Текст книги "В поисках частицы Бога, или Охота на бозон Хиггса"
Автор книги: Иэн Сэмпл
сообщить о нарушении
Текущая страница: 12 (всего у книги 18 страниц)
За несколько месяцев до запланированного в ЦЕРНе выключения LEP навсегда в одном из детекторов произошел сбой, какого раньше никогда не было. Вскоре и второй детектор задергался. Ученые, работавшие на машине, почувствовали, как их сердца замерли. Эванс помнит, что произошло дальше, так четко, как будто это было вчера. “Мы загнали LEP до предела, поскольку уже готовились отключить его. И тогда все сломалось к чертовой матери”.
Глава 8
Судный день откладывается
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 139139
Этот совершенно неправдоподобный сценарий был одной из наболее диковинных идей, которые физикам пришлось рассмотреть, когда в конце XX века появились протесты по поводу безопасности коллайдеров часгиц.
[Закрыть] . 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 140140
М. Mukerjee. Little Big Bang. Scientific American. March 1999.
[Закрыть] . 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 141141
К сожалению, хотя это и объяснимо, ни редакторы “Scientific American”, ни Вильчек не смогли разыскать оригинала письма.
[Закрыть] . 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 142142
В январе 1997 года радиоактивная форма водорода, называемая тритием, была обнаружена в грунтовых водах к югу от реактора High-Flux Beam Reactor (HFBR) Брукхейвенской национальной лаборатории. Концентрация трития превышала государственные и федеральные стандарты для питьевой воды, но только в районе Брукхейвенской лаборатории. Министерство энергетики решило закрыть реактор навсегда в 1997 году, за два года до того, как разгорелся спор по поводу коллайдера РИК.
[Закрыть] . 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.
Другие средства массовой информации, разумеется, тут же с удовольствием подхватили сенсационную тему. Некоторые называли RHIC “машиной Судного дня”. Пресс-служба Брукхейвенской лаборатории не успевала отвечать на звонки. Кто-то хотел знать, не черная ли дыра, рожденная в ускорителе, сбила самолет Джона Кеннеди-младшего 143143
Robert Crease. The case of the deadly strangelets. Physics World. July 2000. P. 19-20. Крис цитирует ответ физика на этот вопрос следующим образом: “Ах, такая связь не приходила мне в голову”.
[Закрыть] . Чтобы разрядить ситуацию, Марбургер в своем заявлении напомнил, что ученые не большие безумцы, чем другие люди, и не готовы взорвать себя вместе с окружающим миром.
Все хотели услышать комментарии от Фрэнка Вильчека, но он уже уехал в Нью-Гэмпшир. “У меня там нет стационарного телефона, а мобильных телефонов в то время не существовало. Корреспонденты со всего мира осаждали меня, и приходилось ездить на машине к телефону-автомату – отвечать на их вопросы”, – говорит Вильчек.
Шум вокруг коллайдера сослужил ему не только дурную службу. Статья в “Sunday Times” обеспечила машине рекламу по всему миру. К счастью, за каждой статьей, предсказывающей конец света, шли и другие, более взвешенные и спокойные, объяснявшие публике значение экспериментов в Брукхейвене.
А между тем руководство ЦЕРНа поняло, что европейский ускоритель тоже неизбежно станет мишенью для крикливой группки людей, которые явно демонстрировали желание закрыть все существующие в мире коллайдеры частиц. Гигантской машине LEP оставался только год или около того до завершения эксперимента, и она почему-то все еще не уничтожила мир. Что расстраивало ЦЕРН больше всего, так это перспектива негативного настроя общественности в отношении Большого адронного коллайдера, которому было предназначено стать самым мощным коллайдером частиц в мире. Если его строительство будет заморожено из-за отсутствия общественной поддержки, ученые так никогда и не найдут частицы Хиггса. Множество других теорий также можно было смело выбросить на свалку – туда, где уже покоилось множество непроверенных научных идей...
