Телескоп во льдах. Как на Южном полюсе рождалась новая астрономия

Я решил объединить в единую систему ряд проблем, известных в наши дни под названием стандартной модели. Понятно, что не я изобрел стандартную модель, но оказалось, что этой работой до сих пор никто не занялся.

Вернувшись в Висконсин, Фрэнсис продолжил свои лекции, предназначенные в основном для сотрудников кафедры. Затем он узнал, что один из его давних соратников, Алан Мартин из британского Дарнэма, тем же летом читал тот же курс, причем, на взгляд самого Фрэнсиса, намного успешнее, чем он сам. Двое ученых встретились и написали учебник с названием Quarks and Leptons, который и сейчас, через 35 лет, остается самым популярным введением в квантовую механику в курсах физики по всему миру. Книга была переведена на многие языки.

Интересно, что у книги не было обновленных переизданий, и в этом звучит ясное послание: печальная истина состоит в том, что с момента ее написания в физике частиц не произошло никакого существенного развития. К моменту публикации книги все частицы, предсказанные стандартной моделью, за исключением одной (бозона Хиггса), уже были открыты.

Халзен и Мартин завершили работу над рукописью в Дарнэме незадолго до Рождества 1982 года. Затем Фрэнсис отправился в Бельгию, чтобы провести праздник со своей семьей. Рукопись лежала рядом с ним на пассажирском сиденье его «фольксвагена сирокко». После праздника он полетел в Японию, чтобы помочь с запуском программы для аспирантов Токийского университета, а когда он сошел с самолета, ему сообщили, что Карло Руббиа, Дейву Клайну и их коллегам в ЦЕРН удалось открыть W- и Z-бозоны – переносчики слабого взаимодействия (Халзен, Мартин и Вернон Баргер проделали важную феноменологическую работу, позволившую совершить это открытие, и Руббиа признал их вклад в своей нобелевской лекции²³⁴).

W и Z были последними из еще не открытых к тому моменту частиц в стандартной модели, за исключением бозона Хиггса, но они – а также частица Хиггса – уже были описаны в учебнике.

Таким образом, в начале 1983 года, больше трех десятилетий назад, физики, работавшие с ускорителями, поняли, что вступают в своего рода пустыню: единственным возможным открытием на горизонте была частица Хиггса, но для ее открытия требовался намного более мощный ускоритель – и намного более дорогой, – чем тот, благодаря которому Руббиа принес ЦЕРН первую Нобелевскую премию. Между сообществами физиков США и Европы начала ощущаться нездоровая конкуренция. Американцы начали проектировать Сверхпроводящий суперколлайдер (программа, которая в конце концов завершилась дырой в техасской прерии, в которую ухнули два миллиарда долларов). А европейцы во главе с прославившимся теперь Руббиа начали строительство Большого адронного коллайдера. По изначальному плану Руббиа строительство должно было завершиться в 1991 году, но коллайдер начал свою работу лишь с двадцатилетним опозданием.

За 30 с лишним лет, прошедших с момента открытия частиц W/Z, сообщество, занимавшееся физикой частиц, отчаянно искало экспериментальные свидетельства для любого развития физики за пределами стандартной модели. Самые очевидные надежды были связаны с суперсимметрией, предполагавшей наличие тяжелых «братьев» и «сестер» для каждой частицы в модели, а также теорией струн, вряд ли способной на какие-либо экспериментальные прогнозы. Руббиа, Клайн и их друзья занимались поисками суперсимметричной частицы уже в начале 1980-х, в процессе изучения W и Z (можно даже сказать, что их больше интересовала суперсимметрия, чем частицы, которые они в итоге нашли), – однако эти поиски не увенчались успехом²³⁵. Поэтому в наши дни ученым, управляющим Большим адронным коллайдером, остается разводить руками. Основную надежду им, как и их предшественникам 30 с лишним лет назад, приходится возлагать на суперсимметрию.

Хотя открытие частицы Хиггса в 2012 году и стало огромным триумфом, на момент написания этой книги деятельность БАК и данные, которые получают с его помощью, не сулят нам никаких новых сюрпризов. Все происходящее соответствует стандартной модели. Как писал Гэри Тобес, автор книги Nobel Dreams, в 1986 году,

если в этой пустыне нет никакой жизни, никаких новых частиц, то вряд ли у нас появится больше свидетельств, на базе которых мы могли бы выстроить новые теории. Прогресс завершится. Стандартная модель останется стандартной еще на долгие годы.