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

Я немедленно проинформировал всех в нашей коллаборации. На такие случаи (когда можно ожидать близкого открытия) у нас есть система, использующая стандартный кодекс трех цветов. Я активирую процедуру открытия оранжевым кодом, чтобы указать на возможность сигналов Новой физики. Эту возможность надо внимательно проверить, даже если тревога окажется ложной; но может случиться и так, что нам надо будет перейти на красный уровень, то есть к объявлению об открытии. В этом случае процедура предполагает активацию всей коллаборации на проверку событий, а также запуск целой серии тестов и поиск схожих событий, которые можно было бы использовать для аналогичного анализа. И тогда мы снова попадаем в фазу судорожного энтузиазма.

В данном случае события представляли собой именно то, что мы искали много лет. Это один из классических каналов распада супермассивного партнера Z-бозона – очень похожей на Z-бозон частицы, только в десять раз тяжелее, существование которой предсказывают отдельные теории экстраизмерений. Ее называют Z′, и ее открытие знаменовало бы эпохальный водораздел. Напряжение взлетело до небес. Сбор данных продолжался, подобные события мониторились в ежедневном режиме, и лучшие эксперты по электронам и мюонам оценивали в данных каждую деталь. Готовился очередной сеанс юстировки трекового детектора – для улучшения разрешения при измерении импульса мюонов. Похожие сигналы искались и в других распадах, с другими массивными аналогами известных частиц – например, с W′ и топ′. Природа могла подготовить для нас сюрприз вблизи энергии в 1 ТэВ, где мы бы открыли второе семейство частиц, подобных W-, Z-бозонам и топ-кварку, которые в Стандартной модели группируются близ уровня 100 ГэВ. Другие исследовательские группы включились в работу по полному пересмотру всех полученных данных, применяя различные критерии их отбора.

Нашему хладнокровию предстояло еще одно серьезное испытание. Все собранные данные явно подтверждали, что события представляют собой именно то, что мы думаем, сигналы продолжали усиливаться – и мы начали готовить кучу публикаций и неформально предупредили об открытии заместителя директора по науке Серджо Бертолуччи. Надо было подождать еще неделю, а потом, если ничего не изменится, провести совещание с Рольфом и Фабиолой и запустить процедуру открытия. Энтузиазм в коллаборции взлетел до небес. В успех поверили все, в том числе и самые осторожные. Молодежь разбушевалась не на шутку и даже придумала для новой частицы имя: Гвидо'.

Мне же было очень и очень не по себе. С одной стороны, я должен готовиться защищать результат, которому суждено стать сногсшибательным. Он бы ясно продемонстрировал, что мы живем во Вселенной с большим количеством измерений, и это бы навсегда поменяло нашу картину мира. Именно о таком открытии мы мечтали долгие годы. Но, с другой стороны, мне страшно. Уже случалось, что сногсшибательные результаты оборачивались в итоге простой статистической флуктуацией. Будущее CMS было одновременно чревато и триумфом, и провалом.

А потом вдруг все кончилось и интересных событий не стало: миновала одна неделя, миновала вторая… все они точно ушли в подполье. Какое‑то время мы думали, что проблема в наших триггерных цепях: мол, они начали сбоить, и потому мы не можем больше регистрировать события, – но время шло, и нам пришлось смириться. Сигнал переставал быть статистически значимым, причем чем дальше, тем больше. Я отменил оранжевый уровень тревоги и сообщил Серджо, что все вернулось к нормальности. Когда мы закончим сбор данных, на память от больших надежд на Z' нам останется малозаметная рудиментарная статистическая флуктуация на уровне 950 ГэВ. Дабы убедиться в том, что в нашей Вселенной не четыре, а шесть или десять измерений, и затем радикально изменить свой взгляд на мир, требуется время. Но мы сохранили хладнокровие и не потонули в волнах энтузиазма. Мы очень гордимся тем, как повел себя CMS.

Глава 6 Необычный день рождения

Прекрасный подарок

Женева,

8 ноября 2011 г.

Когда с момента окончания run (как мы называем период “бега” ускорителя, то есть его работы) прошло несколько недель, персонал ускорителя буквально всех ошеломил. Физики и инженеры своей кропотливой работой привели LHC к такому состоянию, что всего за один день на нем производилось больше столкновений, чем за целый 2010 год. Начиная с лета, LHC стал функционировать, как швейцарские часы.

Весь 2011 год операторы выполняют совершенно фантастическую работу. Теперь в каждом сгустке по 150 млрд протонов, и тут есть чего пугаться: при такой высокой интенсивности минимальный сбой мог обернуться для ускорителя катастрофой.