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

За год до выключения “Бевалака” два физика, Гэри Уэстфолл из Мичиганского государственного университета и Сабул Дас Гупта из Университета Макгилла в Монреале, написали статью для журнала “Physics Today” о достижениях “Бевалака”. В статье рассказывалось и о том, как “за закрытыми дверьми проводились встречи, на которых ученые обсуждали, был ли риск катастрофы настолько серьезен, чтобы отменить эксперименты по соображениям безопасности”. И авторы добавляли: “Эксперименты в конечном итоге были проведены, и, к счастью, никакой катастрофы не случилось”.

Когда статья была опубликована, в ФБР стали опасаться, что Уэстфолл и Дас Гупта могут стать следующей мишенью для Унабомбера. Оба были включены в список потенциальных мишеней. Уэстфолл дал свое согласие на то, чтобы его почту проверяли на наличие взрывчатки. Дас Гупта от этого отказался, доверив обеспечение своей безопасности канадской почтовой службе и секретарю университета. Взрывчатку ученым так никто и не послал.

Унабомбер был арестован примерно через год. Им оказался Теодор Качинский, математик, окончивший Гарвард, позже — профессор Университета Беркли в Калифорнии. В то время он уже жил отшельником в лачуге в штате Монтана и оттуда организовывал взрывы. Его арестовали после того, как брат Качинского обнаружил знакомые стилистические особенности в восьмистраничном манифесте, опубликованном двумя крупными газетами. В этом манифесте Унабомбер задавался вопросом о том, какая мотивация была у Эдварда Теллера при разработке водородной бомбы, и предупреждал: “Технофилы совершенно безответственно отправляют нас всех в путешествие в неизвестное”.

К тому времени, как коллайдер РИК в Брукхейвенской лаборатории был готов к запуску, паника по поводу аномальной материи Ли и Вика уже прошла. Но статья Вильчека в “Scientific American” уверила людей, что теперь роль чудовища, угрожающего миру уничтожением, готовы взять на себя ненасытные мародеры-странглеты. Ученым пришла в голову идея о странглетах, когда они размышляли о том, что произойдет, если протоны и нейтроны внутри атомных ядер сдавить экстремально большим давлением. Такое могло бы случиться в природе — к примеру, в центре нейтронных звезд, которые образуются, когда обычные звезды взрываются и коллапсируют под действием собственной гравитации. Нейтронные звезды — поразительно плотные объекты: чайная ложка вещества, взятого из ядра такой звезды, может весить около 100 миллионов тонн.

Нормальные протоны и нейтроны состоят из двух видов кварков, называемых верхними и нижними кварками, но ученые подозревают, что некоторые из них при высоком давлении могут перейти в третий вид — странные кварки. Образующаяся смесь кварков называется странглетом. В 1984 году Эд Виттен, физик из Института перспективных исследований в Принстоне, которого многие полагали преемником Эйнштейна, рассчитал, что, если только странглеты будут созданы, они останутся стабильными, даже если убрать огромное давление, необходимое для их образования. Своей статьей он заронил опасения в душах читателей: окажись странглеты более стабильными, чем обычная материя, они смогут запустить сценарий типа льда-9, описанный Вильчеком!

Комиссия по безопасности в Брукхейвенской лаборатории и ЦЕРНе обнародовала подробные теоретические обоснования того, почему ни на одном коллайдере не нужно бояться образования странглетов 146 146 Несколько статей и докладов по этому вопросу были крайне полезны. Вот наиболее близкие по теме: Cern LHC safety assessment group. Review of the safety of LHC collisions. Journal of Physics G, September 2008: Study of potentially dangerous events during heavy ion collisions at the LHC: Report on the LHC safety study group. Cern document, 28 February 2003. Обзор, выпущенный Брукхейвенской лабораторией, содержит детальный анализ этих вопросов. ‘Review of speculative “disaster scenarios” at RHIC’ появился в первоначальной форме 28 сентября 1999 года, а в обновленном виде — 14 июля 2000 года. . Аргументы приводились следующие: если странглеты вообще могут существовать, их трудно создать, а если их все-таки получат, то они будут нестабильны. А если им удалось бы задержаться в этом мире дольше, чем ожидалось, они почти наверняка были бы положительно заряжены и потому не смогли бы притянуть атомные ядра и поглотить их.

До сих пор от ученых поступали уверения в безопасности ускорителей, основанные только на теоретических расчетах. Гарвардские физики Шелдон Глэшоу и Ричард Уилсон сформулировали общую неудовлетворенность этим положением вещей в статье, опубликованной в “Nature” в декабре 1999 года: “Если странглеты существуют (что вполне вероятно), и если они образуют достаточно стабильные кластеры (что вряд ли), и если они заряжены отрицательно (опять вряд ли — все теории уверенно предсказывают, что их заряд положителен), и если крошечный странглет будет создан на RHIC (что чрезвычайно маловероятно), то тут как раз мы и столкнемся с серьезной проблемой. Новорожденные странглеты могут поглотить атомные ядра, начать бесконтрольно расти и в конечном счете сожрать Землю. Одних слов “вряд ли”, хоть и многократно повторенных, все равно недостаточно, чтобы умерить наши страхи перед этим вселенским бедствием”.

Дабы придать силу и убедительность своим выводам, члены Комиссии по безопасности отметили, что природа уже за нас провела эксперименты на “космическом RHIC”. Космические лучи содержат ионы металлов, мчащиеся почти со скоростью света. Они врезаются в минералы, расположенные на поверхности Луны, в астероиды и в свободно движущиеся ионы в облаках межзвездной пыли и газа. Если бы опасные странглеты легко образовывались при столкновениях, они уже существовали бы в межзвездном пространстве.

Как и панику по поводу образования в “Бевалаке” аномальной материи Ли и Вика, страхи перед вредоносными странглетами успокаивали с помощью космических аргументов. Действительно, если за 5 миллиардов лет бомбардировки космическими лучами Луна не была съедена странглетами и не превратилась в гигантский кластер аномальной материи, вряд ли столкновения на RHIC в течение пяти лет повредят Земле. Еще один довод нашелся при анализе судеб астероидов. Действительно, если бы космические лучи создавали “астероидов-убийц”, превращая их в кластеры странглетов, некоторые из них неизбежно упали бы на Солнце или другие звезды и уничтожили бы их. Но как внимательно ученые ни рассматривали видимые в телескопы 70 миллиардов триллионов звезд, никаких других способов их умирания кроме взрыва сверхновой так и не заметили — ничего похожего на поедание странглетами!

Однако ученые ЦЕРНа все-таки проделали расчеты, дабы понять, с какой вероятностью можно ждать от Большого адронного коллайдера подобного неприятного сюрприза.