Эксперименты на ускорителе в Брукхейвенской национальной лаборатории и ЦЕРНе создали прецедент – правительство впервые потребовало от ученых ответить на вопрос, могут ли лабораторные эксперименты разрушить планету. Похожая ситуация возникла только раз в истории – в 1945 году, когда Эмиль Конопинский и Эдвард Теллер, занятые в Манхэттенском проекте, рассчитали вероятность того, что ядерные бомбы выжгут атмосферу Земли. Тогда их расчеты показали: это невозможно, по крайней мере, этого не могли сделать бомбы, имевшиеся в распоряжении людей в то время. Однако Энрико Ферми все-таки устроил тотализатор – наступит ли конец света 16 июля того года, когда на полигоне Тринити взорвут первую атомную бомбу.
Комитеты по безопасности, куда вошли ученые Брукхейвенской национальной лаборатории и ЦЕРНа, просмотрели сценарии, которые считались потенциально катастрофическими для планеты. В их число был включен и сценарий случайного создания опасных странглетов (некоторые разновидности странглетов считаются полностью безопасными), возникновение черной дыры, которая сожрет Землю в мгновение ока; создание магнитных монополей, уничтожающих атомы, и совершенно кошмарный сценарий, носящий кажущееся на первый взгляд безобидным имя “вакуумный распад”.
Ссылка Вильчека на “лед-9” отсылала к знаменитому роману Курта Воннегута “Колыбель для кошки” (1963) .в котором описывается гибель мира из-за поглощения всей воды на планете альтернативной, более стабильной формой льда, случайно изобретенной военными. Твердый лед-9 создавался для того, чтобы избавиться от грязи, в которой увязали солдаты и армейские транспортные средства. Один кристаллик льда-9, брошенный в жидкую грязь, становился центром кристаллизации – зародышем, за который цеплялись окружающие молекулы воды; они замораживались, превращаясь в новую кристаллическую структуру, твердую как дерево. В отличие от обычного льда лед-9 не таял до температуры 45,8 градуса по Цельсию.
За год до выхода “Колыбели для кошки” ученые в России создали нечто подобное льду-9, и это вызвало панику. Химик Николай Федякин работал в одном из костромских институтов. Он изучал поведение воды в тонких стеклянных капиллярах. Однажды он рассматривал капилляры, наполовину заполненные водой, и заметил, что на поверхности обычной воды появились отдельные пятнышки “другой” воды. С течением времени они разрастались за счет обычной воды под ними. Измерения показали, что эта новая вода намного плотнее, чем обычная. Федякин был ошеломлен. Его опыты указывали на существование новой фазы воды, способной образовываться из обычной при контакте с ней, более того, она, эта новая, неизвестная ранее фаза, оказалась более стабильной!
Большие открытия обычно недолго остаются запертыми в стенах лабораторий. Когда поползли слухи об открытии, опыты Федякина перепроверили в Москве, там за это дело взялся крупный советский ученый Борис Дерягин. Дерягин, известный своей педантичностью и дотошностью, повторил эксперименты Федякина и пришел к тем же выводам. Он объявил об открытии “аномальной воды” – новой и ранее неизвестной фазы самой важной жизни на Земле жидкости 144144
Вся история дана в кн.: Felix Franks. Polywater. MIT Press, 1981.
[Закрыть] .
Надо отметить, что мировая научная общественность была настроена весьма скептически, но команда ученых из Бюро стандартов США опубликовала исследование, в котором подтверждались выводы россиян! Американские ученые изучили поглощение инфракрасного излучения аномальной водой и убедились, что оно отличается от поглощения обычной водой. Более того – они пошли дальше и назвали жидкость поливодой, потому что считали, что она – гель, в котором молекулы воды соединившись друг с другом, образовали полимерные цепочки и гексагональные кольца.
