Красота физики. Постигая устройство природы

И – если сказать коротко – это сработало!

Есть еще бонус: поскольку фон может быть вычислен с большой достоверностью, величина превышения над фоном дает меру частоты рождения H, помноженную на коэффициент ветвления, или парциальную ширину именно такого распада – в пару γγ. Тогда можно проверить, согласуется ли измеренный избыток событий с предсказаниями для минимального H, что особенно интересно, поскольку эти частоты рождения открывают новую дверь в неизведанное. Ведь могут существовать и другие тяжелые частицы, пока не наблюдавшиеся, но дающие свой виртуальный вклад в величину частоты рождения! До сих пор наблюдения согласуются с минимальной моделью «без рюшечек», но большая точность одновременно и достижима, и очень желательна.

Очарованный вечер

Вплоть до десяти часов вечера (или около того) тот летний день 1976 г., который оказался самым плодотворным в моей научной карьере, совершенно не предвещал ничего подобного. У моей совсем маленькой дочки Эмити болело ухо, и весь день она была беспокойной, капризной и требовала внимания. Мы с Бетси, неопытные родители, недавно прибывшие в импровизированную деревню Фермилаба, где мы никого не знали, справлялись как могли. Когда наступила темная, типичная для Среднего Запада ночь, изнуренная Эмити наконец погрузилась в сон, а затем и Бетси тоже. Они были похожи на ангелов мира и спокойствия.

Настороженность и энергия, которые требовались, чтобы справляться с потоком маленьких кризисов, все еще были со мной, после того как сами кризисы прошли. В поиске выхода я решил, как часто делаю, выйти погулять. Ночь была кристально ясной; небо сияло; горизонт был резким и далеким; и даже земля, залитая лунным светом, казалась нереальной. С образами земных ангелов, которые остались во мне, и неземным зрелищем, окружавшим меня, я почувствовал невероятный восторг. Это было время для важных размышлений.

В течение нескольких предшествовавших лет теории сильного, слабого и электромагнитного взаимодействий, основанные на локальной симметрии, прошли путь от смелой авантюры до общепринятого мнения. Когда я подумал об этой ситуации, мне пришло в голову, что, в то время как различные кварки, лептоны, глюоны и виконы – не говоря уже о фотонах – были в центре внимания и в фокусе хорошо продуманных экспериментальных программ, нарушение симметрии оставалось относительно неизведанным. Не было даже заслуживающего внимания предложения проверить самую простую, «минимальную» модель с одной-единственной частицей Хиггса, как описано выше.

Основная проблема проста: частице Хиггса в этой модели «нравится» связываться с тяжелыми частицами, но частицы стабильного вещества, которые мы можем изучать непосредственно или поместить их в наши ускорители, очень легки. Цветные глюоны имеют нулевую массу, так же как фотоны, в то время как u- и d-кварк и электроны имеют незначительную массу.

Но недавно (вы помните, у нас на календаре 1976-й!) возник большой интерес к более тяжелым кваркам. Очарованный кварк c был еще недавним открытием, и были вполне достаточные основания подозревать, что существует два дополнительных, еще более тяжелых вида кварков. (И они правда существуют. Красивый кварк b был обнаружен довольно скоро, в 1977 г., в то время как топ-кварк t не был найден до 1995 г. Им уже были даны имена, и их свойства – с единственным исключением в виде их масс – были вычислены даже до того, как их открыли экспериментально.) Поэтому было естественным подумать, могут ли новые, более тяжелые кварки распахнуть двери, через которые мы могли бы добраться до частицы Хиггса. Я сразу же понял, что это возможно. Можно использовать те же самые приемы, которые привели к успеху с очарованными кварками, чтобы произвести мезоны, основанные на b̅b или t̅t. Эти более тяжелые кварки будут энергично связываться с частицами Хиггса. Если карты лягут удачно – по существу, если эти тяжелые кварки обладают большей массой, чем половина массы частицы Хиггса, – то частицы Хиггса смогут рождаться в распадах таких мезонов. Это было моим первым важным осознанием той ночи.