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

В заключение надо заметить следующее: несмотря на то, что многие ученые разочарованы отсутствием прямых свидетельств Новой физики, кое‑кто начинает задаваться вопросом, а не открыли ль мы ее уже?

Вдруг бозон Хиггса, эта совсем не обычная частица, и есть Новая физика? Ведь новый бозон – частица очень странная, до того странная, что взаимодействует даже сама с собой. Самая простая частица, какую только можно себе представить, на деле оказывается самой сложной для понимания. Что он тут делает в одиночку, этот странный тип, без заряда и без спина, действующий отдельно от всех остальных частиц, организованных в два больших семейства? Какую роль в космической трагедии играет этот экстравагантный персонаж, который дружит то с Монтекки, образующими всю материю, то с Капулетти, переносящими взаимодействия? А что если это только первая частица из целого семейства скаляров, которых не спутаешь ни с Монтекки, ни с Капулетти? Только вообразите, как будут смеяться над нами лет через двадцать: “И что за чудаки были эти ученые начала века: открыли Новую физику, но не замечали ее! Искали ее повсюду, а она была у них под носом”.

Великие дела на будущее

С открытием бозона Хиггса мы оказались на решающей развилке в истории физики. И вот с чем теперь нам предстоит разбираться: происхождение элементарных частиц, механизмы возникновения нашей материальной Вселенной, структура самого пространства-времени, темная материя и темная энергия.

Для движения вперед нам понадобятся эксперименты нового поколения, на новых ускорителях, – но и не только. Изучение крошечных элементарных частиц непременно должно сопровождаться исследованиями, так сказать, на другом конце шкалы, ведущими к более глубокому пониманию крупных космических структур. Открытие новых частиц скорее всего поможет разгадыванию некоторых космических тайн, и наоборот – из астрономических наблюдений удастся добыть знание об исчезающе малом. Никогда прежде эти два пути познания настолько не сближались и настолько не дополняли друг друга.

Наблюдение самых далеких галактик, сверхскоплений, реликтового излучения – это область применения супертелескопов последнего поколения, крупных установок, расположенных либо на Земле, либо на орбитальных обсерваториях. Именно с их помощью исследуются наиболее массивные и наиболее далекие объекты во Вселенной. Новые инструменты пытаются распознать любые возможные сигналы. Каждый день создаются все более подробные космические карты не только в традиционных оптических лучах, но и при помощи радиоволн всех частот, рентгеновского и гамма-излучения – вплоть до нейтрино и космических лучей.

Продолжаются и традиционные исследования – при помощи оптических телескопов, но теперь появились новые, более совершенные технологии, делающие видимыми самые далекие галактики. Сейчас специалисты научились изготавливать гигантские – более десяти метров в диаметре – зеркала, состоящие из десятков элементов, точные, направляемые компьютером, движения которых позволяют сфокусировать даже самые слабые световые сигналы. Были созданы исключительно чувствительные сенсоры, как в видимом диапазоне, так и в инфракрасном и в ультрафиолетовом – что не менее интересно. Наконец, чтобы избежать искажений (связанных либо с движениями атмосферы, либо со световым загрязнением), от которых невозможно избавиться даже в самых далеких пустынях, планируется отправить в космос очередную генерацию орбитальных телескопов, потомков космического телескопа “Хаббл”, вот уже более двадцати пяти лет обращающегося вокруг Земли на высоте 550 километров и продолжающего посылать нам самые красивые изображения галактических узоров, что украшают каждую пядь небесного свода.

Раскинувшиеся на огромные площади радиотелескопы продолжают регистрировать слабейшие радиоволны от пульсаров – нейтронных звезд, вращающихся с невероятной скоростью, и от активных ядер галактик, в каждом из которых сверхмассивная черная дыра поглощает свое ближайшее галактическое окружение. Самые незначительные сигналы, достигающие нас, могут поведать о целых областях во Вселенной, где разворачиваются невообразимые катастрофы; рассказать о царящем там хаосе и об ужасных событиях, столь не похожих на те, что привычны населенному нами тихому уголку мира. Но, может быть, именно благодаря пониманию этих далеких катастроф наши представления о Вселенной станут более полными и точными.

Сложные инструменты – и установленные на Земле, и отправленные на космические спутники или станции – способствуют формированию карты Вселенной, показывающей, как она выглядит в лучах рентгеновского диапазона. Для идентификации происхождения космических лучей – в особенности тех, что переносят чудовищные энергии, приходя к нам из самого глубокого космоса, – антеннами покрыли целые долины Тибетского плато и более 3 000 квадратных километров аргентинской пампы. Для регистрации солнечных нейтрино и явлений вроде взрывов сверхновых одни исследователи спускаются в глубочайшие шахты, другие погружают в море – на глубину в сотни метров, в питомнике кашалотов вблизи мыса Капо-Пассеро у берегов Сицилии – длинные нити фотоэлементов, третьи заполняют детекторами километровый ледяной куб в Антарктиде.

Повсюду, даже в самых негостеприимных местах нашей планеты, неустанно работают целые команды, отправившиеся за новым знанием.

Весь мир участвует в охоте за темной материей, приближая разгадку одной из величайших тайн. Исследований на ускорителях недостаточно, чтобы распознать всевозможные покровы, под которыми может прятаться эта странная разновидность материи. И потому изготавливается сверхчувствительная аппаратура, способная идентифицировать сигналы от взаимодействия этих частиц с обычной материей. Это редчайшие события, и выделения энергии при этом самые незначительные, так что приходится изобретать криогенные детекторы, работающие при температурах в непосредственной близости от абсолютного нуля, но умеющие уловить ничтожное количество теплоты, выделившейся при столкновении частицы темной материи со сверхчистым кристаллом, к примеру, германия. И разрабатывается технология выращивания таких кристаллов со сведением на нет любых примесей. Или же ищутся слабые вспышки света – когда какая‑то из этих частиц сталкивается с атомом какого‑то инертного газа (аргона или ксенона). И физики собирают этот газ, чтобы сжижать его тоннами, и придумывают новые методы его дистилляции, доводя его чистоту до предела. Вещества, используемые как сенсоры, должны быть избавлены от любых загрязнений, чтобы какой‑нибудь случайный радиационный распад в случайной примеси не замаскировал ожидаемое событие. Наконец, чтобы свести к минимуму путаницу, вызываемую бомбардирующими Землю космическими лучами, аппаратура устанавливается в заброшенных шахтах или в подземных лабораториях, защищенных километрами горной породы; такие лаборатории появляются и в Северной Америке, и в Европе, и в Китае.

Дабы ничто не осталось незамеченным, аппараты также запускают в космос – чтобы следить за косвенными признаками. Там, в сотнях километров от Земли, проще всего заметить аномальное образование каких‑нибудь редких частиц, например позитронов, которые могли бы указывать на процессы аннигиляции частиц темной материи между собой.

В ближайшие десятилетия, благодаря сочетанию прямых и косвенных наблюдений в ускорителях, подземных лабораториях и на спутниках, темной материи будет все более сложно скрываться от нас. И легко предположить, что еще до середины века эта, одна