Бывают ли на свете чудеса

Чего нам ждать от второго запуска Большого адронного коллайдера

LONDON, ENGLAND - NOVEMBER 12:  A visitor takes a phone photograph of a large back lit image of the Large Hadron Collider (LHC) at the  Science Museum's 'Collider' exhibition on November 12, 2013 in London, England. At the exhibition, which opens to the public on November 13, 2013  visitors will see a theatre, video and sound art installation and artefacts from the LHC, providing a behind-the-scenes look at the CERN particle physics laboratory in Geneva. It touches on the discovery of the Higgs boson, or ‘God particle’, the realisation of scientist Peter Higgs’ theory.  (Photo by Peter Macdiarmid/Getty Images)
Фото: Peter Macdiarmid / Getty Images / Fotobank

12 декабря ЦЕРН сообщил, что двухлетние каникулы Большого адронного коллайдера (Large Hadron Collider) заканчиваются. Ремонт и апгрейд БАКа завершены, 27-километровый кольцевой туннель для столкновения частиц начали охлаждать до штатной температуры в 1,9 кельвина с тем, чтобы в марте, наконец, погнать по нему пучки ионов с невиданной до сих пор энергией, в два раза большей, чем до каникул, и делать «новую физику». Так что же принесет человечеству второй запуск БАКа? Каких чудес можно ожидать от этой сверхмощной установки?

Бозон Хиггса, темная материя, суперсимметрия

Задач перед учеными стоит немало. Во-первых, надо продолжать исследование частицы, ради которой, собственно, суперколлайдер и затевался — бозона Хиггса. Физикам перед самыми каникулами удалось ухватить его за хвост, и теперь надо отбивать у оппонентов, утверждающих, что это, может быть, вовсе и не тот «хиггс», а на самом деле частица, очень похожая на него, но совсем другая. Причем совершенно неясно, что лучше, на кого следует делать ставки в букмекерских конторах физики микромира — на реальный «хиггс» или на его копию, у которой, может быть, никогда не было оригинала.

Осталось также незавершенным, по словам профессора Тары Ширс (Tara Shears) из Ливерпульского университета, работающей в группе одного из детекторов БАКа, дело с пониманием Вселенной. Коллайдер, в принципе, способен объяснить, почему во Вселенной материи неизмеримо больше, чем антиматерии, если согласно теории Большого взрыва и та, и другая родились одномоментно в равных количествах. Симметрия и суперсимметрия — главные законодательные органы современной физики — такого неравенства не допускают, однако возможны нарушения их законов, которые могли бы со временем привести к сегодняшней диспропорции, и не исключено, что БАК способен эти нарушения уловить. «В ходе предыдущих экспериментов мы фиксировали намеки на то, что не все соответствует нашим ожиданиям, и мы надеемся превратить эти намеки в открытия», — заявила Ширс.

Превратить намеки в открытия БАК готов и в отношении темной материи. Версий о том, что она собой представляет, немало, и их количество прибавляется чуть ли не ежедневно. Если физики в какой-то день вдруг не услышат об окончательном раскрытии тайны этой загадочной субстанции, этот день они считают потерянным и впадают в депрессию до завтрашнего утра, однако на самом деле до сих пор непонятно, что же это за штука. Так вот, среди кандидатов на то, из чего эта темная материя состоит, есть гипотетическая суперсимметричная частица под названием нейтралино, она-то и смогла бы закрыть вопрос — если бы ее обнаружили.

Суперсимметрия — очень мощный инструмент в руках теоретиков, позволяющий объединить до сих пор необъединимое, а именно связать между собой кирпичики материи фермионы (частицы с полуцелым спином) и переносчики взаимодействий бозоны (частицы с целым спином). Согласно суперсимметричной теории, они — одно и то же, только увиденное с разных ракурсов. И главное, каждой известной частице по этой теории суперзеркала должен соответствовать суперсимметричный партнер. Правда, у пространства с такими ракурсами не три измерения, как у нас, а то ли десять, то ли одиннадцать, и людям увидеть эти добавочные измерения нет никакой возможности. Главное разочарование первых экспериментов на БАКе состояло именно в том, что никаких следов суперсимметрии обнаружено не было.

Ученые надеются — и это, пожалуй, одна из важнейших надежд, связанных со «вторым проходом» (Run 2) суперколлайдера  — что теперь при качественно новом уровне энергии столкновений им все-таки удастся обнаружить следы суперсимметричных частиц. Также есть надежда и на другие открытия, способные стать шокирующим сюрпризом.