Казалось, поливода имеет некоторое неприятное сходство с воннегутовским льдом-9. Кое-кто из ученых думал, что она стабильнее обычной воды и плавится при более высокой температуре, чем лед. Если бы это было так и такой лед был создан и вброшен в реку, он мог бы постепенно заполимеризовать всю воду, имеющуюся на Земле. Другими словами, молекулы воды собирались бы вместе и образовывали гигантские молекулы, похожие на полимерные молекулы в пластмассах. Последствия для жизни на нашей планете были бы столь ужасными, что лучше и не думать. В октябре 1969 года журнал “Nature” опубликовал письмо читателя Ф. Донахью из Уилкс-колледжа в Пенсильвании, который потребовал от ученых подтверждения безопасности поливоды. “Последствия ошибки в этом вопросе настолько серьезны, что нас могут убедить только безусловные доказательства ее безопасности, —писал Донахью. – Я считаю, что эти полимеры —самые опасные на Земле материалы. <...>Ученым всего мира необходимо крайне осторожно обращаться с поливодой – как с самым смертоносным вирусом —до тех пор, пока ее безопасность не будет доказана”.
Несмотря на все поразительные эксперименты с поливодой, многие ученые по-прежнему не верили в ее существование. Скептики утверждали, что если более стабильная “полимерная” форма воды действительно существует, то мы, несомненно, уже давно нашли бы ее, этот гель, состоящий из вязких нитей. Великий физик Ричард Фейнман заметил по этому поводу, что за миллионы лет эволюция вывела бы тогда существо, единственным способом выживания которого было бы поглощение и выведение поливоды из организма. А за счет выделявшейся при преобразовании воды в поливоду энергии оно могло бы прекрасно существовать.
Как Фейнман и подозревал, поливода оказалась фикцией. После нескольких лет экспериментальных проверок ученые поняли, что единственное отличие поливоды от нормальной воды – количество содержащихся в ней примесей, в основном собранных со стенок стеклянных капилляров, в которых она хранилась. Вся эта история с поливодой, с момента ажиотажного открытия до довольно застенчивого закрытия, длилась всего десятилетие.
Опасения, что поливода заполимеризует все реки и океаны, быстро улетучились, но страхи по поводу всяческих экзотических трансформаций земных веществ – нет. Через несколько лет после того, как шум с поливодой затих, нобелевский лауреат американский физик китайского происхождения Цзун-Дао Ли и итальянский теоретик Джайан Карло Вик предположили, что коллайдеры частиц могли бы с такой силой столкнуть атомные ядра, что они образовали бы стабильную и невероятно плотную форму материи. Ли был так увлечен этой идеей, что предложил экспериментаторам проверить его гипотезу. Для этого только требовалось соединить два ускорителя частиц и попробовать создать некоторое количество такого вещества, направив пучки на мишени.
В Лоуренсовской национальной лаборатории (Беркли, Калифорния) решили проверить эту гипотезу и приступили к работе. Инженеры состыковали два ускорителя так, чтобы один впрыскивал атомные ядра в другой, а тот ускорял их до еще больших скоростей и обрушивал на мишени. К середине 1970-х, когда машина была готова к запуску, ученые не знали, смогут ли они создать “аномальную материю” Ли и Вика. Зато они хорошо знали, что, если ее создадут, она может оказаться опасной.
В мае 1979 года, спустя годы после того, как ускоритель “Бевалак” был запущен, но еще до того, как в нем начали разгонять такие тяжелые ионы, как ионы урана, ведущие ученые собрались в лаборатории, чтобы в обстановке секретности обсудить вопрос о том, могла ли в “Бевалаке” появиться аномально плотная материя Ли и Вика и представляет ли она опасность 145145
Joseph Kapusta. Accelerator disaster scenarios, the Unabomber, and scientific risks. Physics in Perspective, Springer, 2008.
[Закрыть] . Снова замаячил на горизонте страшный сценарий льда-9. Если аномальная материя более стабильна, чем обычная, даже крошечное ее количество способно вызвать глобальные бедствия, преобразуя все вещество, с которым она вступит в контакт.
Собравшиеся эксперты, среди которых были Цзун-Дао Ли и Бернард Харви, заместитель директора отделения ядерной физики Лоуренсовской лаборатории, провели полтора дня, обсуждая вероятность катастрофического сценария —ведь если она ненулевая, необходимо срочно прекратить эксперименты на “Бевалаке”. Когда совещание подошло к концу, эксперты сошлись во мнении, что аномальная материя не представляет никакой опасности. Гораздо более сильные соударения происходили на Луне в течение миллиардов лет при бомбардировке лунной поверхности космическими лучами. Если бы при этом образовывалась аномальная материя и она была бы опасной, Луны бы уже не было. Но, поскольку с нашим спутником, кажется, все в порядке, ученые заключили, что нет причин для беспокойства и за Землю.
