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

определил случай. Но я не исключаю и вмешательства кого‑либо еще, кому понадобилось, чтобы ЦЕРН непременно расписался под сенсационными достижениями. Это непрерывное стремление к тому, чтобы всегда быть на первых полосах, – один из результатов чрезмерного внимания прессы после 2008 года. Я долго пытался понять, кто же принял решение о поддержке открытия OPERA со стороны ЦЕРН. Но, боюсь, мое любопытство так и останется неудовлетворенным.

Убейте этот сигнал

Пока внимание всего мира было приковано к нейтрино, мы упорно изучали новые данные. Стив продолжал увеличивать светимость ускорителя, и все шло наилучшим образом. Данные все прибывали и прибывали, однако, к сожалению, крутиться в полную силу шестеренкам нашего механизма мешали кое‑какие песчинки. Одна из них – это pile-up[42].

Для того, чтобы увеличить светимость, Стив увеличивал плотность протонов в каждом сгустке и улучшал фокусировку пучков. Все это приводило к хорошо известному для ускорителей типа LHC явлению, с которым мы, однако, не рассчитывали встретиться так скоро. На практике число столкновений для каждого пересечения пучков росло слишком быстро. От идеального случая, когда на каждое пересечение приходится по одному столкновению, мы пришли к ситуации, когда надо было реконструировать по 12 столкновений на пересечение, а иногда дело доходило и до совсем экстремальных 25 столкновений на пересечение. Из них от силы одно могло представлять какой‑то интерес, а во всех остальных отмечалась слишком низкая энергия. Но в каждом таком столкновении образовывались десятки частиц, запутывавших картину, которую нам предстояло изучать.

Эксперименты на LHC проектировались с учетом этого явления, но нам впервые пришлось с ним столкнуться в реальности, и никто не мог гарантировать, что готовые рецепты будут работать так, как задумывалось. В июле мы получили предупреждение и сразу же принялись за работу. Многие даже отказались от своего недельного отпуска в августе, чтобы в сентябре, когда начнется финальная суматоха, все было гарантированно готово. На бумаге предлагавшиеся инновативные идеи вроде бы работали очень хорошо, но мы готовились вмешаться, если что‑то пойдет не так. События могли оказаться настолько сложнее, чем предполагалось, что их не удастся записать на диск. Наш адский суперпроцессор, тот самый триггер, который на лету отбирает и реконструирует лишь многообещающие события, мог просто захлебнуться в потоке данных. Кроме того, надо было следить за тем, чтобы все расчеты в этих новых условиях давали достоверные результаты, а для этого требовалась подробная численная симуляция на компьютере миллиардов событий.

К счастью, рост оказался не лавинообразным, а вполне постепенным, так что у нас было время проводить проверки шаг за шагом, по мере необходимости приспосабливаясь к изменениям. Но сложность заключалась в том, что нам при этом нельзя было терять ни секунды. Сотни людей месяц за месяцем напряженно работали и всеми силами старались уменьшить затраты времени на реконструкцию треков, стремясь снизить путаницу в калориметрах и смягчить эффект pile-up при отборе электронов, фотонов и мюонов – наиболее важных частиц для выявления признаков бозона Хиггса.

Параллельно с этим следовало удостовериться в качестве новых данных; зачастую их надо было быстро отправлять на повторную обработку – в надежде воспользоваться результатом идеальной юстировки и калибровки. Мы не могли тратить месяцы на ожидание. У нас было всего несколько недель, чтобы провести полный анализ и понять: есть тут этот проклятый бозон или нет.

Оркестр звучит прекрасно во всех регистрах, дирижер может не слишком напрягаться. У него полное взаимопонимание с оркестрантами. Достаточно легкого взмаха дирижерской палочки или даже грозного взгляда – и группы инструментов в нужный момент подхватывают мелодию либо умолкают, а солисты виртуозно сменяют друг друга. Прежде мне никогда не доводилось видеть, чтобы такой большой и такой разношерстный коллектив работал столь слаженно, страстно и неутомимо, словно он и в самом деле был единым организмом.

И результаты не заставили себя ждать. Наиболее важная роль – у трех групп, занимающихся поисками бозона Хиггса в области небольших масс. В каждой работают сотни физиков, входящих в сеть подгрупп.

Та, которая занималась распадом бозона Хиггса на пару W-бозонов, обеспечивала рост чувствительности ускорителя. Я уже упоминал, что разрешающая способность в этом канале по массе была несопоставима с разрешающей способностью в распадах бозона Хиггса на два фотона или четыре лептона. Именно от этих групп зависел исход дела. Если никакого избытка распадов на два W-бозона не будет, то все усилия окажутся напрасными. Работая как проклятые, ребята из группы W смогли в итоге поднять чувствительность в этом канале и выдавали теперь информацию о происходящем в области небольших масс на уровне 120 ГэВ – то есть близко к порогу LEP, – в той самой области, которая еще несколько месяцев назад рассматривалась как непригодная к исследованию. Ради уверенности в надежности результата были организованы дополнительные независимые проверки. Три воинственно настроенные подгруппы сотрудничали и конкурировали друг с другом, стараясь превзойти соперников в надежности и убедительности результатов, которые будут опубликованы как достижение всей коллаборации.

Группа, искавшая бозон Хиггса в парах фотонов, знала, что находится в центре внимания, но также чувствовала и ответственность за получение надежных результатов. А значит, исследователям надо было предельно откалибровать электромагнитный калориметр и максимально учесть фоновые процессы. Сигналы от распада бозона Хиггса на два фотона очень заметны, но нужно распознать сотню таких событий на фоне десятков тысяч других, хотя они и выглядят очень похоже. Тут тоже требуется создавать независимые аналитические группы, которые станут использовать для идентификации тех же самых сигналов иные методы. Каждый результат, полученный одной из подгрупп, будет верифицирован, событие за событием, другими подгруппами, до тех пор, пока анализ в разных подгруппах не будет полностью синхронизирован. Всякое, даже мельчайшее, улучшение разрешающей способности может оказаться важным. Вот, скажем, подгруппа, занимающаяся откликом калориметра; каждый из 75 000 кристаллов анализируется, словно под микроскопом; изучается отклик каждого кристалла в зависимости от точки попадания частиц; проверяется, как отклик кристалла меняется с течением времени, – и делаются корректировки, учитывающие любые вариации условий, в которых протекают эксперименты. Другая подгруппа работает над тем, чтобы по информации о двух фотонах реконструировать координаты точки, откуда они были излучены, и сопоставить их с координатами места столкновения частиц. Еще одна подгруппа разделила все события на различные классы, приписав каждому определенный вес в зависимости от чистоты получаемого сигнала. И хотя таким образом достигается предельная чувствительность, процедура проверок становится исключительно сложной, особенно на этапе согласования результатов работы всех подгрупп.

Наконец, есть группа, занимающаяся распадом бозона Хиггса на четыре лептона. Тут тоже многое делается для изучения электронов и мюонов низких