Зачем нужны сюрпризы

Сюрприз в данном случае — ключевое слово. От этого зависит не только то, насколько правильно мы смотрим на мир (что в принципе не так уж и важно, поскольку за всю историю человечества мы никогда не смотрели на него «правильно» — можно и еще немного потерпеть), но и само дальнейшее существование физики высоких энергий.

Так называемая Стандартная модель, описывающая сегодня законы мира, теоретически оказалась настолько хороша и убедительна, что все физическое сообщество приняло ее за истину, не дожидаясь экспериментального подтверждения. Такого не случалось со времен Галилея, требовавшего проверки любой теории экспериментом. То есть перед нами либо возвращение к птолемеевым временам на полтысячи лет назад, либо действительно начало «новой физики», то есть вынужденного состояния, которое вообще непонятно что такое, но что-то очень привлекательное и многообещающее.

Досконально проверить валидность сегодняшних теорий при нынешнем состоянии физического инструментария невозможно. Например, нельзя поймать более чем гипотетический гравитон, то есть вставить в уравнения еще и гравитацию, поскольку для этого нужны ускорители на пятнадцать порядков более мощные, чем Большой адронный коллайдер. Но кое-что все же нам хоть и с большим трудом, но доступно. В частности — зарегистрировать распад бозона Хиггса, тем самым окончательно доказав справедливость Стандартной модели. Чтобы разгадывать другие тайны мира, потребуются еще более мощные и, соответственно, более дорогие машины, на создание которых нужно изыскивать средства.

Если БАК сделает то, ради чего был создан, то есть, остановившись на бозоне Хиггса, никаких особенных сюрпризов миру не преподнесет — то дело швах. Мир, поднатужив свои международные усилия, выложил чуть не десять миллиардов долларов на строительство БАКа, самой крупной и самой дорогой за всю историю физики экспериментальной установки, подарил, можно сказать, физикам их чаемый бозон, но, простите, с чего он должен раскошеливаться и дальше? То есть раскошелиться-то он, может быть, и может, но на то нужны серьезные основания, мир нужно уговорить на очередное опустошение кошелька. И ничем, кроме совершенно неожиданных, непонятных и переворачивающих все с головы на ноги открытий, то есть тех самых сюрпризов, на него, пожалуй, и не подействуешь.

В общем, если БАК ограничится только обнаружением бозона Хиггса, на физике высоких энергий можно будет поставить крест. Вот причина, по которой ученые, если не считать естественного научного любопытства, с таким нетерпением ждут новых и неожиданных открытий от «второго прохода» женевского суперколлайдера.

Правда, БАК сделал еще одно, мало кем замеченное, открытие — он доказал, что чудес на свете не бывает. Если читатель помнит, строительство этого коллайдера сопровождалось целой серией поломок, аварий и прочих обстоятельств, затягивающих сроки сдачи объекта. Из главных назовем пожар сверхпроводящего магнита летом 2007 года, отложивший запуск БАКа на целых 12 месяцев. Спустя всего несколько дней после торжественного пуска коллайдера осенью 2008-го плохая пайка привела к нагреву гелия, уже охлажденного почти до абсолютного нуля, его выбросу в туннель и сильному повреждению всего, что только можно повредить, что задержало реализацию одного из самых амбициозных международных проектов еще на год. Но, как говорится, человек сильнее механизма, особенно человек, ответственный за освоение миллиардов евро. Человек поднапрягся, и все пошло по плану, хотя и со сбоями, из которых самый смешной и загадочный — эпизод с французским багетом, устроившим очень неприятное, но по срокам сдачи не слишком серьезное замыкание. Там, где этот багет обнаружили, его никак не могло быть, и решили, что просто птичка его украла, а потом, пролетая над кольцом строящегося суперколлайдера, не удержала в клюве и уронила прямиком вниз. Весьма таинственная история.

Доказательство возможности чуда

Все эти эпизоды заставили журналистов вспомнить статью двух физиков-теоретиков — японца Масао Ниномия (Masao Ninomiya) из Института Юкавы в Киото и датчанина Хольгера Бека Нильсена (Holger Bech Nielsen) из Института Нильса Бора в Копенгагене, опубликованную в июле 2007 года, еще до самых главных поломок. В ней говорилось о том, что бозон Хиггса открыть нельзя, потому что большой поток таких бозонов противоречит законам природы, и природа позаботится о том, чтобы этого не случилось.

