Тончайшее несовершенство, что порождает всё. Долгий путь частице Бога и Новая физика, которая изменит мир - Гвидо Тонелли

вот кошмар, преследующий нас по ночам. В таком случае доверие к нам было бы подорвано основательно и надолго, а оно – самая большая наша ценность, и рисковать ею мы не можем.

Вот почему в таких больших коллаборациях, как CMS, постоянно задействованы механизмы контроля и верификации, которые должны защищать нас хотя бы от наиболее грубых ошибок. Но мы понимаем, что не всегда все работает наилучшим образом. И потому иметь два эксперимента – это своего рода страховка и для нас самих, и для результатов, которые мы бы хотели получить. Две независимые группы исследователей, использующие разные технологии и несовместимый софт, ловят одни и те же сигналы. Если первая группа делает открытие, у второй появляется шанс его верифицировать. Только когда обе группы получают схожие результаты, появляются резонные основания поверить в их справедливость.

Такой механизм подразумевает яростную конкуренцию. Все знают, что коллеги из другого эксперимента в любой момент могут объявить об открытии чего‑то важного. Это создает непрерывное напряжение внутри коллабораций, состоящих из ученых, которые всю свою жизнь мечтают когда‑нибудь выявить новое состояние материи. Дух соревнования заставляет в поисках небывалых идей заглянуть под каждый камень и пройти по каждой тропинке – в надежде первыми достичь финиша.

Но это соревнование, каким бы яростным оно ни было, проходит в особых формах, не понятных, например, тем, кто занят разработкой нового микропроцессора или поисками химической формулы нового медицинского препарата – одним словом, чего‑то, имеющего значительный коммерческий эффект. В таких областях между конкурирующими коллективами царит строжайшая конфиденциальность: зачастую идеями не обмениваются даже исследовательские группы одной и той же компании.

У нас не так. Все технологии, используемые обоими экспериментами, хорошо известны и полностью опубликованы. То же справедливо и в отношении софта. Секретов нет, не скрывается даже информация, которая могла бы повредить другой коллаборации. Если в одном эксперименте случается авария и он не может собирать данные на протяжении недель, второй эксперимент тоже должен остановиться и ждать, пока не перезапустится первый. Даже в условиях конкуренции, остающейся весьма напряженной, эксперименты непрерывно в чем‑то помогают друг другу. Каждая из двух групп хочет быть первой, но добиваться этого нечестными путями для всех нас неприемлемо.

Вот почему у меня с Фабиолой, несмотря на то, что мы то и дело обмениваемся жестокими ударами научного соперничества, сохраняются отношения искренней дружбы. Мы часто организуем совместные вечера, на которых бывает и моя жена Лучана, и наши общие друзья. И тогда мы обсуждаем все на свете. Фабиола интересуется делами моей дочери Джулии, балерины Оперного театра Цюриха, завсегдатаем которого она была в юности; я же рекомендую ей хотя бы изредка отдыхать, поскольку мне кажется, что вид у нее утомленный, а это наверняка связано с недостатком сна. Излишне говорить, что темы, связанные с бозоном Хиггса, в наших частных беседах под запретом. Оба эксперимента публично продемонстрировали, что они собираются делать: какие каналы распады будут анализироваться и какая техника для этого будет использоваться. Состязание началось, так пусть победит сильнейший.

И все же при нашем обмене ударами первое очко заработал CMS. Сразу после парижской конференции 2010 года мне сообщили, что одна из наших аналитических групп получила нечто неожиданное. Мы встретились первого августа, и находка действительно оказалась интересной. Она не имела никакого отношения ни к бозону Хиггса, ни к Новой физике, и все же полученный эффект заинтриговывал. В наших столкновениях протонов наблюдалось слабозаметное явление, которое до этого наблюдалось только в столкновениях тяжелых ионов. Каждый год его изучению посвящался месяц сбора данных, чаще всего – перед рождественскими каникулами.

Когда с высокими энергиями сталкиваются ионы свинца, ядерная материя словно бы расплавляется, образуя своего рода идеальную жидкость из кварков и глюонов. Ее свойства изучены во всех подробностях; считается, что в этом состоянии в первые моменты после Большого взрыва пребывала вся материя нашей Вселенной. Фотографии столкновений очень выразительны: треки заряженных частиц и выбросы энергии создают весьма характерную картину. ATLAS и CMS воспользовались этими данными, чтобы произвести интересные измерения, но в таких экспериментах ведущая роль была у эксперимента ALICE[32], так как в их распоряжении находилось устройство, предназначенное для такого рода исследований.

Феномен, наблюдавшийся на CMS, был очень интересен, так как никто не ожидал, что нечто подобное может происходить в столкновениях протонов. Мы зарегистрировали странное распределение сотен частиц, образовывавшихся в результате столкновений; все, казалось, указывало на то, что эффект рождается из крошечной капельки этой самой магической кварк-глюонной жидкости. Это был удобный случай, чтобы протестировать наши внутренние системы контроля.

Когда после недель жарких споров результат подтвердился, нам оставалось только вынести его на суд научного сообщества (внешнего по отношению к CMS), представив наши данные на семинаре ЦЕРН и опубликовав статью на эту тему. Ни у ATLAS, ни у ALICE не было в активе подобных результатов, так что пальма первенства досталась CMS.

22 сентября 2010 года весь мир облетает весть, что на LHC обнаружено новое явление. Результат CMS привлекает всеобщее внимание, и все вдруг сходятся во мнении, что у гадкого утенка теперь чудесные перья. Кое-кому в ATLAS это совсем не по вкусу, и в эксперименте раздается ропот. На Фабиолу начинаются нападки: мол, она слишком застенчива, слишком добра и совсем распустила этих безумцев из CMS.

Однако реакция ATLAS не заставила себя долго ждать – нам наносят удар в самый неожиданный момент. Через несколько дней после того, как завершился сбор данных от столкновений протонов и начался сбор данных от столкновений ионов свинца, ATLAS представил поразительный результат: они зарегистрировали события настолько разбалансированные, что, казалось, в них нарушается принцип сохранения энергии. События, в которых, по всей видимости, энергия, вытекающая в виде струи частиц в одном направлении, не компенсировалась эквивалентным выходом энергии в другом. Чего‑то подобного и следовало, в общем‑то, ожидать, но на LHC феномен проявился с не знавшей прецедентов ясностью, и им удалось стать первыми, кто сообщил о нем. Кварк-глюонная плазма может участвовать в настолько активных взаимодействиях, что образование одной из струй оказывается заблокированным и происходят события с несбалансированным выходом энергии. Мы тоже наблюдали это явление, но в тот раз они нас опередили. Не прошло и двух месяцев, как Фабиола смогла вернуть себе контроль над ситуацией. В конце концов оба эксперимента представили новые результаты, но по итогу все увидели, что они идут впереди, а мы следуем за ними.

После этого обмена ударами мы решили, что пора выработать совместную процедуру открытия, которая и была закреплена в кратком меморандуме, подписанном обеими сторонами. Если