Ускорение протонов до достаточно высоких энергий для исследования полного диапазона возможных масс частицы Хиггса далеко выходило за рамки возможностей любой установки в 1978 г., когда были подтверждены все остальные предсказания теории электрослабого взаимодействия, или в 1983 г., когда были открыты W- и Z-частицы. Требовался ускоритель по крайней мере на порядок мощнее самой мощной из существовавших на тот момент установок. Короче говоря, требовался не просто коллайдер, а суперколлайдер.

У Соединенных Штатов, игравших на протяжении всего периода после окончания Второй мировой войны лидирующую роль в науке и технике, была серьезная причина желать построить такую установку. В конце концов, ЦЕРН в Женеве к 1984 г. стал в физике элементарных частиц ведущей лабораторией мира. Американскую гордость так сильно задело то, что и W-, и Z-частицы были открыты в ЦЕРН, что шесть дней спустя после пресс-конференции, на которой объявили об открытии Z-частицы, The New York Times опубликовала редакционную статью под заголовком «Европа – три, США – даже не зеро!»

Прошла неделя после открытия Z-частицы, а американские физики уже решили прекратить строительство средних размеров ускорителя на Лонг-Айленде и пойти ва-банк. Они решили построить громадный ускоритель с энергией центра масс почти в сто раз большей, чем была доступна на установке SPS в ЦЕРН. Для этого им потребовались бы новые сверхпроводящие магниты, поэтому и свое будущее детище они назвали Сверхпроводящим суперколлайдером (SSC).

После того как в 1983 г. этот проект был предложен сообществом американских специалистов по физике элементарных частиц, между разными штатами разгорелась традиционная борьба за лакомый кусок громадного денежного пирога, связанного со строительством и дальнейшей эксплуатацией ускорителя. После множества политических и научных схваток для строительства было выбрано место в Техасе возле городка Ваксахачи, чуть южнее Далласа. Какими бы соображениями ни руководствовались выбиравшие, Техас представлялся вполне подходящим местом, поскольку всё в этом проекте, утвержденном в 1987 г. президентом Рейганом, говорило об огромных масштабах.

Громадный подземный туннель должен был иметь длину восемьдесят семь километров и стать крупнейшим туннелем в истории человечества. Вообще, проект был в двадцать раз крупнее любого другого проекта в физике, который когда-либо пытались реализовать. Предполагаемая энергия столкновений двух пучков, в каждом из которых частицы имели бы энергию, в двадцать тысяч раз больше массы протона, была бы примерно в сто раз больше, чем энергия столкновения частиц на том ускорителе в ЦЕРН, где были открыты W- и Z-частицы. При строительстве потребовалось бы десять тысяч сверхпроводящих магнитов беспрецедентной силы.

Из-за постоянного превышения расходов, отсутствия международного сотрудничества, плохого состояния экономики США и политических махинаций проект SSC был закрыт в октябре 1993 г. Я хорошо помню то время. Незадолго до этого я ушел из Йельского университета, чтобы возглавить кафедру физики в Кейсовском университете Западного резервного района, имея разрешение перестроить кафедру и пригласить в течение пяти лет двенадцать новых членов факультета. Первый год мы рекламировали себя, а затем, в 1993–1994 гг., получили более двухсот заявок от ведущих ученых, которые до этого работали в проекте SSC, а теперь оказались без работы и каких-либо перспектив. Многие из них были аксакалами, оставившими профессорские посты в престижных университетах ради того, чтобы направлять работы по проекту. Это было тяжелое время, и более половины из этих людей были вынуждены навсегда оставить физику элементарных частиц.

Предполагаемая стоимость проекта успела вырасти с первоначальных 4,4 миллиарда долларов в 1987 г. до примерно 12 миллиардов долларов на момент закрытия в 1993 г. Хотя это было – да и сегодня остается – большой суммой, можно спорить, стоило ли закрывать проект. Два миллиарда долларов были уже потрачены, двадцать четыре километра туннеля – построены.

