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

если же то или иное предположение опровергается, так как оно не в силах объяснить явление полностью, надо искать другую гипотезу. Так наука расширяет свои горизонты, исправляет свои ошибки и устраняет ограничения, приобретая ту способность предвидения, которая делает ее движущей силой все более глубоких перемен.

Перед нами сегодня стоят новые задачи, которые практически наверняка потребуют иной парадигмы мировосприятия. Возможно, начало ей положило именно открытие бозона Хиггса. Возможно, человечество вот-вот стремительно ускорит свое развитие и изобретет технологии, представляющиеся нынче немыслимыми.

Я не знаю, сколько времени понадобится для того, чтобы в физике произошла очередная концептуальная революция, – может, десятилетия, может, даже больше. Но я уверен, что ее исходной точкой станет появление физиков новой генерации, обладающих свежим взглядом, бесстрашием, готовностью показать всему миру, что они смогут преуспеть там, где предыдущие поколения потерпели крах.

Нам повезло жить в стране, где, несмотря ни на что, созданы прекрасные условия для молодых талантов, желающих посвятить свою жизнь поиску совершенства: тут есть долгая традиция физики высоких энергий, есть несколько прекрасных университетов и есть эффективные исследовательские организации, существующие на базе таких институтов, как INFN, – со своими лабораториями и инфраструктурой, которым может позавидовать весь мир.

И я, автор этой книги, очень надеюсь, что она вдохновит каких‑то юношей и девушек отправиться на поиски приключений, которые навсегда изменят не только их, но и – кто знает! – нашу с вами жизнь.

Благодарности

Прежде всего я хотел бы поблагодарить Фабиолу Джанотти, Мишеля Делла Негра, Петера Йенни, Джима Вирди, Джо Инканделу, Серджо Бертолуччи и Рольфа Хойера – моих попутчиков, с которыми во время этого волшебного путешествия я испытал самые сильные эмоции. Особая моя благодарность – Джорджо Брианти, Лину Эвансу, Стиву Майрсу, Лучио Росси, Роберто Сабану и сотням других физиков и инженеров, которые построили LHC и успешно поддерживали его в рабочем состоянии.

Я благодарен тем моим друзьям, с которыми я бок о бок трудился на CMS. Это Ален Эрве, Остин Болл, Серджио Читтолин, Фабрицио Гаспарини, Игорь Голутвин, Дэн Грин, Даниэль Денегри, Тереза Родриго, Альберт де Рук, Джиджи Роланди, Боаз Клима, Вивек Шарма, Джанни Зумерле, Рино Кастальди, Марселла Диемоз, Умберто Досселли, Этторе Фокарди, Кирсти Аспола и Натали Блеш-Григгс.

Хочу выразить свою признательность всем тем, с кем мне доводилось встречаться на протяжении этих лет, и в особенности тем, чья роль была так велика, что они сами стали центральными действующими лицами этой истории: Карло Руббиа, Герарду ‘т Хофту, Джону Эллису, Сэму Тингу, Лучано Майани, У Сюлань, Марко Тронкетти Провере, Пьеро Луккини, Джованни Лайоле, Хосе Габриелю Фунесу, Ги Консолманьо.

Франсуа Англеру и Питеру Хиггсу, без чьей проницательности все, о чем рассказано в этой книге, никак бы не могло произойти, – мои крепкие объятия, в которые я также хотел бы заключить и сотни молодых людей, работавших на ATLAS и CMS: только благодаря их невообразимым усилиям наше открытие стало возможным.

Огромное спасибо всем тем, кто сподвигнул меня на написание книги: Лучане, спутнице всей моей жизни, а также Амиру Акселю, Сандро Гардзелле, Джанфранческо Джудичи и Андреа Парланджели.

И, наконец, совершенно особое место в моей памяти занимают три по‑настоящему необыкновенных человека, сыгравшие в этой истории очень важную роль и совсем недавно нас покинувшие: Питер Шарп, Эмилио Пикассо и Лоренцо Фоа.

Послесловие научного редактора

Строительство и запуск Большого адронного коллайдера, авария 2008 года, открытие бозона Хиггса в 2012 году и последующая работа LHC широко освещались в СМИ. Читая рассказ Тонелли, читатель наверняка вспоминал, что уже встречал то или иное событие в новостях или научно-популярных статьях. Из всего многообразия материалов на русском языке отдельно стоит упомянуть проект “Большой адронный коллайдер”, который я в течение десяти лет вел на научно-популярном портале “Элементы большой науки”, elementy.ru. Читатель сможет найти там подробный рассказ о технических аспектах коллайдера, о связанных с ним происшествиях и об устранении их последствий, а также обзоры научных результатов и изложение планов на будущее. Отмотав ленту новостей коллайдера на самое начало, на 2008 год, читатель сможет вновь погрузиться в ту будоражащую воображение атмосферу ожиданий, поиска, открытий, разочарований, методичной работы и постепенной реализации планов, которая вот уже второе десятилетие сопровождает работу коллайдера.

Поскольку я тоже долгое время писал научно-популярные материалы по теме книги, мне хотелось бы дополнить материал, изложенный Тонелли, некоторыми комментариями.

К истории возникновения хиггсовского механизма

В своем рассказе о том, как в 1964 году возникла теоретическая идея, названная впоследствии хиггсовским механизмом, Тонелли допускает некоторый исторический перекос. То, как разворачивалась эта история, не вписывается в формулировку “какие‑то молодые люди вдруг предложили идею, которая до тех пор никому не приходила в голову”. В 1964 году эта идея уже витала в воздухе и казалась достаточно естественным развитием теоретических публикаций нескольких прошлых лет.

Пожалуй, ключевой и по‑настоящему новой для физики элементарных частиц идеей стало предложение Йоитиро Намбу перенять из теории сверхпроводимости понятие спонтанного нарушения симметрии. До этого считалось, что если мы видим в мире элементарных частиц нарушение некоторой симметрии, то мы обязаны предложить теорию, в которой эта симметрия тоже нарушена по построению. Намбу же описал альтернативную возможность: мы предполагаем, что исходные законы природы симметричны, но сам микромир, пытаясь организоваться в конфигурацию с минимальной энергией, спонтанно, самопроизвольно нарушает эту симметрию.

Эта идея привела в начале 1960‑х к бурному переосмыслению того, как следует строить теории взаимодействий элементарных частиц, особенно в применении к сильным взаимодействиям, к свойствам адронов, которые тогда выглядели довольно загадочными. В течение нескольких лет теоретическое сообщество в научных статьях и на конференциях обсуждало, как совместить эту идею с теорией относительности. То есть идея витала в воздухе, но никак не удавалось найти ей корректного математического воплощения. В 1964 году бельгийцы Роберт Браут и Франсуа Англер и – чуть позже, но независимо от них – британский физик Питер Хиггс в своих коротких статьях наконец‑то построили нужное описание, по крайней мере для простейших вариантов взаимодействия. По этой причине теоретический механизм, сформулированный в их работах, зачастую называют механизмом Браута-Англера-Хиггса, добавляя иногда еще несколько имен физиков, на чьи идеи опиралась эта тройка.

Необходимо добавить, что ровно те же идеи в несколько ином оформлении были изложены еще в одной статье 1964 года. Ее авторами были трое физиков из лондонского Имперского колледжа: Джеральд Гуральник, Карл Ричард Хаген и Томас Киббл. Собственную версию механизма они построили независимо от Браута, Англера и Хиггса, но, когда статья уже была готова