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

В тот день сотни ученых ЦЕРНа набились в главную аудиторию центра, чтобы послушать открытую дискуссию по последним достижениям в охоте на бозон Хиггса. Питер Иго-Кеменес, физик из Гейдельбергского университета и член хиггсовской рабочей группы ЦЕРНа, рассказал аудитории про обнаруженные свидетельства рождения бозона Хиггса с массой 115 ГэВ. Перейдя к заключительному слайду, он остановился, повернулся к аудитории и воскликнул: “Это поистине захватывающая история!” Аудитория разразилась овациями, и эти аплодисменты предназначались всем ученым и инженерам, которые так много сделали в последние дни работы ускорителя. Иго-Кеменес закончил свой доклад слайдом, на котором были представлены доводы в пользу продления сроков работы коллайдера на 2001 год, и добавил: “Результаты четырех экспериментов показали, что поиск бозона Хиггса в рамках Стандартной модели должен быть самым высоким приоритетом, и ЦЕРН не имеет права упустить уникальную возможность совершить открытие”. Затем докладчик перешел к ответам на вопросы.

За день до этого доклада Патрик Жано работал в своем кабинете. Вдруг зазвонил телефон. Это был некий научный сотрудник, друживший с генеральным директором — Лучано Майани. “Поздравляю. Патрик, вы выиграли, — сказал он. — Еще один год. Майани так решил”. То была неофициальная информация, но Жано поверил и пришел в восторг. Он лоббировал продление работы LEP упорнее, чем все остальные. На следующий день Жано зашел в аудиторию ЦЕРНа на доклад Иго-Кеменеса, чтобы посмотреть, там ли Майани. Жано очень хотелось присутствовать при оглашении долгожданного решения. Однако когда начались прения, Майани вместо объявления о продлении работы ускорителя стал с пристрастием допрашивать докладчика о том, что именно наблюдали на детекторе L3. И так ничего и не сказал о продлении на год работы LEP.

Вскоре после окончания доклада Жано еще раз позвонил тот же ученый. Майани сделал разворот на 180 градусов, сказал он. За ночь его точка зрения на продление работы LEP на 2001 год изменилась на противоположную. Жано был обескуражен. “Мой восторг быстро сменился страшным разочарованием. Это был невероятно трудный момент в моей жизни. На восстановление у меня ушел целый год. Целый год мне чего-то не хватало — видимо, того, над чем я так напряженно работал. Ведь, возможно, я нашел частицы, имеющие первостепенное значение для физики, но услышал: “Нет, это уже тебя не касается”. В интервью “New York Times” Жано тогда сказал: “Когда есть шанс оставить след в истории человечества, его, этот шанс, упускать нельзя. И сейчас он в наших руках” 170 170 “New York Times”, 4 ноября 2000 года. .

По мнению ряда ученых ЦЕРНа, Майани изменил свое решение после серии бесед один на один со старшими научными сотрудниками центра. Он обсуждал с каждым из них по очереди полученные доказательства рождения частицы Хиггса. В ночь перед докладом Питера Иго-Кеменеса, когда все остальные разошлись по домам, некий физик, работавший на одном из детекторов, вернулся, чтобы сказать Майани, что его ввели в заблуждение относительно события на детекторе L3. Это вовсе не сигнал, свидетельствующий о рождении частицы Хиггса, а пустышка.

Сигнал на детекторе L3 формировала Z-частица, которая рождалась одновременно с бозоном Хиггса и распадалась на два нейтрино. Вы не видите нейтрино, потому что они пролетают, не взаимодействуя ни с чем, сквозь детектор, но вы можете ощутить их присутствие по “недостающей энергии”, которую они уносят с собой и которая регистрируется детектором. Этот процесс чрезвычайно трудно отличить от других процессов, где частицы распадаются с образованием высокоэнергетичных фотонов, называемых гамма-квантами.