Решение о закрытии проекта нельзя оценить однозначно, но нельзя не отметить, что при его принятии следовало бы учесть множество вещей, о которых никто не подумал, – от «цены выбора», связанной с потерей Соединенными Штатами заметной доли талантливых физиков-ускорительщиков и экспериментаторов в области физики элементарных частиц, до утраты множества прорывных открытий, которые могли бы стать результатом вложений в высокотехнологичное развитие и внести вклад в нашу экономику. Более того, если бы SSC был построен и функционировал, как планировалось, мы, возможно, уже более десяти лет как знали бы ответы на экспериментальные вопросы, над которыми работаем до сих пор. Повлияли бы эти ответы на какие-то наши действия в этот период? Вероятно, мы никогда этого не узнаем.

Пресловутые 12 миллиардов долларов были бы потрачены в течение десяти-пятнадцати лет, пока шли строительство и ввод коллайдера в строй; в результате стоимость проекта составила бы порядка 1 миллиарда долларов в год. Для федерального бюджета США это немного. Мои собственные политические взгляды хорошо известны, поэтому никого не удивит, к примеру, если я скажу, что безопасность США не пострадала бы, если бы оборонный бюджет страны уменьшился на эту сумму – это намного меньше одного процента от ежегодных расходов. Более того, полная стоимость SSC, вероятно, была бы сравнима с расходами на транспорт и кондиционирование воздуха во время катастрофического вторжения в Ирак в 2003 г., в результате которого наша общая безопасность и благополучие только ухудшились. Не могу не упомянуть еще раз показания Роберта Уилсона на слушаниях в конгрессе по поводу ускорителя лаборатории имени Ферми: «Это не имеет прямого отношения к защите нашей страны и только помогает сделать ее достойной защиты».

Однако это все политика, а не наука, и в демократической стране конгресс, представляя народ, имеет право и обязанность следить за приоритетностью расходования средств на крупные общественные проекты. Сообщество ученых в области физики частиц, возможно, слишком привыкло за время холодной войны к постоянному вливанию средств и не позаботилось как следует о том, чтобы информировать публику и конгресс о целях и задачах проекта. Неудивительно поэтому, что в период суровой экономии первыми под нож попали расходы на то, что выглядело слишком эзотерическим. Я тогда недоумевал, почему нужно непременно уничтожить проект, а не заморозить финансирование и не отложить реализацию до лучших времен – когда, к примеру, улучшится состояние экономики или какие-нибудь технические новшества позволят заметно снизить стоимость строительства. Ни туннель (в настоящее время затопленный), ни лабораторные здания (их сейчас занимает какая-то химическая компания) никуда не делись бы.

Невзирая на происходящее в Соединенных Штатах, ЦЕРН продолжал работу над новой установкой – Большим электрон-позитронным коллайдером LEP, спроектированным по настоянию нового нобелевского лауреата, неукротимого Карло Руббиа, для подробного исследования физики W- и Z-бозонов. Он стал директором лаборатории в 1989 г. – в том самом году, когда новая установка вступила в строй.

Кольцевой туннель длиной двадцать семь километров был прорыт под землей на глубине примерно ста метров вокруг старой установки SPS, которая теперь использовалась для впрыска электронов и позитронов в большее кольцо, где они затем ускорялись до громадных энергий. Новая установка, расположенная на окраине Женевы, была достаточно велика, чтобы пройти под Юрскими горами и зайти на территорию Франции. У европейских стран больше опыта в строительстве туннелей, чем у США, и, когда строительство туннеля было завершено, два его конца встретились с точностью до сантиметра. Кроме того, ЦЕРН является международной организацией с участием многих стран, и его проекты не ложатся на бюджеты стран-участниц очень уж тяжким бременем.

