотти, и Инкандела, но их презентации говорили сами за них. Каждый вначале выразил сердечную благодарность многочисленным инженерам и ученым, которые участвовали в проведении экспериментов. Затем Джанотти и Инкандела подробно объяснили, почему следует верить результатам, о которых они собираются рассказать, продемонстрировав, что они отлично знают, как работают их установки. И только после того, как была безукоризненно изложена эта часть, докладчики показали, что же все-таки было найдено.

И вот они – эти результаты. Несколько графиков, которые покажутся неискушенному взгляду неинтересными, но на них видна систематически повторяющаяся особенность: при некоторых определенных энергиях видно большее количество событий (наборов частиц, образующихся при одном столкновении), чем ожидалось. Все физики в аудитории немедленно понимают, что это значит: появилась новая частица. Действительно, на Большом адронном коллайдере обнаружено уникальное явление природы, которое никогда до этого не видели! Инкандела и Джанотти объясняют, какой кропотливый статистический анализ был проведен для того, чтобы отделить реальные события от случайных статистических флуктуаций. Результаты в обоих случаях недвусмысленно доказывают: эффект реально есть.