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

поверили все, в том числе и самые осторожные. Молодежь разбушевалась не на шутку и даже придумала для новой частицы имя: Гвидо'.

Мне же было очень и очень не по себе. С одной стороны, я должен готовиться защищать результат, которому суждено стать сногсшибательным. Он бы ясно продемонстрировал, что мы живем во Вселенной с большим количеством измерений, и это бы навсегда поменяло нашу картину мира. Именно о таком открытии мы мечтали долгие годы. Но, с другой стороны, мне страшно. Уже случалось, что сногсшибательные результаты оборачивались в итоге простой статистической флуктуацией. Будущее CMS было одновременно чревато и триумфом, и провалом.

А потом вдруг все кончилось и интересных событий не стало: миновала одна неделя, миновала вторая… все они точно ушли в подполье. Какое‑то время мы думали, что проблема в наших триггерных цепях: мол, они начали сбоить, и потому мы не можем больше регистрировать события, – но время шло, и нам пришлось смириться. Сигнал переставал быть статистически значимым, причем чем дальше, тем больше. Я отменил оранжевый уровень тревоги и сообщил Серджо, что все вернулось к нормальности. Когда мы закончим сбор данных, на память от больших надежд на Z' нам останется малозаметная рудиментарная статистическая флуктуация на уровне 950 ГэВ. Дабы убедиться в том, что в нашей Вселенной не четыре, а шесть или десять измерений, и затем радикально изменить свой взгляд на мир, требуется время. Но мы сохранили хладнокровие и не потонули в волнах энтузиазма. Мы очень гордимся тем, как повел себя CMS.

Глава 6

Необычный день рождения

Прекрасный подарок

Женева,

8 ноября 2011 г.

Когда с момента окончания run (как мы называем период “бега” ускорителя, то есть его работы) прошло несколько недель, персонал ускорителя буквально всех ошеломил. Физики и инженеры своей кропотливой работой привели LHC к такому состоянию, что всего за один день на нем производилось больше столкновений, чем за целый 2010 год. Начиная с лета, LHC стал функционировать, как швейцарские часы.

Весь 2011 год операторы выполняют совершенно фантастическую работу. Теперь в каждом сгустке по 150 млрд протонов, и тут есть чего пугаться: при такой высокой интенсивности минимальный сбой мог обернуться для ускорителя катастрофой.

Поэтому его постоянно пристально мониторят. Меры предосторожности совершенствуются день ото дня. Всякое отклонение от заданных параметров – даже самое незначительное – при диагностике детально изучается. Потребовались недели и месяцы непрерывной работы, кропотливой и методичной, выполнявшейся мелкими шажками, с небольшими, но ежедневными усовершенствованиями, с осторожными попытками мало-помалу увеличивать светимость, но в конце концов мы все‑таки добились своего.

У Стива Майрса на весь год я просил 5 fb-1, и он всегда отмалчивался. Но затем, ничего не сказав, без всяких фанфар, он вдруг дал все 6 fb-1. О таком уровне мы лишь мечтали, и теперь в наших данных стали проглядывать достойные внимания события. Мы ждали их с нетерпением; они концентрировались в области небольших масс, самой сложной, но и самой интересной для изучения. На протяжении месяцев ребята, занятые анализом, совершенствуют инструменты, улучшают разрешение, повышают эффективность и все лучше понимают процессы, влияющие на фоновые шумы. И сейчас мы можем видеть результаты этих чрезвычайных усилий. Я по очереди знакомлюсь с молодыми энтузиастами, тянущими на себе всю группу и упорно продвигающимися к цели. Мне хорошо с ними, и мы встречаемся ежедневно.

8 ноября – мой день рождения. Проходит очередное совещание одной из многих исследовательских групп по бозону Хиггса, и аналитики представляют на нем свои результаты. Именно тогда появился пик на значении 125 ГэВ. Ничего сверхъестественного, но все же что‑то. Сам по себе такой всплеск подобных событий ничего не значит. Но он находится на том самом месте, где возникло небольшое уплотнение очень редких событий, некоторые из которых были собраны другой аналитической группой.

Это он.

Я это чувствую, хотя пока и не уверен окончательно. Должно быть, так оно и происходило у наших предков, охотников-собирателей. Кому‑то из них интуиция подсказывала: вон в тех зарослях скрывается добыча. Ничто не шелохнется, кругом царит тишина, нигде нет никаких следов, но он кидает копье и убежден, что оно прилетит в цель.

Сегодня я знаю это точно: мне первому стало известно, что бозон Хиггса существует, и, думая об этом, я ощущаю легкое головокружение, делающее меня невесомым. Мы искали его долгие годы, и некоторые даже начали сомневаться в его существовании. Но вот же он, прямо здесь, в самом очевидном месте. Прятался, думая, что находится в безопасности, – ан нет!

Через несколько месяцев об этом узнают все на свете, и мир будет праздновать очередную победу науки. А сегодня меня окружают молодые люди, те самые, кто первым выделил слабые сигналы. Мы спорим, шутим и смеемся. Никто не говорит об открытии, никто не упоминает имени Хиггса, но наши глаза ярко сияют. Мы уже знаем, что “отправили наше копье точно в цель”, и этого знания достаточно, чтобы все были возбуждены и счастливы. Я получил ко дню рождения самый ценный подарок, о каком только мог мечтать.

Ускоренный бег охотников за бозонами

Чтобы в полной мере оценить работу, которая привела к одному из самых важных открытий последних десятилетий, надо облачиться в охотничье одеяние, взять в руки охотничье оружие и понять, как им пользоваться.

Охота на бозон Хиггса велась не вслепую. Фоторобот подозреваемого номер один в Стандартной модели очень детализирован. Прекрасно известны его характерные черты и все процессы, в которых он образуется. Нет проблем с тем, чтобы предсказать, сколько бозонов может себя обнаружить в столкновениях на LHC и на какие частицы они будут распадаться. Никого не пугает, что ищутся исключительно редкие события. Нам не привыкать разыскивать иголку в стоге сена. Сложность в том, что фоторобот заметно меняется в зависимости от заранее не известной нам массы, и потому нам приходится держать под рукой сотни различных фотороботов, каждый из которых соответствует той или иной гипотезе относительно массы. Получается, будто мы одновременно ищем сотни различных частиц. Поэтому не надо удивляться, что нам понадобилось привлечь к работе десятки исследовательских групп и сотни физиков.

Прежде всего предстояло рассмотреть различные реакции, в которых может появляться эта частица. Из таких чаще всего на LHC случается слияние двух глюонов – переносчиков сильного взаимодействия, при лобовом столкновении аннигилирующих с образованием одиночного бозона Хиггса. Чтобы исключить неожиданности, мы рассмотрели также и другие механизмы, не столь часто встречающиеся, но оставляющие