Новая установка успешно работала десять с лишним лет, и после закрытия проекта SSC в США большой туннель LEP рассматривался как удачный кандидат на создание уменьшенной версии SSC – не настолько мощной, но все же достаточно высокоэнергетической, чтобы исследовать значительную часть пространства параметров, где возможно существование искомой частицы Хиггса. Некоторую конкуренцию такой установке мог составить ускоритель в лаборатории имени Ферми, известный как «Теватрон», работавший с 1976 г., а в 1984 г. ставший мощнейшим в мире коллайдером протонов и антипротонов. К 1986 г. энергия столкновения протонов и антипротонов, циркулирующих в Фермилабе по 6,5-километровому кольцу сверхпроводящих магнитов, почти в две тысячи раз превышала энергию, эквивалентную массе покоя протона.

Несмотря на значительность этого достижения, его было недостаточно, чтобы исследовать большую часть пространства параметров бозона Хиггса, так что открыть его на «Теватроне» можно было только при большой удаче и снисходительности природы. За «Теватроном» все же числился один очень серьезный успех, давно ожидаемое открытие: на нем был получен увесистый истинный кварк, который в 175 раз тяжелее протона и является самой массивной частицей, обнаруженной по сей день в природе.

Спустя четырнадцать месяцев после кончины SSC совет ЦЕРН без всякой конкуренции одобрил строительство в туннеле LEP новой установки – Большого адронного коллайдера (БАК), по-английски называемого Large Hadronic Collider (LHC). На разработку проекта, конструирование установки и ее детекторов должно было уйти некоторое время, так что установке LEP предстояло работать в своем туннеле еще почти шесть лет и только потом закрыться на реконструкцию. После этого еще почти десять лет предстояло строить новую установку и детекторы частиц для использования в поисках частицы Хиггса и/или других новых физических явлений.

То есть на все это можно было бы рассчитывать, если бы удалось создать работающую установку и подходящие детекторы. А это представляло собой сложнейшую инженерную задачу, за решение которой когда-либо брался человек. Технические требования к сверхпроводящим магнитам, вычислительным мощностям и многим другим аспектам установки и детекторов предполагали технологии куда более высокого уровня, чем те, что имелись на тот момент в распоряжении ученых.

На концептуальный проект установки ушел целый год, а еще годом позже были утверждены предложения двух коллабораций, отвечавших за основные экспериментальные детекторы. США, которым в этой гонке ставить было не на кого, были приняты в ЦЕРН в статусе «наблюдателя», что позволило американским физикам стать ключевыми игроками в разработке и проектировании детекторов. В 1998 г. сооружение полости, которая должна была вместить один из двух основных приборов, детектор CMS, пришлось задержать на полгода, поскольку рабочие обнаружили на строительной площадке галло-римские руины, в том числе виллу и окружающие ее поля.

Через четыре с половиной года громадные подземные пустоты для размещения двух главных детекторов были готовы. За два следующих года 1232 громадных магнита по пятнадцать метров длиной и тридцать пять тонн весом каждый были опущены под землю на глубину пятидесяти метров через специальную шахту и доставлены на предназначенные для них места при помощи специально спроектированного погрузчика, способного перемещаться по туннелю. Через год после этого на место были опущены последние кусочки каждого из двух больших детекторов, и 10 сентября 2008 г. в 10:28 установка первый раз была официально включена.

Через две недели разразилась катастрофа. В коннекторе одного из магнитов произошло короткое замыкание, из-за которого соответствующий сверхпроводящий магнит перешел в обычное, не сверхпроводящее состояние, высвободив громадное количество энергии и вызвав механические повреждения и утечку жидкого гелия из системы охлаждения. Повреждения оказались достаточно обширными, чтобы потребовалась доработка проекта и проверка всех паек и соединений БАКа; на работы ушло больше года. В ноябре 2009 г. Большой адронный коллайдер наконец вновь заработал, но из-за опасений за конструкцию в режиме разгона только до семи тысяч эквивалентных масс протона (по отношению к центру масс), а не четырнадцати тысяч, как было задумано. 19 марта 2010 г. установка начала работать со столкновением пучков на этих сниженных энергиях, и в течение двух недель оба детектора начали регистрировать столкновения с соответствующей суммарной энергией.