Майани рассчитал ожидаемый фон для сигнала от бозона Хиггса на детекторе L3, создаваемый всеми другими частицами, которые могут дать ложный сигнал. Результат, показывающий вероятность появления ложного сигнала, сказал он мне, заставил его “выругаться как сапожник”, потому что вероятность эта оказалась очень мала, то есть сигнал от бозона Хиггса “должен сильно выделяться. Это заставило меня задуматься, не оседлали ли мы уже Хиггса. Мы обсуждали это снова и снова, — рассказывал он, — но в конце концов я убедился, что у них на L3 бесспорных доказательств рождения Хиггса не получено”. Майани чувствовал, что давление, оказываемое на него учеными, было во многом продиктовано хорошо понятным научным азартом.

Через несколько дней после того, как Иго-Кеменес выступил с докладом в набитой научным людом аудитории ЦЕРНа, ведущие сотрудники центра собрались, чтобы окончательно решить судьбу старого ускорителя. Встреча состоялась на верхнем этаже главного здания ЦЕРНа. Многие рядовые ученые видели в этом заседании свою последнюю надежду. Собравшись в другом здании — через одно от главного, — они смотрели на окна корпуса, где заседали их руководители. В кампусе темнело, заседание затягивалось. “Мы ждали, когда погаснет свет, — это был бы сигнал, что решение уже принято”, — рассказывал один из участников тех событий. Свет горел до полуночи.

Участников совещания больше всего беспокоило то, какое воздействие окажет еще один год работы LEP на сроки ввода в строй Большого адронного коллайдера. Лин Эванс, возглавлявший проект LHC, сказал, что в этом случае график запуска, вероятно, придется изменить. Машина могла быть запущена вовремя и заработать в конце 2006 года, но... при удачном раскладе. Скорее всего, первых столкновений с выделением высокой энергии придется ждать до 2007 года. Было подсчитано, что стоимость работы LEP в течение еще одного года обошлись бы в 120 миллионов швейцарских франков.

Денежные потери не ограничивались только затратами на работу LEP в дополнительное время. При сдвиге в графике строительства LHC ЦЕРН нарушил бы контракт с инженерными фирмами, которые уже начали производить компоненты для нового коллайдера. “Было ясно, что эти компании вчинят нам иск, — рассказывал мне Майани. — Мы должны были бы заплатить их рабочим за то, что они ничего не делали в течение года”.

Следующий вопрос, который обсудил исследовательский совет, — сможет ли американский коллайдер “Теватрон” в лаборатории Ферми открыть частицы Хиггса раньше ЦЕРНа, если LEP закроется. Трудно было с уверенностью что-то утверждать, но менеджеры ЦЕРНа думали, что вряд ли “Теватрон” поймает бозон Хиггса до 2007 года, а к этому времени в ЦЕРНе уже должны были смонтировать и запустить БАК. Но все-таки некоторый шанс, что на американском коллайдере найдут доказательства существования бозона Хиггса до того, как новая машина в ЦЕРНе заработает на полную мощность, был.

Дискуссия, в ходе которой подробно обсуждались все плюсы и минусы продления работы LEP, превратила заседание в марафон. Бозоны Хиггса были важным трофеем для ЦЕРНа — и, вероятно, принесли бы Нобелевскую премию, а доказательства существования частицы множились, и казалось, ее масса действительно лежит в достижимой для LEP области. Отключение LEP оставляло проблему открытой, и трофей мог достаться ученым с “Теватрона”. Однако многие полагали, что доказательства существования бозона Хиггса не столь весомы, чтобы срывать график запуска БАКа, а цена отсрочки слишком велика. Некоторые участники совещания напоминали, что сам Комитет по экспериментам не смог достичь консенсуса по вопросу о целесообразности продления работы старой машины. К концу заседания участники разошлись во мнениях — они так и не смогли выработать четкие рекомендации для генерального директора 171 171 Протокол 149-го заседания исследовательского совета ЦЕРНа от 7 ноября 2000 года гласит: “После долгих и трудных обсуждений, в которых были учтены докладные записки от всех коллабораций ЦЕРНа, члены исследовательского совета решили, что не могут согласиться с рекомендациями генерального директора”. .