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

Инцидент, случившийся на БАКе в 11:18 утра 19 сентября 2008 года, положил конец всем надеждам на новые открытия, по крайней мере, они отложились на неопределенное время187. Авария, которая заставила мигать лампы тревожной сигнализации в диспетчерской ЦЕРНа, не была простой небольшой поломкой. В первую очередь нужно было сделать так, чтобы работа с машиной стала безопасной: половина пятнадцатитонных магнитов были вырваны из своего крепежа в туннеле, что грозило большой опасностью. После окончания этого этапа началась работа по вычищению мусора. Потом нужно было восстановить картину поломки, понять ее причину и провести необходимый ремонт.

Взрыв произошел в тот момент, когда инженеры ЦЕРНа запускали последний большой блок питания коллайдера. В сверхпроводящих магнитах циркулируют огромные электрические токи, необходимые для создания полей, направляющих частицы по круговым траекториям внутри коллайдера. Магниты связаны друг с другом сверхпроводящими проводами, которые, чтобы работать надлежащим образом, должны купаться в сверхтекучем гелии при температуре -271 градус по Цельсию. В тот день одно соединение из 10 000 разогрелось и потеряло свои сверхпроводящие свойства. Это привело к появлению мощной искры, пробежавшей через гелиевый дюар, в который был погружен один из магнитов. Искра пробила отверстие в стенках дьюара, и гелий перелился во внешний кожух. Экстренные предохранительные клапаны открылись, чтобы стравить излишек гелия в туннель, но быстро забились, внутри магнитов развилось огромное давление, их вырвало из крепления и в некоторых местах даже разломало бетонный пол туннеля.

Ущерб был нанесен ужасающий. Искры, создавшиеся в результате короткого замыкания, оказались достаточно мощными, чтобы расплавить почти полтонны меди. Высвободились шесть тонн гелия, давление повысилось, поврежденными оказались пятьдесят три огромных магнита. Все в машине на расстоянии более полукилометра было покрыто тонким слоем сажи. “Ужасно, что это случилось в самом конце — при тестировании последнего крупного блока питания! Было ощущение, что мы получили сильнейший хук слева”, — говорит Эванс.

Инженеры быстро определили причину неисправности — дефектные электрические контакты, соединяющие сверхпроводящие кабели. Эти контакты должны быть пропаяны под давлением в 2 тонны, чего почему-то сделано не было. Когда инженеры приступали к работе по замене поврежденных магнитов новыми, они направили техников для проверки всех 10 000 контактов. То, что обнаружилось, оптимизма не вселяло. Около половины из них были ненадежны, другие вообще не были пропаяны, и в некоторых из них между медными стабилизаторами и сверхпроводящим кабелем были пустоты, что привело к увеличению их удельного сопротивления в сотни раз. Неудивительно, что они разогрелись и вышли из сверхпроводящего состояния. Нужно было их срочно перепаять. Кроме того, требовалось создать систему раннего предупреждения и поставить больше предохранительных клапанов на разные системы, чтобы при подобной аварии в будущем давление гелия не смогло бы сильно возрасти и причинить такой огромный вред. Ремонт остановил коллайдер более чем на год и стоил ЦЕРНу 40 миллионов швейцарских франков.

о эта авария не стала последней бедой ЦЕРНа. Во время работы на коллайдере инженеры обнаружили у некоторых магнитов и другие проблемы. Для обеспечения безопасной работы магнитов в полную силу они обычно предварительно проходят “тренировку”, при которой их постепенно заставляют работать на все больших токах. При каждом следующем цикле тренировки магнит генерирует все более сильные поля. К своему ужасу инженеры обнаружили, что после установки в ускоритель сорок девять магнитов каким-то образом “забыли” о тренировке. И это притом что проверили только часть всех магнитов, а полное число потерявших память, вероятно, было намного выше. Поскольку провести повторную тренировку всех магнитов в ближайшее время было нереально, ученым пришлось признать, что, когда Большой адронный коллайдер будет готов к повторному включению, работа его в полную силу будет небезопасной.

Неудачи в ЦЕРНе серьезно ударили по физике элементарных частиц. В своей истории Большой адронный коллайдер пережил задержки пусков на годы, перерасход средств и катастрофические по последствиям аварии. Рассказывая о произошедших событиях за месяц до окончания ремонта, Эванс был осторожен в выражениях. “Мы все действительно пребывали в подавленном состоянии, но продолжали идти вперед, — говорил он. — И нужно помнить, ведь никто и никогда раньше не строил ничего подобного Большому адронному коллайдеру”.