Эта сухая хроника ничего не говорит о тех невероятно сложных технических задачах, которые приходилось решать в ЦЕРН на протяжении пятнадцати лет с того момента, когда впервые прозвучало предложение о строительстве установки. Если выглянуть из окна самолета перед посадкой в аэропорту Женевы, увидишь только слегка холмистые ухоженные поля и горы в отдалении. Если не знать заранее, то невозможно догадаться, что под этими полями находится самая сложная машина из всех, когда-либо построенных человеком. Рассмотрим некоторые характеристики установки, залегающей кое-где на глубине 175 метров под этим безмятежным пасторальным ландшафтом.

1. В туннеле шириной 3,8 метра и длиной 27 километров располагаются два параллельных кольцевых канала для пучков, которые пересекаются в четырех точках по окружности. Вдоль кольца располагаются более тысячи шестисот сверхпроводящих магнитов, большинство из которых весит более двадцати семи тонн. Туннель настолько длинен, что его кривизна почти незаметна, если посмотреть вдоль.

2. Для того чтобы обеспечивать работу магнитов при температуре менее двух градусов над абсолютным нулем, то есть при температуре ниже, чем у космического микроволнового фона в глубинах межзвездного пространства, используется 96 тонн сверхтекучего ⁴He. Всего используется 120 тонн жидкого гелия, который сперва охлаждают при помощи примерно десяти тысяч тонн жидкого азота. Для этого пришлось изготовить около сорока тысяч герметичных трубных соединений. Объем используемого гелия делает БАК крупнейшей криогенной установкой в мире.

3. Вакуум в каналах, по которым движутся пучки, по техническим требованиям должен быть более разреженным, чем вакуум открытого космоса, с которым сталкиваются астронавты при выполнении задач на внешней поверхности МКС; давление в них должно быть в десять раз ниже атмосферного давления на Луне. Наибольший объем на БАКе, где поддерживается такой вакуум, составляет девять тысяч кубических метров, что сравнимо с внутренним объемом крупного собора.

4. После разгона по туннелю в том или ином направлении протоны движутся со скоростью 0,999999991 скорости света, или всего примерно на 3 метра в секунду медленнее, чем свет. Энергия, которой обладает каждый протон при столкновении, эквивалентна энергии летящего комара, но сконцентрированной в радиальном объеме, в миллион миллионов раз меньшем размера этого комара.

5. Каждый пучок протонов складывается из 2808 отдельных сгустков, стискиваемых в точке столкновения до толщины примерно в четверть толщины человеческого волоса; в каждом сгустке насчитывается 115 миллиардов протонов. Сгустки сталкиваются между собой каждую двадцатипятимиллиардную долю секунды, и всего за секунду происходит более 600 миллионов событий – столкновений частиц.

6. Распределенная компьютерная сеть, разработанная для обработки данных с БАКа, является крупнейшей в мире. Необработанных данных, получаемых с установки за секунду, хватило бы, чтобы заполнить более тысячи терабайтных жестких дисков. Для шести миллионов миллиардов протон-протонных столкновений, проанализированных в одном только в 2012 г., было обработано более двадцати пяти тысяч терабайт данных – больше, чем содержится информации во всех когда-либо написанных книгах; для хранения этой информации потребовалась бы стопка CD-дисков около двадцати километров высотой. Для этого была создана распределенная по миру компьютерная сеть с 170 компьютерными центрами в тридцати шести странах. Когда установка работает, она производит около семисот мегабайт данных в секунду.

7. От тысячи шестисот магнитов требуется сформировать пучки достаточной интенсивности для столкновения, что эквивалентно требованию выстрелить двумя иглами с расстояния в десять километров с такой точностью, чтобы они столкнулись ровно на полпути между двумя точками стрельбы.

