В поисках частицы Бога, или Охота на бозон Хиггса

Сэмпл Иэн

Один из сценариев конца света, который ученые считают настолько маловероятным, что даже исключили его из рассмотрения, выглядит следующим образом: где-то в районе густонаселенного острова Лонг-Айленд непосредственно к востоку от Манхэттена под землей произойдет страшная катастрофа ¹³⁹. А вызвана она будет экспериментами на коллайдере. Итак, в ускорителе, уже проработавшем без сбоев до этого в течение нескольких лет, ионы золота неоднократно сталкивались друг с другом, при этом выделялось так много энергии, что протоны и нейтроны внутри ионов распадались, испуская потоки кварков и связывающих их частиц — глюонов.

Обычно освобожденные при столкновении кварки потом опять собираются вместе и формируют безвредные

субатомные частицы. Но однажды происходит столкновение, отличающееся от предыдущих. На этот раз при рекомбинации кварков случайно образуется необычная частичка материи. Она оказывается выброшенной из основной трубы ускорителя и оседает на одном из гигантских магнитов, окружающих детектор.

Прикрепившись к поверхности, эта новая частица начинает вести себя довольно нестандартным образом — она притягивает и поглощает атомы, которые находятся вокруг нее. По мере того как частица разбухает и увеличивается в размерах, к ней притягивается все больше и больше соседей — их она тоже поглощает. А потом наступает момент, когда эта огромная уже частица падает, не замеченная никем, и проваливается через бетон в землю.

Невидимая и непрерывно растущая частица материи устремляется к центру нашей планеты, преобразуя материю на своем пути и высвобождая достаточное количество тепла, чтобы расплавить камень и руду. Вскоре земля под юго-восточной окраиной Нью-Йорка начинает содрогаться и грохотать. А потом в землю проваливаются города, выкипает океан и наконец со страшным треском раскалывается наша Земля. От нее остается лишь шар горячей материи размером не намного больше крикетного поля Лорда в Лондоне.

Фрэнк Вильчек редко тратил свой летний отпуск на обдумывание подобных, поистине безумных сценариев наступления конца света. Обычно он отправлялся в Нью-Гэмпшир и в уединении наслаждался солнцем и спокойной жизнью вдали от городской суеты. Там не было телефона, и всем, кому хотелось с ним поговорить, приходилось ждать его возвращения.

Но летом 1999 года все было иначе. Несколькими месяцами ранее в журнале появилась статья под названием “Маленький Большой взрыв”. В ней рассказывалось о релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC), неофициально называемом РИКом. Его хотели построить на Лонг-Айленде ¹⁴⁰. В RHIC планировалось сталкивать друг с другом ионы золота. С помощью ускорителя ученые надеялись получить и изучить экзотический вид материи, существовавший, как они полагали, на раннем этапе рождения Вселенной.

И вот в редакцию журнала “Scientific American” пришло два письма. В них выражалась обеспоконнность по поводу этого нового коллайдера частиц. Одно из писем было от Майкла Когилла из Британской Колумбии. “Я обеспокоен тем, что физики смело вторгаются туда, куда, быть может, идти совсем небезопасно, — писал он. — Что, если они каким-то образом изменят глубинную природу вещей так, что она уже никогда не сможет стать прежней?” Второе письмо пришло от Уолтера Вагнера с Гавайев. Он спрашивал, уверены ли ученые на 100 процентов, что RHIC не создаст случайно черную дыру, которая за считанные секунды поглотит всю нашу планету?

Письма дали старт безумной панике — журналисты принялись писать об опасности, якобы исходящей от физики элементарных частиц. Вопросы их читателей были справедливыми и затрагивали важные научные проблемы, но выводы, которые при этом делались, были почти так же нелепы, как апокалипсический сценарий конца света, описанный выше. Кульминацией сей кампании стал судебный иск, в котором истцы требовали вообще закрыть американские и европейские коллайдеры частиц. В случае их выигрыша об охоте на частицы Хиггса пришлось бы забыть навсегда.

Редакторы журнала “Scientific American” решили получить ответы на вопросы читателей от ведущих ученых в этой области. Первым делом позвонили Вильчеку. Он с удовольствием откликнулся. Незадолго до отъезда в Нью-Гэмпшир он отправил в редакцию свой текст, который должен был появиться вместе с письмами читателей уже в июльском номере журнала.