Исследователи и инженеры, связанные с машиной, должны были учитывать кроме глобального еще и личные риски, хотя большинство, несомненно, не верило в то, что им грозит опасность. С конца 1970-х до середины 1990-х годов США пережили серию странных терактов, направленных против ученых и сотрудников авиакомпаний. Агенты ФБР, расследующие эти взрывы, знали, что подозреваемый, которому они дали кличку Унабомбер, испытывает глубокое отвращение к новым технологиям, несущим человечеству еще неизвестные угрозы.
За год до выключения “Бевалака” два физика, Гэри Уэстфолл из Мичиганского государственного университета и Сабул Дас Гупта из Университета Макгилла в Монреале, написали статью для журнала “Physics Today” о достижениях “Бевалака”. В статье рассказывалось и о том, как “за закрытыми дверьми проводились встречи, на которых ученые обсуждали, был ли риск катастрофы настолько серьезен, чтобы отменить эксперименты по соображениям безопасности”. И авторы добавляли: “Эксперименты в конечном итоге были проведены, и, к счастью, никакой катастрофы не случилось”.
Когда статья была опубликована, в ФБР стали опасаться, что Уэстфолл и Дас Гупта могут стать следующей мишенью для Унабомбера. Оба были включены в список потенциальных мишеней. Уэстфолл дал свое согласие на то, чтобы его почту проверяли на наличие взрывчатки. Дас Гупта от этого отказался, доверив обеспечение своей безопасности канадской почтовой службе и секретарю университета. Взрывчатку ученым так никто и не послал.
Унабомбер был арестован примерно через год. Им оказался Теодор Качинский, математик, окончивший Гарвард, позже – профессор Университета Беркли в Калифорнии. В то время он уже жил отшельником в лачуге в штате Монтана и оттуда организовывал взрывы. Его арестовали после того, как брат Качинского обнаружил знакомые стилистические особенности в восьмистраничном манифесте, опубликованном двумя крупными газетами. В этом манифесте Унабомбер задавался вопросом о том, какая мотивация была у Эдварда Теллера при разработке водородной бомбы, и предупреждал: “Технофилы совершенно безответственно отправляют нас всех в путешествие в неизвестное”.
К тому времени, как коллайдер РИК в Брукхейвенской лаборатории был готов к запуску, паника по поводу аномальной материи Ли и Вика уже прошла. Но статья Вильчека в “Scientific American” уверила людей, что теперь роль чудовища, угрожающего миру уничтожением, готовы взять на себя ненасытные мародеры-странглеты. Ученым пришла в голову идея о странглетах, когда они размышляли о том, что произойдет, если протоны и нейтроны внутри атомных ядер сдавить экстремально большим давлением. Такое могло бы случиться в природе – к примеру, в центре нейтронных звезд, которые образуются, когда обычные звезды взрываются и коллапсируют под действием собственной гравитации. Нейтронные звезды – поразительно плотные объекты: чайная ложка вещества, взятого из ядра такой звезды, может весить около 100 миллионов тонн.
Нормальные протоны и нейтроны состоят из двух видов кварков, называемых верхними и нижними кварками, но ученые подозревают, что некоторые из них при высоком давлении могут перейти в третий вид – странные кварки. Образующаяся смесь кварков называется странглетом. В 1984 году Эд Виттен, физик из Института перспективных исследований в Принстоне, которого многие полагали преемником Эйнштейна, рассчитал, что, если только странглеты будут созданы, они останутся стабильными, даже если убрать огромное давление, необходимое для их образования. Своей статьей он заронил опасения в душах читателей: окажись странглеты более стабильными, чем обычная материя, они смогут запустить сценарий типа льда-9, описанный Вильчеком!
