Тончайшее несовершенство, что порождает всё. Долгий путь частице Бога и Новая физика, которая изменит мир

Итак, начав с обсуждения Стандартной модели, мы пришли к главным вопросам современной физики. Темная материя, инфляция, темная энергия, объединение взаимодействий и особая роль гравитации – вот те проблемы, для решения которых понадобится, по всей вероятности, совершить концептуальную революцию в физике. Рано или поздно мы обнаружим нечто такое, что навсегда изменит наши представления об окружающем мире, а Стандартная модель станет частным случаем значительно более общей теории в пределе низких энергий. Такое уже случалось в прошлом и наверняка случится снова.

Но появление новых проблем не должно было отвлекать нас от решения проблемы старой. Требовалось либо обнаружить бозон Хиггса и доказать, что эта частица действительно существует, либо дать какое‑то другое объяснение механизму спонтанного нарушения симметрии электрослабого взаимодействия. Задача оказалась не из легких. Охота за бозоном началась давно, однако пока Стандартная модель шла в остальном от успеха к успеху, на этом пути копились все новые и новые неудачи. Хотя Стандартная модель переживала годы своего наивысшего триумфа, эта частица по‑прежнему оставалась неуловимой – а ведь на ее существовании держалась вся теоретическая конструкция.

Но вот на рубеже 90‑х годов в игру вступило новое поколение молодых физиков, которые решили попробовать свои силы в деле, до сих пор никому не удававшемся. То есть или обнаружить проклятый бозон, или показать, что механизм Браута – Англера – Хиггса не работает и нужна другая теория.

Предложенные ими для решения проблемы устройства были такого размера и с такими характеристиками, что поначалу их приняли за сумасшедших. Большинства технологий, которые они намеревались использовать, попросту не существовало, запрашиваемые материалы были делом далекого будущего, а требуемые условия проведения экспериментов казались безумными.

Мечтой физиков этого поколения стало сооружение небывалого ускорителя, окруженного небывалыми же детекторами. Они хотели перекрыть для бозона Хиггса все возможные лазейки, систематически обследуя любой закоулок, где он мог оказаться.

Но в своих планах молодые ученые шли еще дальше. Одновременно с поисками бозона они собирались отыскать первые признаки Новой физики: признаки новых частиц, чье существование следовало из суперсимметрии, или микроскопических черных дыр, появившихся в теории экстраизмерений. И новое устройство должно было им в этом помочь. Исследователи хотели основательно изучить все русло реки современной физики, один за другим переворачивая камешки на ее дне, чтобы не упустить даже самую мелкую рыбешку.

Готовиться к сюрпризам всегда трудно. Могло оказаться, что у бозона Хиггса совсем другие свойства, чем следует из Стандартной модели. Надо было настраиваться на то, чтобы регистрировать самые ничтожные аномалии, ибо именно в них могли прятаться признаки Новой физики. Бозонов Хиггса могло оказаться целое семейство, а могло случиться и так, что роль искомого бозона играет какой‑то совсем другой актер. Нам надо было приготовиться к встрече с частицами куда более экстравагантными, чем когда‑либо воображал человеческий ум, – может, стабильных, способных неделю дремать в аппаратах ускорителя, чтобы потом внезапно распасться сразу после загрузки данных, а может, призрачных невидимых частиц темной материи, которые нельзя зарегистрировать напрямую.

Теперь я приступаю к рассказу об истории и приключениях LHC, Большого адронного коллайдера.

Глава 3 Вы окончательно рехнулись!

И нобелиаты порой ошибаются

Кафетерий ЦЕРН,

конец какого‑то весеннего дня 1995 года

Я только что вышел с заседания LHCC, Комитета по экспериментам на LHC. Этот комитет был создан несколько лет назад, чтобы оценивать предложения по экспериментам на новом ускорителе – Большом адронном коллайдере. Один из членов комитета – немецкий физик, работающий в эксперименте OPAL на Большом электрон-позитронном коллайдере, новом ускорителе ЦЕРН. Он всегда вежлив и вопросы задает точные; в отличие от других, он не агрессивен по отношению к нам, и ясно, что он на нашей стороне, на стороне молодых физиков, взявшихся за дело, которое все считают невыполнимым. Этого физика зовут Рольф Хойер, и он будет генеральным директором ЦЕРН в момент нашего открытия бозона Хиггса.