8. Настройка пучков настолько точна, что в расчет необходимо брать даже приливные явления, связанные с притяжением Луны и изменением ее положения над Женевой; под действием этих сил окружность БАКа ежедневно меняется на один миллиметр.

9. Чтобы сгенерировать невероятно интенсивные магнитные поля, необходимые для разгона протонных пучков, через каждый из сверхпроводящих магнитов течет ток силой около двенадцати тысяч ампер – это примерно в тысячу раз превышает ток, текущий по проводам в обычном семейном доме.

10. Кабели, из которых намотаны магнитные катушки коллайдера, имеют длину около 270 тысяч километров, что более чем в шесть раз превосходит окружность Земли. А если эти кабели распустить на отдельные жилы, то они протянулись бы до Солнца и обратно более пяти раз.

11. Полная энергия каждого пучка примерно соответствует энергии четырехсоттонного поезда, несущегося со скоростью 150 километров в час. Этой энергии хватило бы, чтобы расплавить пятьсот килограммов меди. А энергия, запасенная в сверхпроводящих магнитах, в тридцать раз превосходит эту величину.

12. Даже с учетом сверхпроводящих магнитов – а именно они позволяют сделать энергопотребление установки приемлемым – во время работы коллайдер расходует примерно столько же электричества, сколько потребляют суммарно все жители Женевы.

Но достаточно рассказывать о самой установке. Для анализа столкновений на БАКе было построено несколько различных больших детекторов. Каждый из четырех функционирующих в настоящее время по размеру примерно соответствует изрядному офисному зданию, а по сложности – крупной лаборатории. Спускаясь под землю, чтобы посмотреть на детекторы, чувствуешь себя Гулливером в Бробдингнеге. Масштабы абсолютно всех компонентов детектора потрясают. Вот фотография детектора CMS, меньшего из двух больших детекторов БАКа.

Находясь возле детектора, трудно даже целиком охватить его взглядом; в этом можно убедиться на снимке детектора и автора, сделанном с меньшего расстояния.

Сложность этих устройств почти невообразима. Такому теоретику, как я, трудно представить, как одна-единственная группа физиков, какой бы она ни была, может следить за работой этого устройства, а тем более спроектировать и построить его в точном соответствии с техническими требованиями.

Каждый из двух крупнейших детекторов, ATLAS и CMS, был построен при сотрудничестве более чем двух тысяч ученых. Более десяти тысяч ученых и инженеров из ста с лишним стран участвовали в строительстве коллайдера вместе с детекторами. Рассмотрим меньший из двух детекторов, CMS. Его размеры составляют более двадцати метров в длину, пятнадцать метров в высоту и пятнадцать – в ширину. На его сооружение пошло около 12 500 тонн стали – больше, чем на Эйфелеву башню. Когда с детектором что-то делают, две его половинки разводят на несколько метров друг от друга. И хотя они не стоят на колесах, при включении мощного магнитного поля детектора их стянуло бы вместе.

Каждый детектор состоит из миллионов составных частей, в нем есть трекеры, способные измерять траектории частиц с точностью до десятимиллионных долей метра, есть калориметры, с высокой точностью регистрирующие энергию, передаваемую частицами детектору, есть и устройства для измерения скорости частиц по их излучению, испускаемому при прохождении через детектор. В каждом столкновении рождаются сотни или даже тысячи отдельных частиц, и детектор должен отследить почти все и дать ученым возможность реконструировать каждое событие.

Физик Виктор Вайскопф, четвертый генеральный директор ЦЕРН в 1961–1966 гг., однажды сравнил большие ускорители того времени с готическими соборами средневековой Европы. В контексте ЦЕРН и БАКа это сравнение звучит особенно интересно.

