Иэн Сэмпл - В поисках частицы Бога, или Охота на бозон Хиггса

Ледерман сейчас приближается к своему девяностолетию. Он живет на территории Фермилаба, где провел большую часть своей профессиональной жизни. Я приехал к нему, но он забыл о нашей встрече. Пришлось мне подождать. В конце концов он появился — в кожаной куртке, похожей на летную, в темных очках. Он усмехается и смотрит на мир взглядом летчика-истребителя в отставке. В его офисе висит доска, всегда исписанная уравнениями (“Мои коллеги тоже используют комнату”, — говорит он, махнув в сторону доски рукой). На клочке бумаги, приклеенном к высокому шкафу для документов, стоящему рядом со столом, нарисован герой комиксов: он направляет пистолет на другого человечка, а в словесном пузыре, выходящем из его рта, прочитывается надпись: “Не двигаться!” Ледерман объясняет: “Он охраняет мои работы. Я не хочу, чтобы кто-то копался в них”.

Он обладает удивительным чувством юмора и ухмыляется, рассказывая, как его ругали все эти годы за придуманное им название “частица Бога”. Как-то Ледерман пошутил, что это название обидело сразу две группы людей: тех, кто верил в Бога, и тех, кто не верил. Однако он сразу становится серьезным, когда речь заходит о влиянии религии на научное образование в Америке и позже, когда мы говорим о том, что могло бы быть, если бы Суперколлайдер был построен. “Мы нашли бы бозон Хиггса к 1998 или 1999 году, — говорит он. — Мы или нашли бы его, или поняли, что там еще происходит со всей Стандартной моделью”. Гибель SSC означала: американские надежды на победу в охоте на частицы Хиггса теперь связаны только с “Теватроном” в Фермилабе.

В то время как колесо фортуны поднимало Суперколлайдер вверх и сбрасывало вниз, на другой стороне Атлантики в Европе запустили крупнейший ускоритель частиц, равного которому мир еще не видел. По размеру он был в несколько раз меньше американского фантастического Суперколлайдера и занимал туннель с длиной окружности 17 миль, вырытый на глубине 100 метров под землей на территории ЦЕРНа под Женевой. Ускоритель был назван Большим электрон-позитронным коллайдером (LEP), это была самая лучшая машина для создания и изучения Z-частиц. Предполагалось, что впоследствии ее переделают для работы в области еще больших энергий, где, как считалось, прячется бозон Хиггса.

Ученые, охотившиеся за бозоном Хиггса в ЦЕРНе, не имели понятия, что их ожидает. Поговорите с физиками в их офисах в ЦЕРНе, и даже теперь они вряд ли понимают это. Один исследователь — участник всех этих событий — сказал мне, что у него ушел целый год на то, чтобы оправиться от стресса после гонок на Большом электрон-позитронном коллайдере. Похоже, охота на частицы Хиггса никогда не была и никогда не будет простым делом...

Чтобы попасть в основной комплекс ЦЕРНа из Международного аэропорта Женевы, нужно ехать на запад по улице Рут де Мейрин. На входе охранники попросят документ, исчезнут с ним на мгновение, а затем вернутся и пропустят вас, махнув рукой. За турникетом вы увидите скопление офисных зданий и паркингов, связанных между собой автомобильными дорогами и пешеходными тротуарами.

Кажется, что вы попали в университет, охваченный строительным бумом из-за дешевого бетона. Кампус занимает в общей сложности 30 га и расположен прямо на франко-швейцарской границе. Несмотря на огромную территорию, тут трудно заблудиться: на стенах зданий — гигантские номера, из-за чего весь комплекс похож на ожившую огромную карту.

Одно из самых популярных зданий ЦЕРНа — здание номер 501, похожее на отель среднего класса. Это главная столовая. Вы входите туда, берете поднос, наливаете кофе из кофемашины, минуете стойки, уставленные тарелками с салатами и фруктами, после чего вас ждет шеренга поваров —они выдают фрикасе из кролика, пасту, рис и пиццу.