Вильчек объяснил, почему черные дыры не могут образоваться в РИКе, однако этим не ограничился. Он обсудил также другую

умозрительную, но “вполне заслуживающую внимания вероятность” — создание в коллайдере новой стабильной формы материи, называемой странглетами. “Возможно, стоит побеспокоиться по поводу осуществления сценария типа перехода воды в “лед-9” (см.: К. Воннегут, “Колыбель для кошки”), когда странглеты будут расти за счет включения и преобразования обычного, окружающего их вещества. Но даже странглеты-разрушители, если бы и могли родиться, не способны инициировать гибель нашего мира”, — писал Вильчек. Ученый был уверен, что привнес покой в души читателей — ведь он все очень понятно объяснил. Итак, в ближайшее время бояться появления черных дыр под Нью-Йорком совершенно глупо. В конце своего опуса Вильчек предложил читателям интересную абстрактную задачку для тренировки ума. “Я захотел воспользоваться случаем и немного побыть педагогом, — говорил мне Вильчек десять лет спустя. — Появление странглетов — непростая научная проблема, и я рассказал про нее, а чтобы заинтриговать читателей, попытался сказать что-то вроде: ну, если вы действительно хотите о чем-то беспокоиться, беспокойтесь лучше об этом”. Когда текст Вильчека попал в “Scientific American”, редакторы журнала сочли, что он слишком длинный, и сократили около трети ¹⁴¹. Правка существенно изменила расстановку акцентов. В отредактированном варианте рассуждения Вильчека о безопасности хшцников-странглетов оказались менее убедительными. “Редакторы сделали гораздо менее категоричным утверждение о том, что сценарий со странглетами совершенно неправдоподобен”, — вспоминал позже Вильчек.

Директор Брукхейвенской национальной лаборатории Джон Марбургер услышал, что в “Scientific American” собираются опубликовать вопросы читателей и ответ Вильчека как раз тогда, когда коллайдер готовился к запуску. Марбургер был назначен главой лаборатории годом ранее — ему предстояло принять на себя ответственность за этот важный правительственный объект. То было непростое время для лаборатории — возникла утечка радиоактивных материалов из одного из исследовательских реакторов. Утечка, хотя и вполне безобидная, вызвала громкий шум и волну общественных протестов ¹⁴². Взрыв возмущений был столь сильным, что Министерство энергетики приняло решение закрыть тот реактор и провести операции по очистке, стоившие много миллионов долларов.

Марбургер, позднее назначенный советником по науке в администрации президента Джорджа Буша, почувствовал приближение беды. “Scientific American” — очень авторитетный журнал, а Вильчек — известный физик. Местная общественность не доверяла правительству и чиновникам, руководящим лабораторией. Из-за журнальных публикаций — читательских писем и особенно ответа Вильчека — мог возникнуть как минимум публичный конфликт с общественностью, если не более серьезные неприятности. “Я сразу понял — назревает колоссальная проблема, — вспоминал Марбургер. — Даже малая вероятность события, которое способно повлечь разрушение Земли, несомненно, требует серьезного обсуждения”.

Перед тем как тот июльский номер “Scientific American” вышел из печати, Марбургер собрал физиков на совещание. Он попросил их просмотреть все сценарии катастроф, даже нереальных, которые мог бы инициировать работающий коллайдер. “Первый человек, которого я позвал на совещание, был Фрэнк Вильчек, — рассказывал Марбургер. — Моя позиция была такая: ОК, Фрэнк, вы заварили эту кашу, теперь вы должны помочь ее расхлебать”.

Через несколько дней после того, как номер “Scientific American” появился в продаже, поднялась буря. 18 июля лондонская газета “Sunday Times” вышла со статьей под заголовком “Большой взрыв, воссозданный в ускорителе, может уничтожить Землю”. Автор статьи говорил о том, что ускоритель RHIC находится “под расследованием” и что Марбургер поручил экспертам оценить, “может ли реализация проекта ускорителя вызвать катастрофу”. В сопровождающем статью редакционном комментарии подытоживалось: “Итак, люди в белых халатах готовы отправить всех нас, и себя в том числе, на съедение черной дыре, которую они же и сотворят”. Известно, что в летние месяцы британские газеты порой бывают весьма не сдержанны.