Для российских любителей научной фантастики предсказания этой японо-скандинавской пары оказались настоящим откровением — в том смысле, что они чуть не до буквы совпали с тем, что было когда-то описано в романе братьев Стругацких «За миллиард лет до конца света». Там некий теоретик пытался написать свою теорию, но ему все время что-то мешало — а потом стало понятно, что мешает мироздание, потому что эту теорию создавать запрещено законом природы. Физическое сообщество предпочло не обращать внимания на данную гипотезу, как не обращают внимания на непристойный звук, изданный на светском приеме. Хотя ее авторы — вполне серьезные исследователи (а Хольгер Нильсен вообще считается одним из отцов популярной сегодня теории струн), их работа была воспринята как нечто из цикла «физики шутят».

Автор данных строк заинтересовался, какая доля шутки содержится в этой «шутке», и связался с профессором Нильсеном. Выяснилось: а) что все вполне серьезно, что шуткой здесь и не пахнет; б) что ученый никогда не читал «работу» братьев Стругацких и со своим японским коллегой пришел к их идее независимо.

Суть теории, названной ее авторами Моделью законов природы с чудесами (причем под «чудесами» здесь понимались события, противоречащие законам природы), вкратце такова. Некоторые события из разряда «чудес» в принципе могут происходить, но природа устроена так, чтобы этих событий все-таки не случалось, потому что в будущем они могут привести к ситуации, не позволительной с точки зрения законов природы. Поэтому этим событиям что-нибудь да препятствует — упавшее дерево, экономический кризис, смерть в ДТП или выигрыш в лотерею. Словом, что угодно, хотя бы даже сущая ерунда наподобие плохой пайки, лишь бы только не произошло «чуда» — в данном случае обнаружения физиками бозона Хиггса.

«Это нормальная физическая модель, которая не противоречит ничему из того, что мы знаем о мире. Конечно, это не установленная физика, это модель, то есть то, что может быть, а может и не быть, и если когда-нибудь церновский коллайдер все-таки запустят, это будет означать, что модель с большой вероятностью неверна», — сказал Нильсен.

Как мы знаем, церновский коллайдер был все же запущен, искомый бозон с большой вероятностью обнаружен, а, стало быть, и «теория чудес» с такой же большой вероятностью неверна. Чудес, за которыми природа должна следить из своего будущего, не бывает. Блистательно доказав этот тезис своим бозоном, ученые остались наедине с одной-единственной перспективой — изо всех сил надеяться на то, что объявленная ими «новая физика» все-таки преподнесет человечеству чудеса на обновленном суперколлайдере. Те чудеса, которые природой все-таки не запрещены.

подписатьсяОбсудить
00:03 29 сентября 2016

Во всю дурь

Как метамфетамин стал залогом побед гитлеровской Германии
00:01 19 сентября 2016
Готовящаяся к вспышке звезда Эта Киля в центре туманности Гомункул

