В поисках частицы Бога, или Охота на бозон Хиггса

Сэмпл Иэн

Если самое важное в жизни ученого — открыть новые неизвестные закономерности в природе, то на втором месте — и очень близко к первому — стоит признание за свершенные открытия. Карьера ученого строится на репутации, а признание — необходимая ее часть. Когда речь идет о больших открытиях, должная оценка может означать продвижение по службе, известность, славу и, правда очень редко, — материальное благополучие. Когда на карту поставлено столь многое, конфликты при определении ученого, сделавшего важнейшую часть работы (без которой то или иное открытие не состоялось бы), совершенно естественны. Часто основного автора определить далеко не просто. Иногда в открытии так

или иначе участвуют сотни ученых. Бывает, что работа, поначалу казавшаяся не имеющей никакого отношения к открытию, впоследствии оказывается недостающей частью пазла.

В июне 1938 года Джордж Пэйджет Томсон, получивший Нобелевскую премию по физике за год до того, прочитал лекцию о своем открытии волны электрона (явлении, впервые довольно неопределенно сформулированном в 1924 году Луи де Бройлем в Париже). Между прочим он заметил, что открытия в науке редко совершаются одним человеком, обычно в нем принимает участие целая группа ученых. Вот как описал это Томсон: “Богиня мудрости, как гласят мифы, выпрыгнула из головы Зевса уже взрослой. В отличие от нее научная концепция редко рождается в готовом виде и столь же редко имеет одного родителя. Чаще всего она — детище нескольких умов, каждый из которых преобразует идеи тех, кто работал до него, и, в свою очередь, готовит почву тем, кто придет за ним“.

Напряженность в отношениях и споры по поводу приоритетов особенно часты, когда идет речь об открытии, достойном Нобелевской премии. Стивен Вайнберг выразил сожаление, что Нобелевский комитет не наградил Фримена Дайсона за его работы 1940-х годов, ставшие ценнейшим вкладом в разработку квантовой электродинамики. Вместо этого премия ушла к тем, чьи работы он собрал воедино и обобщил: Ричарду Фейнману, Джулиусу Швингеру и Синьитиро Томонаге. Нобелевский комитет часто оказывается перед сложным выбором. Он никогда не дает одну премию более чем трем ученым. Так Дайсон присоединился к многочисленной компании крупнейших и достойнейших ученых, у которых есть все основания чувствовать себя ущемленными.

Нобелевский комитет, по-видимому, опять окажется в затруднительном положении, когда нужно будет присуждать премию за работы по происхождению массы, поскольку они явно будут когда-то номинированы на Нобелевскую премию ⁹². Вайнберг, Салам и Глэшоу получили Нобелевскую премию в 1979 году за работу по электрослабому взаимодействию. Двадцать лет спустя Тини Вельтман и Герард ‘т Хоофт получили Нобелевскую премию за доказательство перенормируемости теории, то есть избавление ее от расходимостей. В этих случаях выбор достойнейших ученых был прост. Частицы, на которых строится теория происхождения массы, известны физикам — да и всем средствам массовой информации — как бозоны Хиггса. Это делает шансы Питера Хиггса на будущую Нобелевскую премию почти стопроцентными. Но есть еще пять других физиков, которые внесли сравнимый вклад в теорию, причем двое из них обошли Хиггса по срокам публикации. Ученые, участвовавшие в работе, ныне на пенсии, при этом обнаружение бозона Хиггса уже замаячило на горизонте. Неудивительно, что научное сообщество занервничало по поводу того, чье имя будет носить теория.

Один физик рассказал мне, как несколько лет назад в Брюсселе он попал на лекцию по теории происхождения массы. Докладчик — Лэлит Сегал из Института теоретической физики в Ахене — включил компьютер, расположил слайды по порядку и стал рассказывать о механизме Хиггса. Через некоторое время Сегал заметил на лице человека, сидевшего в первом ряду, проявление явного недовольства. Догадавшись о своей оплошности, Сегал сказал: “Я

понимаю, эта теория была разработана несколькими учеными, но в соответствии с традицией я называю самое короткое имя”. Не успел Сегал приступить к продолжению лекции, как человек в первом ряду громко сказал: “Мое имя тоже состоит из пяти букв!” Это был Роберт Браут.

Работы по механизму Хиггса двух брюссельских исследователей — Браута и Франсуа Энглера — часто цитируют, и они не держат зла на Питера Хиггса. Работы третьей группы — Джерри Гуральника, Дика Хагена и Тома Киббла — цитировались очень редко даже теми физиками, которые работали над механизмом Хиггса. Гуральник и Хаген полагают, что некоторые европейские физики находятся в заговоре с целью вычеркнуть их из истории. Свои подозрения Гуральник высказал в статье, опубликованной в 2009 году: “Первоначально, по-видимому, не возникало вопросов с признанием нашего вклада в теорию, которую мы разрабатывали наравне с Энглером, Браутом и Хиггсом. Однако все изменилось в 1999 году. когда на наши работы перестали ссылаться в своих докладах и статьях даже те авторы которые раньше это делать не забывали”.

Роберт Браут и Франсуа Энглер из Свободного университета в Брюсселе были первыми, опубликовавшими работу про то, что в настоящее время широко известно как механизм Хиггса. Они находились в изоляции от международного сообщества физиков, занимавшихся элементарными частицами, а кроме того, были новичками в этой области. Хиггс был следующим, напечатавшим работу по этой теме, и первым, обратившим внимание на существование новой частицы, бозона Хиггса, который должен существовать, если теория верна. Третьей группой, опубликовавшей работу на ту же тему несколько недель спустя, были Гуральник, Хаген и Киббл.

Сегодня Хиггс испытывает явную неловкость оттого, что теория связывается только с его именем. В разговоре он называет частицу Хиггса “скалярный бозон”, или “так называемый бозон Хиггса”. На какой-то конференции Питер признал нелепость ситуации, начав свою лекцию так: “В отличие от принятой на этой конференции терминологии я хочу прежде всего отказаться от приоритета на некоторые концепции, которые обычно связываются в литературе с моим именем” ⁹³. Он предложил назвать механизм Хиггса механизмом “АБЭГХХКХ” в честь всех его авторов (Андерсон, Браут, Энглер, Гуральник, Хаген, Хиггс, Киббл и ‘т Хоофт).

То, что мы называем механизмом Хиггса, почти наверняка является важнейшим ингредиентом гораздо более общей теории объединения электромагнитного и слабого взаимодействий, что и доказали работы Глэшоу, Вайнберга, Салама, Вельтмана и ‘т Хоофта. На повестку дня встал вопрос о проверке теории Вайнберга. К счастью, теория предсказала существование трех видов частиц, которых никогда прежде не видели. Расчеты Вайнберга показали, что две W-частицы должны весить примерно в сорок раз больше, чем протоны, а Z-частицы — в два раза больше W-частиц. В руках у физиков появился надежный компас — теперь они знали, где искать эти частицы.

Глава 5

Европейцы уходят в отрыв

Это произошло 30 декабря 1972 года. Самолет коснулся земли, взвизгнули резиновые колеса, шасси прогнулись, приняв на себя полную тяжесть самолета. Двигатели замедлили свое вращение, гул стал тише, самолет подрулил к терминалу и остановился. По внутренней связи пилот разрешил пассажирам отстегнуть ремни безопасности и поздравил с прибытием в зимнюю сумрачную Англию.