Комиссия по безопасности в Брукхейвенской лаборатории и ЦЕРНе обнародовала подробные теоретические обоснования того, почему ни на одном коллайдере не нужно бояться образования странглетов 146146
Несколько статей и докладов по этому вопросу были крайне полезны. Вот наиболее близкие по теме: Cern LHC safety assessment group. Review of the safety of LHC collisions. Journal of Physics G, September 2008: Study of potentially dangerous events during heavy ion collisions at the LHC: Report on the LHC safety study group. Cern document, 28 February 2003. Обзор, выпущенный Брукхейвенской лабораторией, содержит детальный анализ этих вопросов. ‘Review of speculative “disaster scenarios” at RHIC’ появился в первоначальной форме 28 сентября 1999 года, а в обновленном виде – 14 июля 2000 года.
[Закрыть] . Аргументы приводились следующие: если странглеты вообще могут существовать, их трудно создать, а если их все-таки получат, то они будут нестабильны. А если им удалось бы задержаться в этом мире дольше, чем ожидалось, они почти наверняка были бы положительно заряжены и потому не смогли бы притянуть атомные ядра и поглотить их.
До сих пор от ученых поступали уверения в безопасности ускорителей, основанные только на теоретических расчетах. Гарвардские физики Шелдон Глэшоу и Ричард Уилсон сформулировали общую неудовлетворенность этим положением вещей в статье, опубликованной в “Nature” в декабре 1999 года: “Если странглеты существуют (что вполне вероятно), и если они образуют достаточно стабильные кластеры (что вряд ли), и если они заряжены отрицательно (опять вряд ли – все теории уверенно предсказывают, что их заряд положителен), и если крошечный странглет будет создан на RHIC (что чрезвычайно маловероятно), то тут как раз мы и столкнемся с серьезной проблемой. Новорожденные странглеты могут поглотить атомные ядра, начать бесконтрольно расти и в конечном счете сожрать Землю. Одних слов “вряд ли”, хоть и многократно повторенных, все равно недостаточно, чтобы умерить наши страхи перед этим вселенским бедствием”.
Дабы придать силу и убедительность своим выводам, члены Комиссии по безопасности отметили, что природа уже за нас провела эксперименты на “космическом RHIC”. Космические лучи содержат ионы металлов, мчащиеся почти со скоростью света. Они врезаются в минералы, расположенные на поверхности Луны, в астероиды и в свободно движущиеся ионы в облаках межзвездной пыли и газа. Если бы опасные странглеты легко образовывались при столкновениях, они уже существовали бы в межзвездном пространстве.
Как и панику по поводу образования в “Бевалаке” аномальной материи Ли и Вика, страхи перед вредоносными странглетами успокаивали с помощью космических аргументов. Действительно, если за 5 миллиардов лет бомбардировки космическими лучами Луна не была съедена странглетами и не превратилась в гигантский кластер аномальной материи, вряд ли столкновения на RHIC в течение пяти лет повредят Земле. Еще один довод нашелся при анализе судеб астероидов. Действительно, если бы космические лучи создавали “астероидов-убийц”, превращая их в кластеры странглетов, некоторые из них неизбежно упали бы на Солнце или другие звезды и уничтожили бы их. Но как внимательно ученые ни рассматривали видимые в телескопы 70 миллиардов триллионов звезд, никаких других способов их умирания кроме взрыва сверхновой так и не заметили – ничего похожего на поедание странглетами!
Однако ученые ЦЕРНа все-таки проделали расчеты, дабы понять, с какой вероятностью можно ждать от Большого адронного коллайдера подобного неприятного сюрприза.
Наше собственное Солнце постоянно подвергается ударам космических лучей, имеющих энергию по крайней мере не меньшую, чем энергия пучков частиц при столкновениях на БАКе. Приняв во внимание количество звезд в наблюдаемой части Вселенной, ученые оценили, что с начала существования Вселенной природа провела в 1031 раз больше экспериментов, чем предполагается провести за всю жизнь БАКа (около 20 лет). Более того, каждую секунду совокупное воздействие космических лучей на далекие звезды в 10 триллионов раз больше, чем воздействие частиц, получаемых в ускорителе.