Яркая смерть

Когда вспышка сверхновой уничтожит жизнь на Земле
Патруль на границеЯдерное обострение
Индия и Пакистан на пути к войне
«Роль России и США в Сирии сильно преувеличивают»
Василий Кузнецов о происходящем в Сирии и других странах Ближнего Востока
U.S. based cleric Fethullah Gulen at his home in Saylorsburg, Pennsylvania, U.S. July 29, 2016. REUTERS/Charles MostollerГидра Гюлена
Кого Эрдоган считает своим главным политическим противником
uly 25, 2016 - Philadelphia, Pennsylvania, U.S - The March For Our Lives heads down Broad St. towards the Democratic National Convention at the Wells Fargo Center. The march is in protest to the nomination of Hillary Clinton at the DNC and is made up of a coalition of Green Party activists, Bernie Sanders supporters, anarchists, socialists, and othersДругой альтернативы нет
Что предлагают независимые кандидаты в президенты США
Цели ясны, задачи поставлены
В Нидерландах определились с тем, где искать виновных в гибели «Боинга»
Узнать за 60 секунд
Как новые технологии видеонаблюдения помогают ловить террористов
Сергей Нарышкин Пятый куратор
Станет ли Сергей Нарышкин последним руководителем СВР
Сотрудники Центра профилактики правонарушений и оперативный отряд «Офицеров России» перекрыли вход в московский Центр фотографии имени братьев Люмьер на фотовыставку «Джок Стерджес. Без смущения».Союз меча и пиара
Чем известны заблокировавшие в Москве выставку Стерджеса «Офицеры России»
Rostov's Sardar Azmoun reacts leaving a pithc after the Champions League Group D soccer match between Rostov and PSV Eindhoven, in Rostov-on-Don, Southern Russia, Wednesday, Sept. 28, 2016. (AP Photo/Str)Дон, банан
Какое наказание грозит «Ростову» за расистскую выходку болельщиков
День за дном
Российские ЦСКА и «Ростов» после второго тура ЛЧ оказались на последних местах
Сэм ЭллардайсСтрасти по четвертой власти
Как журналисты уволили главного тренера футбольной сборной Англии
Кубок мира. Канада — Европа. Видеотрансляция «Ленты.ру»
Европейцам необходимо побеждать, чтобы сохранить шансы на титул
Не хочу учиться
11 показательных фильмов о детской и подростковой сексуальности
Свидетели эпох
В «Гараже» открывается выставка рисунков Гойи и Эйзенштейна
В меру своей испорченности
Общественный резонанс — благо, а не зло
«Люди не видят разницы между порнографией и искусством»
Галеристы и фотографы о закрытии выставки Стерджеса
«Бурлаки прорубили здесь стенку, чтобы достать утопленника»
Алексей Иванов и Екатерина Дементьева читают «Золото бунта»
IBM PC 5150 first PC Success Story the Staff Computers 08 01 THG feature photo Theme Work Work Work square Computer workstation Computer work places Computer work PC Staff Computer Personal Computer Ur PC first Computer Model IBM PC 5150 Calculator for the Desk was at 12 08 1981 on the Market brought from Company Companies Manufacturers IBM will now 20 Years Old twenty Hardware PC Computer Calculator Old New Development Origination Success Story History Legislative history Development history Development Improvement Change Device Machine Technology for Work Office work and Games Game ComputerТолько ретро, только хардкор
Почему люди все еще любят старые компьютеры, приставки Sega и VHS-магнитофоны
В щи за тараканов
Почему съемочную группу «Ревизорро» никогда не перестанут бить
«Тут все решают эти быки в цепях»
Как живут и развлекаются жители румынского «города хакеров»
«Никто не запрещает вам поехать сделать аборт в ДНР»
Как в сети отреагировали на призыв патриарха полностью запретить аборты в России
Показ Tommy Jeans (вторая линия Tommy Hilfiger) для Urban OutfittersРеволюция отменяется?
Почему модные бренды превращаются в «дискотеку 80-х»
Любите их по-французски
Как одеваются в этом сезоне самые модные парижанки
Автохромная фотография. Cartier, Париж, 1923 годБриллианты и базубанды
В Кремле покажут богатства американских миллиардеров
Бэкстейдж показа Simonetta RavizzaГен Италии
ДНК моды формируется в Милане
Рожать нельзя помиловать
Как живет страна, где за аборт можно получить 10 лет тюрьмы
Шедевр под носом
Самые популярные фотографии Instagram за сентябрь
Джентльмен из песочницы
10 ярких поступков детей, поставивших на место знаменитостей и политиков
Богат бедняк мечтами
Фотопроект о реальности и фантазиях бездомных людей
Париж-2016
Репортаж с Парижского моторшоу: день первый
Великий увозитель
Все, что нужно знать о новом Land Rover Discovery, в 27 фотографиях
Лошади на литры
Самые вместительные машины с моторами мощностью 600 л.с. и больше
Народный успех
Как прошел первый сезон в РСКГ победителя третьего сезона «Народного пилота»
Стенка на стенку
Джоконда, покемон и Корлеоне с Чебурашкой — лучшее от уличных художников Москвы
«За годы ожидания мы выдохлись. Живем сейчас где попало»
История покупателей жилья, заселенных в недостроенные дома в Подмосковье
«Мне угрожали, обещали закатать в асфальт»
История валютной ипотечницы, которая прошла оба кризиса и ни о чем не пожалела
Что-то пошло не так
Как выглядят населенные насекомыми города, жизнь без неба и море над головой
Кто купил Америку
Десять человек, которым на самом деле принадлежат земли США