По другую сторону касс расположены бесконечные ряды столов, которые заполняются в обеденное и вечернее время сотрудниками в джинсах и футболках. Если погода не слишком противная, кое-кто занимает столики на террасе, откуда открывается вид на аэропорт и Альпы. Говорят, в хороший день можно увидеть даже Монблан.

ЦЕРН — научный центр мирового класса, но, гуляя по его территории, видишь довольно скромную, аскетичную картину. ЦЕРН просто обязан быть таким: он получает взносы от 20 государств-членов, общей суммой 1 млрд долларов в год, но ни один доллар из этой немалой суммы не предназначен для украшения зданий и разведения садов. В ЦЕРНе деньги буквально “зарываются в землю”.

Мало кто знает больше Лина Эванса, что ЦЕРН делает с поступающими от стран-доноров деньгами. Когда Эванс входит в столовую, он выглядит довольно беззаботным человеком. Вот он — в шортах и рубашке поло, только что с местного поля для гольфа. Официально он в отпуске. У Эванса, которому остался год до пенсии, аккуратный короткий ежик седых волос, задубевшая загорелая кожа и фигура бывшего регбиста. Можно сказать, что работа под землей у него в генах. Он родился в валлийской деревне Абердер, где издавна добывали уголь, и его отец провел большую часть жизни в шахте, под землей.

За сорок лет работы в ЦЕРНе Эванс потрудился практически на всех коллайдерах, строившихся здесь в разные годы. Пятнадцать лет назад он возглавил команду, начавшую собирать из отдельных узлов главное детище ЦЕРНа — БАК, Большой адронный коллайдер (LHC). Всем было ясно, что именно Эванс должен стать лидером — ведь никто лучше его не знал, как строить ускоритель.

LHC — это современная история ЦЕРНа, но я приехал сюда, чтобы узнать о его прошлом. До того как Эванс был назначен руководителем проекта LHC, он был руководителем предшественника LHC в ЦЕРНе — Большого электрон-позитронного коллайдера (LEP), строившегося в 1983-1988 годах. Поскольку американский проект Сверхпроводящего суперколлайдера почил в бозе, LEP стал первым ускорителем частиц, начавшим серьезную охоту на бозон Хиггса 130 130 Более полный обзор особенностей проектирования и строительства Большого электрон-позитронного коллайдера см. в кн.: Herwig Schopper. LEP: The Lord of the Collider Rings at Cern 1980-2000. Springer, 2009. Журнал ЦЕРНа “CERN Courier” является полезным и бесплатным ресурсом, что особенно ценно для желающих узнать побольше о машине. . Хотя к тому времени “Теватрон” лаборатории Ферми находился в рабочем состоянии, там не удалось зарегистрировать достаточного количества столкновений частиц с высокими энергиями, так что у американских ученых пока не было шансов поймать бозон Хиггса. Потребовалась серьезная модернизация как самой машины, так и детекторов, чтобы “Теватрон” стал главным охотником за неуловимыми частицами. Но это случилось уже через 15 лет после запуска LEP.

Когда LEP был построен, эта машина оказалась крупнейшей научной установкой в мире и самой сложной из всех, с которыми когда-либо имел дело ЦЕРН. Строительство и эксплуатация коллайдера подняли столько проблем, что их хватило на учебные примеры для студентов технических вузов на десятилетия вперед. ЦЕРН славился тем, что его ученые умеют сталкивать протоны друг с другом. Но LEP был уходом от традиции — он предназначался для столкновений электронов и позитронов — эквивалентов электронов в антивеществе. Поскольку и электроны и позитроны — истинно элементарные частицы, их нельзя разбить на более мелкие части, столкновение их друг с другом лоб в лоб приводит только к выделению энергии, которая превращается в совершенно новые виды материи.