Готические соборы строились на пределе, а то и за пределами технических возможностей своего времени и требовали создания новых строительных технологий и новых инструментов. Сотни или даже тысячи лучших мастеров из десятков стран возводили их на протяжении многих десятилетий. По сравнению с ними любые уже существовавшие на тот момент здания казались карликами. И весь практический смысл их сооружения состоял в том, чтобы восславить Господа.

БАК представляет собой самую сложную машину из всех когда-либо построенных человеком, и для его сооружения потребовалось разработать новые строительные технологии и новые инструменты. Чтобы создать ускоритель и работающие на нем детекторы, потребовались почти два десятилетия усилий тысяч дипломированных ученых и инженеров из более чем сотни стран, говорящих на десятках языков и происходящих из обществ, исповедующих по крайней мере столько же религий. Масштаб этого сооружения затмевает размеры всех машин, построенных до него. И весь практический смысл их сооружения состоял в том, чтобы восславить и исследовать красоту природы.

С этой точки зрения и соборы, и коллайдер представляют собой памятники лучшим, возможно, качествам человеческой цивилизации – способности и готовности придумывать и создавать объекты таких масштабов и такой сложности, что требуется сотрудничество множества отдельных людей со всего света, с целью превратить наше изумление и восхищение устройством космоса в нечто конкретное, что может в будущем улучшить жизнь человека. И коллайдеры, и соборы представляют собой несравненные по величию творения, прославляющие опыт человечества в разных областях. Тем не менее я считаю, что БАК побеждает в состязании с соборами, и его успешное строительство за два десятилетия наглядно демонстрирует, что XXI век пока не лишился культуры и воображения.

И тут мы наконец возвращаемся к тому, что привело нас к 4 июля 2012 г.

К 2011 г. БАК находился в крейсерском режиме, как выразился один из руководителей ЦЕРН. Количество данных, собранных к октябрю того года, уже в четыре миллиона раз превышало то, что было получено при первом запуске в 2010 г., и в тридцать раз – то, что было получено к началу 2011 г.

В этот период сбора данных, о которых физики мечтали сорок лет, по сообществу стали разлетаться слухи, причем многие из них исходили от самих экспериментаторов. Я работаю по совместительству в Австралийском национальном университете в Канберре, а Международная конференция по физике высоких энергий должна была состояться в июле 2012 г. в Мельбурне. Там работает много сотрудников БАКа, и во время своих визитов я постоянно слышал, как экспериментальные данные исключают все больше и больше областей из диапазона возможных масс для бозона Хиггса.

Многих экспериментаторов хлебом не корми, дай только доказать, что теоретики не правы. Так было и в этом случае. Одна участница эксперимента возбужденно сообщила мне меньше чем за полгода до той встречи, что почти весь диапазон возможных масс частицы Хиггса уже проверен и частицы не обнаружено, остался лишь небольшой участочек между 120 и 130 массами протона. Она считала, что к июлю и эту область удастся проверить и исключить. Я, как человек, не слишком веривший в существование бозона Хиггса, не расстроился при этом известии. Более того, я готовил статью, в которой объяснял, почему бозона Хиггса может и не существовать в природе.

Ситуация стала интереснее 5 апреля, поскольку энергию частиц пучка в системе центра масс на БАКе немного увеличили – до восьми тысяч энергий покоя протона. Это, естественно, означало расширение возможностей для открытия новой частицы. К середине июня было объявлено, что руководители двух главных экспериментов и генеральный директор ЦЕРН не приедут в Мельбурн, но представят результаты дистанционно в режиме телеконференции утром 4 июля в главном конференц-зале ЦЕРН – в том же помещении, где Руббиа в свое время объявил об открытии W-частиц.