Из всех видов катастроф, которые рассматривали ученые в Брукхейвенской лаборатории и ЦЕРНе, наибольшее внимание средств массовой информации привлекло образование черной дыры, проглатывающей нашу планету целиком. Обе группы решительно опровергли возможность такого развития событий. Чтобы создать обычную черную дыру, коллайдеру нужно сжать невообразимо большое число частиц в столь крошечный объем, чтобы гравитация заставила бы этот кластер материи самопроизвольно сколлапсировать. Но ни один из существующих ныне в мире коллайдеров (как, впрочем, и все другие, которые могут быть постронны в обозримом будущем) на такое не способен, а потому обе команды решили не тратить слишком много времени на обсуждение этого сценария.
Нужно оговориться, что, когда ученые отвергли возможность создания в ускорителе черных дыр, они предполагали, что уравнения Эйнштейна —последнее слово в теории гравитации, однако едва ли это так. В некоторых новейших теориях предполагается, что природа имеет скрытые размерности, свернутые (компактизированные) таким образом, что мы не можем их видеть. Правда, до сих пор нет свидетельств того, что мы живем в мире более четырех измерений (три пространственных плюс время), но. если дополнительные измерения все же существуют, в современных коллайдерах частиц вполне могли бы родиться микроскопические черные дыры.
Но и тогда, убеждают нас ученые, нам нечего бояться. В 1975 году кембриджский космолог Стивен Хокинг показал, что черные дыры испускают тепло. Чем меньше их размер, тем больше тепла они теряют. Согласно теории, которая допускает дополнительные измерения, черные дыры, созданные на БАКе, будут космическими крошками диаметром около 10-15 миллиметров. При таком размере они будут экстремально горячие – примерно в миллиард раз горячее, чем вещество в центре Солнца. Хорошая новость заключается в том, что эти черные дыры будут терять тепло так быстро, что в мгновение ока испарятся.
Другой сценарий потенциальной катастрофы, который, впрочем, физики легко опровергли, – создание на ускорителе магнитных монополей. По оценкам Алана Гута, эти поистине странные частицы слишком тяжелы, чтобы их можно было создать даже в самом мощном ускорителе. Самой тяжелой из когда-либо рожденных на коллайдере частиц был обнаруженный в 1995 году на “Теватроне” истинный кварк – он весит около 170 ГэВ. Магнитные монополи, если они существуют, скорее всего, тяжелее более чем в триллион раз.
Ради интереса Комиссия по безопасности ЦЕРНа проанализировала, какой ущерб магнитный монополь мог бы нанести, появись он в их ускорителе. В некоторых теориях утверждается, что магнитные монополи опасны тем, что они преобразуют протоны и нейтроны в электроны, позитроны и другие частицы – по существу, испаряют обычную материю. Однако группа ЦЕРНа подсчитала, что магнитный монополь успеет уничтожить лишь полграмма обычной материи до того, как освободившаяся при этом энергия утащит его в космос.
Во всех этих сценариях Судного дня молчаливо предполагается, что, какой бы из них ни реализовался, ничего хуже себе представить нельзя. Конечно, это верно для людей и миллионов видов живых существ, которые живут рядом с нами на Земле. Но в четвертом сценарии Судного дня ученым пришлось рассмотреть еще более трагичный сценарий, чем разрушение нашей планеты и гибель всех ее обитателей. Речь идет о вакуумном распаде, не оставляющем никакой надежды на возникновение жизни в огромных областях пространства!
Для ученого середины XVII века вакуум —это то, что получается, если приделать один из только что изобретенных тогда насосов к стеклянному сосуду и напрячь весь свой интеллект, чтобы заставить эту чертову штуку работать. Проявив упорство, естествоиспытатель мог удалить весь воздух и получить по-настоящему пустой сосуд —контейнер, полный абсолютного ничто.
Для современных ученых вакуум далеко не пуст. Он содержит множество невидимых мощных полей и связанных с ними частиц, которые постоянно появляются и умирают. В этих полях запасена энергия, которую называют энергией космического вакуума Вселенной.
