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

энергий и возможностей их идентифицировать в условиях возросшего pile-up последних месяцев. Это необходимо проделать при поиске бозона Хиггса в области небольших масс, поскольку мы знаем, что можем в лучшем случае рассчитывать на горстку полезных событий. Распад бозона Хиггса на пару Z-бозонов с последующим распадом каждого из них на пару электронов или пару мюонов – процесс очень ясный, потому что фон тут невелик, но эти события так редки, что мы не можем себе позволить пропустить ни одно из них. Очень кстати кто‑то обнаружил, что на основании предсказанных свойств бозона Хиггса можно улучшить выделение сигнала из фона, анализируя угловое распределение лептонов после распада. Как и в других группах, анализ тут проводят независимо и поэтапно – ради достижения лучшего результата.

Во всех группах есть молодые и очень молодые сотрудники, которые стремятся использовать наиболее инновационные методы анализа, принятые к использованию в физике относительно недавно и особенно эффективные при поиске слабых сигналов в наиболее запутанных ситуациях. Их называют многомерным анализом данных, так как в настоящее время для отбора наиболее интересных событий они используют всевозможные переменные. Однако мы в CMS пока не верим, что они пригодятся для поиска бозона Хиггса. В таких сложных методах анализа всегда есть риск утратить контроль над тем, что вы делаете. Но инновационные методы очень важны, так как дают нам возможность организовать дополнительную проверку происходящего.

В первых числах ноября охотники за бозоном Хиггса заметили новые странности. Группа, занимающаяся парами W-бозонов, увидела избыток интересных событий во всем диапазоне масс меньше 160 ГэВ; это могло быть первым указанием на то, что в этой области что‑то происходит, но мы уже пережили слишком много взлетов и падений, чтобы отнестись к новости с энтузиазмом. Более интересной выглядела ситуация с распадом бозона Хиггса на четыре лептона. Для масс меньше 130 ГэВ событий было явно больше ожидаемого. Но мы пока не понимали, что там творится. Были два события около 125 ГэВ и три около 119 ГэВ. Какая из зон была правильной? Или в обоих случаях речь шла о статистических флуктуациях, временных сгущениях событий, которым суждено рассосаться по мере накопления новых данных?

Все взгляды были прикованы к распаду бозона Хиггса на два фотона. Но группы пока не успели проанализировать полный объем данных, потому что анализ должен был проводиться синхронизированно и мы ожидали проведения новых калибровок. Поэтому 8 ноября, когда проходило очередное совещание группы, никто особо не волновался. За исключением меня, Вивека и еще пары участников встречи, большинство присутствующих не следило за тем, что происходит в других группах. Мы принимали участие во всех совещаниях и получали информацию из первых рук, а люди, входившие в ту или иную группу, были слишком поглощены собственной работой, чтобы вдаваться в то, чем заняты другие.

Когда в их результатах появляется пик на 125 ГэВ, лишь немногие понимают, что на самом деле происходит. Во-первых, сигнал слаб, во‑вторых, на 145 ГэВ есть еще один пик, так что вполне можно подумать, что мы видим всего лишь очередную статистическую флуктуацию. Но если бы кто‑то, подобно мне, просмотрел перед этим другие результаты, то у него бы наверняка тоже заколотилось сердце. Совещание шло обычным ходом: задавались вопросы, предлагались объяснения. Однако когда в тот же день я повстречал ребят из двух других групп первичного анализа – они как раз обменивались новостями, – мне не потребовалось много слов, чтобы описать ситуацию.

Приказ, отданный немедленно, звучал абсолютно ясно и обсуждению не подлежал: у вас есть две недели на то, чтобы убить этот сигнал. Сделайте все, чтобы его не было. Если же у вас это не получится, то я еще до конца месяца сообщу о нем генеральному директору.

Для CMS начались безумные дни бесконечных проверок, страха и острых конфликтов. Прочая же научная общественность, не имевшая отношения к LHC, сохраняла спокойствие и обсуждала новые горизонты, открывавшиеся в связи с тем, что, как теперь стало ясно, бозона Хиггса не существует.

Через неделю после моего дня рождения я был в Сорбонне, на одной из регулярных встреч физиков-теоретиков. Они яростно спорили, выбирая между различными моделями Новой физики, объясняющими отсутствие бозона Хиггса. Кое-кто, обладавший сомнительным чувством юмора, даже начал свое выступление с замечания, что Питеру уже больше восьмидесяти лет, и со слайда, на котором виднелся надгробный камень с надписью: “ХИГГС R. I. P.” (то есть “Да упокоится с миром” на латыни). Пока шли дискуссии, я все время отвлекался на свой мобильник, ожидая новостей из ЦЕРН. Легкая улыбка освещала мое лицо.

Глава 7

Семь месяцев, которые потрясли физику

Мороз по коже

ЦЕРН, Женева,

28 ноября 2011 г.

За несколько недель мы перепробовали все, что только можно, но у нас ничего не получалось. Ребята из исследовательских групп по Хиггсу пустились во все тяжкие, чтобы бросить тень на полученные результаты или найти слабость в анализе. На подмогу были вызваны самые что ни на есть искушенные, чего только не повидавшие на своем веку физики – пособирать, так сказать, колоски за более молодыми коллегами. События рассматривались одно за другим лучшими специалистами по детекторам, искавшими мельчайшие признаки патологии. Они задавали сотни вопросов, и на каждый из них давался убедительный ответ; в конце концов нам пришлось сдаться: сигнал был и никуда не девался. Я позвонил генеральному директору, чтобы подтвердить нашу встречу 28 ноября.

Рольф не дает мне времени посидеть за столом с Серджо и Фабиолой – мне сразу приходится начинать. Генеральному не терпится посмотреть данные. Он знает, хотя я пока ничего ему не говорил, что мы кое‑что нашли, но все, разумеется, решат детали. Я открываю ноутбук и принимаюсь рассказывать. Перечисляю все каналы распада, которые мы успели изучить. Говорю о проблемах, с которыми нам пришлось столкнуться, – в частности, о тех, что связаны с фермионными каналами, хотя изначально мы даже не собирались ими заниматься. Говорю о том, какой чувствительности нам удалось достичь. Теперь CMS в состоянии дать содержательную информацию во всем диапазоне энергий, где только может скрываться бозон Хиггса.

Потом я перехожу к рассказу о поисках в области больших масс. Сейчас мы можем уверенно утверждать, что между 150 и 600 ГэВ нет ничего похожего на бозон Хиггса.

Но если посмотреть на значения меньше 150 ГэВ, то там что‑то происходит. Мы не можем исключить присутствия бозона Хиггса при массах ниже 128 ГэВ, так как в этой области значений мы видим избыток событий в трех