4 июля я был на физическом семинаре в Аспене (штат Колорадо). Учитывая важность предстоящего заявления, физическое сообщество организовало там экран для удаленной презентации в онлайн-режиме, так что в час ночи мы все могли усесться перед экраном и наблюдать, как творится история. В темном зале Аспенского центра собрались около пятнадцати человек – по большей части физики, хотя было там и несколько журналистов, включая и Денниса Овербая из The New York Times; он знал, что ему предстоит ночная работа. Как оказалось, ночная работа предстояла и мне. Times заказал мне очерк для следующего выпуска еженедельной научной рубрики, если все пойдет, как ожидалось.

Затем началось шоу, и следующие примерно сорок пять минут докладчики от коллабораций представляли данные с обоих больших детекторов, убедительно демонстрировавшие существование новой элементарной частицы с массой около 125 масс протона. После первоначальной аварии в 2009 г. БАК и оба детектора работали безукоризненно. В первые месяцы меня и многих моих коллег поражали безупречно чистые результаты, которые выдавали детекторы по известным фоновым процессам. Так что нас не удивило, что при появлении в картине чего-то нового эти детекторы смогли это новое обнаружить, несмотря на невероятно сложную среду, в которой им приходилось работать.

Но этого мало. Новая частица была обнаружена именно в тех каналах распада, которые предсказывались для бозона Хиггса из Стандартной модели. Соотношение распадов с образованием фотонов (через промежуточные истинные кварки или W-частицы) и распадов с образованием частиц, таких как электроны (через промежуточные Z-бозоны), тоже более или менее соответствовало предсказанному, как и доля событий с образованием новой частицы в протон-протонных столкновениях. Среди миллиардов и миллиардов столкновений, проанализированных двумя детекторными коллаборациями на тот момент, было обнаружено около пятидесяти потенциальных кандидатов в бозоны Хиггса. Для более уверенной идентификации предстояло провести еще немало тестов, но, с другой стороны, если эта штука крякает, как бозон Хиггса, и плавает, как бозон Хиггса, то это, вероятно, бозон Хиггса и есть. Свидетельств в пользу этого оказалось достаточно, чтобы в октябре 2013 г. – в первый же год после официального объявления об открытии – Франсуа Энглер и Питер Хиггс были удостоены Нобелевской премии.

В феврале 2013 г. БАК закрыли, чтобы доработать установку и запустить ее, наконец, на расчетной энергии и интенсивности пучка. К последним неделям перед выключением в накопителях ЦЕРН хранилось свыше ста петабайт данных – больше информации, чем можно записать на 100 млн CD-дисков. Новые результаты продолжали поступать из анализа данных, которые не были полностью обработаны до первого официального объявления (включая и соблазнительные намеки на обнаружение возможной новой и неожиданной тяжелой частицы, в шесть раз тяжелее бозона Хиггса; эти намеки исчезли как раз ко времени отправки этой книги в печать).

Когда речь идет о настоящем открытии, чем больше у вас данных, тем лучше выглядят результаты, тогда как аномальные результаты, как правило, исчезают со временем. На этот раз все выглядело так хорошо, что было даже немного неловко. При сравнении с результатами наблюдений пяти различных предсказанных каналов распада бозона Хиггса на фотоны, Z-частицы, W-частицы, тау-частицы (самый тяжелый из известных родичей электрона) и частицы, содержащие b-кварки, предсказания Стандартной модели в отношении частицы Хиггса, без всяких дополнительных подгонок, демонстрировали поразительно хорошее совпадение.

Из распределения по углам и энергиям продуктов распада с новым, более обширным набором кандидатов на роль бозона Хиггса детекторы БАКа уже могли разобраться, действительно ли эти частицы являются скалярными; если так, они стали бы первыми замеченными в природе фундаментальными скалярными частицами. 26 марта 2015 г. группа детектора ATLAS огласила в ЦЕРН результаты, показавшие с более чем 99 %-ной достоверностью, что новая частица имеет нулевой спин и в точности нужное значение четности, чтобы быть хиггсовским скаляром. Природа показала, что не гнушается скалярными полями типа хиггсовского поля, как я, к примеру, считал. Существование столь фундаментального скаляра многое меняет в наших представлениях о том, что в природе возможно, а что нет, и ученые, включая и меня, начинают рассматривать сценарии, на которые прежде не обратили бы никакого внимания.

