Брайан Китинг - Гонка за Нобелем. История о космологии, амбициях и высшей научной награде

В высококонкурентном мире экспериментальной астрономии вас, как правило, оценивают по тому, насколько успешен ваш последний эксперимент. Здесь нельзя почивать на лаврах, особенно если вы метите на Нобелевскую премию. Начиная новый проект, вы уже должны думать о следующем. Вселенная полна тайн — а у космологов нет недостатка в идеях. Если эту тайну не раскроете вы, это сделает кто-то другой. Вы получаете ценный опыт в текущем проекте и, опираясь на него, уже думаете о том, как сделать следующий шаг. Джейми и Адриан были давними соперниками, и Джейми явно рассматривал мое сотрудничество с Адрианом как предательство.

Телескоп POLARBEAR также предназначался для поиска B-мод поляризации, но благодаря своим огромным размерам — почти в десять раз больше, чем BICEP, — он мог измерять сигналы на очень малых угловых масштабах, которые были недоступны нашему телескопу. Группа POLARBEAR отставала от команды Калтеха по меньшей мере на четыре года, но недавно получила пожертвования в размере 1 млн долларов на строительство трехметрового телескопа, и Джейми, очевидно, об этом знал.

То, что POLARBEAR должен был искать сигналы, которых не видел BICEP, казалось, не играло для Джейми никакой роли. Для него я перестал быть партнером; я стал конкурентом. Я отмахнулся от Джейми: сообщество исследователей реликтового излучения настолько мало, что почти каждый работает над несколькими проектами, поэтому конфликты неизбежны. Сам Джейми внес важный вклад в конкурирующий проект Planck, разработав для него поляризационно-чувствительные болометры, практически идентичные тем, которые использовались в BICEP.

Но он не отступал. Мы подошли к самолету, который уже включил свои четыре мощных двигателя. Как нельзя было остановить эти ревущие турбины, так и Джейми не мог остановиться.

«Ты должен решить, в какой ты команде!» — прокричал он сквозь рев двигателей.

Я испытывал смесь замешательства, обиды и гнева. Как он мог сомневаться в моей преданности моему же собственному экспериментальному детищу? И как он мог говорить об этом в такой момент, зная, что моему отцу диагностировали четвертую стадию рака? Мое сердце бешено колотилось, я не мог вымолвить ни слова. От нашей дружбы, зародившейся пять лет назад на теннисном корте в Калтехе, не осталось и следа. Из друга и единомышленника Джейми превратился в непримиримого конкурента, не знающего пощады к своим противникам. Последние несколько минут мы простояли в неловком молчании, пока я пытался осмыслить произошедшее. Наконец, каргомастер крикнул мне, что пора. Я махнул Джейми и поднялся на борт, задыхаясь от разреженного воздуха и гнева.

На борту самолета, предназначавшегося для перевозки 50 парашютистов, сейчас находилось всего двое из «мензурок». Пилоты разрешили нам разместиться в кабине, и я, не отрываясь, смотрел через иллюминатор на простиравшееся под нами бескрайнее полярное плато. Вся эта история вокруг BICEP, мой вынужденный отъезд, разговор с Джейми казались банальными по сравнению с той человеческой драмой, которая разыгралась здесь 100 лет назад. Каково было Скотту в последние минуты жизни, когда он замерзал посреди безжалостной ледяной пустыни там, внизу?

Глядя, как солнечный свет отражается от ледяного плато, я размышлял о том, что случилось за несколько последних недель. Меня переполняли противоречивые эмоции — от гордости и удовлетворения до гнева, обиды и страха. Больше всего я переживал за отца. Мне нужно было успеть вернуться в Лос-Анджелес, прежде чем ему начнут проводить химиотерапию. Прошло меньше недели, как я узнал о его болезни. Через полтора дня после отлета с Южного полюса я приземлился в зеленом, цветущем Крайстчерче.

Шел проливной дождь. У меня не было даже куртки.

Начало работы BICEP обеспечило нам комфортное лидерство в этой области. У нас не было конкурентов, никто не пытался нас опередить. Обладая монополией на поиск В-мод, мы были полны оптимизма. С самого начала эксперимент, казалось, был обречен на успех. Ежедневно BICEP поставлял нам гигабайты данных, и четыре талантливых аспиранта, написавших диссертации на основе этого эксперимента, — Эван Бирман, Синтия Чан, Ки Вон Юн и Юки Такахаси — анализировали эти данные почти в режиме реального времени. Телескоп работал отлично. Мы были уверены, что в скором времени раскроем тайну инфляции — космической, разумеется.

Хотя мы помнили о ложноотрицательной ошибке, которая стоила Эду Ому Нобелевской премии, гораздо больше мы боялись совершить ложноположительную ошибку — увидеть сигнал, которого не было. К сожалению, в космосе не было недостатка в ложных сигналах, которые имитировали признаки инфляции, но исходили вовсе не от первичных гравитационных волн, а из куда более банальных источников.

Мой аспирант Эван Бирман занимался поисками источников космического загрязнения. Мы с ним часами обсуждали физику межзвездной пыли и магнитных полей в Млечном Пути. Вычислить их влияние казалось безнадежно сложным делом. Пыль, которая нас волновала, и близко не напоминала «железные волоски» Хойла с их предсказуемыми характеристиками. Существование такой пыли, которая, согласно теории Хойла, заполняла все пространство между галактиками и преобразовывала звездный свет в микроволновое фоновое излучение, было опровергнуто экспериментальными данными DASI, показавшими незначительный уровень поляризации реликта так называемого E-типа (этот вид поляризации отражает возмущения в плотности ранней Вселенной, а не воздействие первичных гравитационных волн, следы которых должны были остаться в форме B-мод). Нас интересовала та пыль, которая присутствовала непосредственно в нашей Галактике. Если ее частицы обладали даже самыми слабыми магнитными свойствами, сложные магнитные поля, пронизывающие галактику Млечный Путь, могли выстроить их неким упорядоченным образом {5} . Эти упорядоченные облака пыли могли сгенерировать B-моды поляризации, очень похожие на те, которые предположительно могли возникнуть под воздействием инфляционных гравитационных волн в первичной плазме.

После второго сезона наблюдений мы с Эваном отправились на Южный полюс, чтобы установить на BICEP дополнительные детекторы, работающие исключительно на частоте 220 ГГц. На этой частоте сигнал поляризованного теплового излучения пыли Млечного Пути был наиболее сильным, так что нам было проще его обнаружить и исключить из данных BICEP. Это были первые детекторы такого рода, которые позволяли уловить поляризованное излучение пыли и зарегистрировать в нем похожие B-моды, хотя эффективность этих детекторов была ограничена только пыльным диском Млечного Пути. В своей диссертации Эван показал, что нельзя с уверенностью экстраполировать поляризационные данные, полученные для галактического диска, на удаленные от него регионы, т. е. именно на те, где мы искали инфляционные B-моды {6} . Но экстраполяция была единственным, что мы могли сделать; никаких других данных о поляризованном излучении пыли у нас не было.