В 2009 году отмечается сорок пятая годовщина с момента рождения частицы Хиггса, по крайней мере с ее появления в уравнениях, написанных в блокноте Питера Хиггса. С тех пор физики ищут ее, причем с 1980 года очень серьезно. Тот факт, что она до сих пор так и не проявилась, начинает вызывать легкие подозрения. Возможно, ее искали в неправильных местах. Бывало, всем казалось, что она вот уже тут, но... она словно выскальзывала из рук физиков. Ученые считали — им просто не везет. Но Хольгер Нильсен с ними не согласен. Он полагает — это знак судьбы.

Хольгер Нильсен — физик-теоретик из Института Нильса Бора в Копенгагене, один из создателей теории струн, которая рассматривает все частицы во Вселенной как микроскопические нити колеблющейся энергии. В союзе с другим теоретиком — MacaoНиномия из Киотского университета в Японии — Нильсен предложил парадоксальную теорию, объясняющую, почему бозон Хиггса до сих пор не был найден188. Согласно этой теории сама природа или даже “Бог” в заговоре против него. Природа так “презирает” частицы Хиггса, что любая машина, способная вырабатывать во множестве такие частицы, будет объектом саботажа со стороны сил из будущего. Нильсен провел параллель с парадоксом дедушки, которого убивает внук, путешествующий в прошлое. Этот парадокс известен в кругах верящих в путешествия во времени. Теория связывает настоящее с будущим таким образом, что будущие события могут вызвать колебания, распространяющиеся назад во времени, и влиять на то, что ученые делают сегодня.

Нильсен и Ниномия предложили начальству ЦЕРНа провести эксперимент — сыграть в карточную игру, чтобы узнать, действительно ли некие злокозненные силы из будущего виноваты в их неудачных попытках найти бозон Хиггса. Правила игры просты. Вы берете миллион игральных карт и пишете на одной из них: “Закрыть БАК”, перетасовываете, а затем кто-то из менеджеров открывает одну карту, и, если он вытащит именно ту, требующую закрыть ускоритель, это будет означать, что бозон Хиггса пытается сказать нам что-то из будущего. По крайней мере, так считает Нильсен.

Теория получила холодный прием у физиков. Итальянский теоретик Томмазо Дориго, тот самый, что свое время выложил в блоге описание якобы обнаруженного следа Хиггса на “Теватроне”, опубликовал на своем сайте рецензию под названием: “Уважаемые физики чокнулись”. В ней он открыто высказал свое мнение: “Очень грустно сознавать, что некоторые выдающиеся умы способны выдавать такую абсолютную чушь”.

Нильсен, правда, признает, что не на 100% убежден в правильности своей теории, но в истории охоты на Хиггса он видит достаточно доказательств в ее пользу. Решение о строительстве Сверхпроводящего суперколлайдера было пересмотрено в конгрессе США в 1993 году, когда он уже был частично построен. Большой адронный коллайдер был закрыт в течение года после катастрофической утечки гелия. Обе эти неудачи, полагает ученый, нельзя считать случайными, и они вполне объяснимы, если “Бог” считает частицы Хиггса отвратительными. “Этот “Бог” вообще пытается избавиться от них, — говорит Нильсен. — Уж очень они ему не нравятся”.

Глава 11

Скрытые миры

С фотографии нам улыбается Питер Хиггс, одетый в светло-зеленый комбинезон “Mankini”, больше напоминающий стринги на подтяжках. Он держит весло и показывает фотографу два поднятых вверх больших пальца. На заднем плане видны скользящие по морю роскошные яхты, и лучи солнца отражаются от их хромированных и стеклянных деталей.

“Это просто мистификация”, — говорит Джон Эллис, пробираясь между мной и прислоненным к стене его кабинета гигантским фотоколлажем, на котором голова Питера Хиггса искусно приделана к телу Бората — главного персонажа знаменитой комедии Коэна 2006 года. “Борат был героем одного из наших рождественских капустников, — объясняет Эллис сюжет фотомонтажа. — Коллаж сделал мой ученик, большой специалист по трюкам такого рода”.