В сентябре 2015 г., примерно за месяц до того, как был готов первый черновик этой книги, два больших детектора ATLAS и CMS свели свои данные за 2011 и 2012 гг. воедино и впервые провели объединенное сравнение теории и экспериментальных данных. Результат, полученный после колоссального объема вычислений, целью которых был учет отдельных систематических эффектов в каждом эксперименте, для чего во внимание принималось ни много ни мало четыре тысячи двести параметров, показал с остаточной неопределенностью примерно в десять процентов, что новая частица обладает всеми параметрами, предсказанными в Стандартной модели для бозона Хиггса.

Этот простой вывод может вызвать чуть ли не разочарование, ведь за ним стоит полвека целенаправленных усилий тысяч людей – теоретиков, разработавших Стандартную модель, и тех, кто осуществлял невероятно сложные вычисления, без которых невозможно сравнить предсказания с экспериментальными данными, определить фоновые значения и т. д., и тысяч физиков-экспериментаторов, сумевших построить, испытать и запустить самую сложную из когда-либо созданных человеком машин. История всех этих людей отмечена невероятными высотами интеллектуальной смелости, годами замешательства, неудач и счастливых случайностей, соперничества и страсти, а главное, настойчивостью научного сообщества, сосредоточенного на единой цели – понять природу на ее самых фундаментальных масштабах. Как во всякой человеческой драме, в этой истории не обошлось также без зависти, упрямства и тщеславия; важнее, однако, то, что в ней действовало уникальное сообщество, построенное совершенно независимо от этнической принадлежности, языка, религии и пола. Эта история несет в себе весь драматизм лучших эпических сказаний и отражает лучшее из того, что наука может предложить современной цивилизации.

То, что природа оказывается столь добра, чтобы на самом деле использовать идеи, которые небольшая группа людей записала на бумаге под впечатлением от абстрактных идей симметрии и с использованием сложной математики квантовой теории поля, мне представляется и всегда будет представляться поистине замечательным. Трудно выразить словами ту смесь восторга и ужаса, которая охватывает тебя при мысли о том, что природа, возможно, и правда работает так, как ты предполагаешь, дописывая на бумаге последние знаки, чаще всего поздно ночью, один в своем кабинете. Полагаю, что это чувство напоминает описанную Платоном реакцию философов, которых впервые вытащили из пещеры на солнечный свет.

Открывая для себя, что природа на самом деле следует простым и элегантным правилам, интуитивно открытым духовными наследниками Платоновых философов из XX и XXI веков, чувствуешь одновременно потрясение и надежду. Такое развитие событий указывает на то, что готовность ученых строить интеллектуальные карточные домики, способные рассыпаться от легчайшей экспериментальной дрожи, не пропала даром. Это дает нам смелость и дальше полагать, что Вселенная на самых величественных своих масштабах познаваема, по поводу чего Эйнштейн однажды выразил свое искреннее изумление.

Выслушав официальное заявление об открытии частицы Хиггса 4 июля 2012 г., я записал:

Еще слишком рано судить или хотя бы полностью предвидеть, к каким изменениям в нашей картине реальности приведут открытие частицы Хиггса на БАКе или те открытия, которые, возможно, за ним последуют. Тем не менее судьба и правда покровительствуют подготовленному разуму, и теоретик, такой как я, чувствует одновременно ответственность и радость, размышляя над этими вопросами.

Может показаться, что природа на этот раз была добра к нам, возможно слишком добра. Эпическая сага, которую я здесь изложил, может еще предложить физике и физикам драматические новые вызовы – и ясно напомнить, что природа существует не для того, чтобы обеспечивать нам комфортное существование. Может быть, мы нашли то, что искали, но никто, откровенно говоря, не ожидал найти только это, и больше ничего…