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

В те пятнадцать лет, что прошли с момента постройки LHC, открылось окно возможностей для обнаружения бозона Хиггса. В первый период работы LEP, когда ускоритель был ориентирован на изучение Z-бозонов, поиски бозона Хиггса давали отрицательные результаты и позволяли лишь установить нижний предел массы этой неуловимой частицы. Но исследования становились все более интересными по мере того, как в LEP увеличивали энергию столкновений. В период с 1995 по 2000 год, пока мы бились над созданием детекторов LHC, LEP достиг энергии 209 ГэВ. И тут произошло нечто из ряда вон выходящее.

До сих пор помню взволнованное выражение лица одного молодого исследователя, который зашел в мой кабинет летом 2000 года рассказать о пронесшемся в кафетерии слухе, будто в одном из экспериментов на LEP обнаружили бозон Хиггса с массой 114 ГэВ. Вскоре об этом уже заговорили все, а в сентябре был организован семинар, на котором представили результаты. Похоже, слухи действительно имели под собой основание. Слабые сигналы фиксировались более чем в одном эксперименте, и данные выглядели вполне согласованными, хотя количество наблюдаемых событий было чересчур велико по отношению к предсказаниям Стандартной модели.

Тема бурно обсуждалась с руководством ЦЕРН, который в то время возглавлял итальянский физик Лучано Майани. Решение требовалось принять быстро. Чтобы начать установку магнитов для LHC в соответствии с планом, надо было закрыть LEP в конце 2000 года. Любая задержка могла сильно повлиять на график постройки нового ускорителя. С другой стороны, за последние несколько недель появились признаки, вроде бы указывающие на то, что бозон Хиггса массой в 114 ГэВ у нас уже фактически в руках. Еще несколько месяцев – может быть, год, – и на LEP можно будет совершить открытие века.

Последовали напряженные дни жарких споров. В итоге Майани согласился всего лишь на несколько недель сбора данных, а позднее, увидев, что получаемые сигналы остаются крайне ненадежными, вообще остановил эту работу и принял решение закрывать старую установку. Физики LEP яростно его критиковали. Рвались многолетние дружеские связи, сыпались оскорбления, рождались глубочайшие обиды. Долгие годы те, кто поверил в сигналы, полученные на LEP, будут твердить, что бозон Хиггса уже открыт, что его масса равна 114 ГэВ и что на LHC его всего лишь переоткроют. Но в конце концов выяснится, что это была злокачественная статистическая флуктуация; такое порой случается, особенно когда ускоритель близок к дате своей окончательной остановки. Майани оказался прав: даже продолжая получать новые данные, идентифицировать объект с энергией 125 ГэВ на LEP было бы невозможно. Когда после открытия Хиггса я спросил Майани, кто из оскорбителей нашел в себе мужество извиниться или хотя бы просто признать его правоту, Лучано в ответ лишь улыбнулся.

После закрытия LEP эстафета в поисках бозона Хиггса перешла к чикагскому Тэватрону; LHC только начинал строиться. Воодушевленные открытием в 1995 году топ-кварка, ученые Фермилаба решили довести светимость ускорителя до предела и усовершенствовать детекторы, используя для этого также некоторые технологии, разработанные для LHC.

В первое десятилетие нового века окно возможностей для поимки бозона Хиггса открылось и на Тэватроне. Тем более что тогда – из сравнения масс топ-кварка и W-бозона с результатами прецизионных измерений массы Z-бозона – были получены непрямые оценки массы бозона Хиггса, которые свидетельствовали в пользу относительно низких значений, близких к значению 114 ГэВ, вызвавшего такой ажиотаж вокруг LEP. На таких энергиях у Тэватрона был шанс сорвать джекпот, обогнав LHC, и в какой‑то мере отыграться за неудачу с SSC.

Великий праздник и черная пятница

И вот все уже позади – и колоссальное напряжение, и череда взлетов и падений. Ускоритель готов к пуску. Наступает ответственный момент нашего захватывающего приключения. Ускоритель завершен, он прошел множество испытаний, доведен до рабочей температуры, готов к разгону первых пучков частиц. Детекторы также готовы; нам пришлось совершить вокруг ускорителя не одно сальто-мортале, чтобы установить и запустить последние компоненты, но в конце концов мы все успели. И CMS вовремя выходит на старт.

Трудно описать наш энтузиазм тех дней – энтузиазм поистине всепоглощающий и заразительный. Несколько лет мы провели на грани катастрофического провала, но теперь мы во всеоружии, готовы действовать и уверены, что обнаружим не только бозон Хиггса, но и суперсимметрию, и даже – а почему бы и нет? – новые состояния материи, предсказываемые теориями экстраизмерений.

Я вспоминаю то время, как период некоей эйфории. Возможно, все произошедшее потом отчасти объясняется той самоуверенностью, которая переполняла тогда нас всех. Той особой формой высокомерия, hybris, которая так хорошо описана в древнегреческой литературе и которая овладевает людьми, когда они, возгордившись, решаются на великие подвиги, – и за это на них обрушивается катастрофа.