Шон Кэрролл - Частица на краю Вселенной. Как охота на бозон Хиггса ведет нас к границам нового мира

В следующем блоге Конвей рассказал о повторном анализе и о том, что узнал только позже: его коллеги из дружественной коллаборации D Zero в том же Фермилабе увидели недостаток событий там, где CDF наблюдал их избыток. И надежды на то, что в этой области скрывается новая частица, стали таять – более поздние данные не подтвердили этого наблюдения. Но эта история была наглядным примером того, что жизнь ученого-экспериментатора по остроте ощущений и накалу страстей иногда напоминает езду по американским горкам.

К сожалению, не все читатели первого блога прочитали его правильно. У многих из них сложилось впечатление, что Фермилаб фактически уже обнаружил бозон Хиггса или что-то вроде него, а Конвей решил рассказать об этой новости в нашем скромном блоге, а не писать научную статью или, например, проводить пресс-конференцию. И это неправильное впечатление создалось не только у чрезмерно восторженных комментаторов нашего сайта – несколько журналистов обратили внимание на значимость возможного события и опубликовали статьи в The Economist, New Scientist и других изданиях. Так физики получили еще один полезный урок. Люди очень хотят узнать все подробности поисков бозона Хиггса, и нужно быть предельно аккуратным, рассказывая о научных результатах, дабы не создавать ненужных иллюзий.

Искать новую физику можно не только на гигантских ускорителях частиц. Например, интересный эксперимент проводится в рамках итальянской PAMELA (Программа по астрофизике легких ядер и исследованию антивещества). Аппарат PAMELA размещен на российском (невоенном) спутнике, вращающемся на низкой околоземной орбите. Одна из его основных задач – поиск частиц антиматерии в космических лучах, в первую очередь позитронов и антипротонов. В космических лучах всегда присутствует определенное количество частиц антивещества – во Вселенной некоторые процессы идут при высоких энергиях, и иногда рождаются античастицы ровно так же как на БАКе. Но PAMELA регистрирует значительно больше позитронов, чем ожидалось, что вызывает удивление. Это может быть свидетельством каких-то неизвестных нам сейчас астрофизических процессов, например новых явлений в оболочках нейтронных звезд, или же признаком существования физики за пределами Стандартной модели, например аннигиляции частиц темной материи с образованием избытка позитронов. Ученые проверяют различные возможности, хотя с течением времени астрофизический вариант кажется более вероятным.

Еще более интересно, пожалуй, то, как произошла утечка информации об этом интригующем результате PAMELA. Часто бывает, что коллаборация получает предварительные результаты, не совсем еще готовые к опубликованию, но достаточно надежные, чтобы продемонстрировать их коллегам в докладе на конференции. Как раз такая ситуация в сентябре 2008 года была с результатами PAMELA, доложенными на Международной конференции по физике высоких энергий в Филадельфии. Докладчик от коллаборации PAMELA Мирко Боэзи лишь на мгновение задержался на слайде, на котором был виден избыток позитронов, но и мгновения хватило. Молодой теоретик по имени Марко Сирелли, сидевший в аудитории, быстро сфотографировал картинку. Вернувшись домой, он в соавторстве с коллегой Алессандро Струмиа написал статью, предложив новую модель темной материи, которая могла бы объяснить избыток позитронов, и отправил ее на сайт с архивом публикаций по точным наукам http://arxiv.org, откуда она моментально разошлась по всему миру. В этой работе Боэзи и Струмиа привели рисунки, на которых сравнивали теоретические предсказания своей модели с данными, взятыми со слайда, показанного в докладе на конференции, снабдив их примечанием: «В соответствии с требованиями законодательства в области публикаций, сообщаем, что предварительные экспериментальные данные для потоков позитронов и антипротонов, изображенные на наших рисунках, взяты с фотографии слайда, сделанной во время доклада».

Добро пожаловать в новый мир! И в нем пока нет четко установленных границ между дозволенным и недозволенным. Член коллаборации может сказать, что данные, которые еще не подготовлены к публикации, нельзя использовать в теоретическом анализе. Но и слушатели могут сказать, что сырые данные не следует показывать в публичных выступлениях. Пьерджорджио Пикоцца – итальянский физик, руководитель коллаборации – «очень, очень расстроился», что их данные были присвоены и использованы таким образом. Но Сирелли настаивает, что он получил разрешение от физиков PAMELA, присутствовавших на конференции: «Мы спросили физиков с PAMELA [на конференции], и они сказали, что это [их использование] – не проблема».

Как давно поняли подростки, в век Facebook в современном мире любой секрет, которым вы поделитесь с кем-то, узнают все. Благодаря новым технологиям, обмен информацией – независимо от того, насколько она официальна или надежна, – теперь не требует никаких усилий. Как сказал Джо Ликкен в связи с еще одним подобным слухом, «в мире, в котором еще не было блогов, слухи могли распространиться разве что среди нескольких десятков физиков. Теперь, с появлением блогов, теоретики, специалисты по струнам, которые даже не знают, как пишется имя Хиггс, сразу узнают инсайдерскую информацию об этих данных».

Слухи не всегда безобидны. В апреле 2011 года анонимный комментатор на блоге Питера Войта Not even wrong («Даже не заблуждение») разместил текст служебной записки висконсинской команды ATLAS, возглавляемой Сау Лан Ву. Записка предназначалась для внутреннего пользования. Если бы ее содержание подтвердилось, оно произвело бы сенсацию – там содержались на первый взгляд убедительные свидетельства того, что частица, похожая на хиггсовский бозон, распадается на два фотона. Но новость была слишком хороша, чтобы быть правдой: для получения такого большого сигнала при относительно небольшом количестве имевшихся тогда данных вероятность распадов бозонов Хиггса должна быть в 30 раз больше, чем предсказывает Стандартная модель. Возможно, но маловероятно. А потому никто не удивился, когда при повторной проверке сигнал ушел.

Этот случай демонстрирует оборотную сторону Интернета. Обмен внутренними записками внутри большой коллаборации – как работа кровеносной системы; они пишутся все время, это часть анализа данных и превращения их в надежные результаты. Сами авторы записок не обязательно полностью верят в то, что пишут, – они просто указывают на что-то, заслуживающее более внимательного изучения. Это полезно до тех пор, пока информация остается внутри коллаборации. Если же она выйдет наружу прежде, чем результаты проверят, есть серьезная опасность, что они будут неправильно поняты, а это может в конечном итоге привести к подрыву доверия людей к полученным учеными результатам. В том случае сама Ву была в ярости: «Такая утечка со стороны лица, допустившего ее, была очень неэтичным и безответственным поступком… Утечка нанесла удар по свободе перемещения внутренних результатов в письменной форме между сотрудниками. На мой взгляд, это крайне печальная история».