Текст книги "В поисках частицы Бога, или Охота на бозон Хиггса"
Автор книги: Иэн Сэмпл
сообщить о нарушении
Текущая страница: 13 (всего у книги 18 страниц)
Наиболее стабильное состояние Вселенной – такое, в котором она обладает минимумом энергии. Проблема в том, что ученые не знают, находится ли наша Вселенная в самом устойчивом состоянии или нет. Допустим, энергия вакуума не минимальна, тогда при некотором воздействии он может неожиданно приобрести более стабильную конфигурацию с меньшей энергией.
Вы можете наблюдать аналогичный процесс в реальности, не выходя из вашей гостиной. Когда вы гордо устанавливаете фотографию своей улыбающейся тещи (свекрови) на каминной полке, она (фотография) приобретает определенную потенциальную энергию. Гравитация спит и видит, как бы уменьшить эту энергию, сбросив фотографию вниз в камин. Все, что нужно для этого, – случайное дуновение или слабый толчок, и портрет обожаемой родственницы будет выведен из состояния равновесия и слетит с полки.
Если Вселенная находится в таком же шатком положении – а это страшно важное “если”, – энергичный толчок, при стечении определенных обстоятельств, сбросит ее с “космической каминной полки” вниз, в более стабильное состояние. Ученые из Брукхейвенской лаборатории и ЦЕРНа задались вопросом, может ли энергия, выделенная в коллайдере, например, RHIC или LHC, придать Вселенной подобный толчок? Если бы это произошло, последствия были бы чрезвычайно печальные.
Физик из Гарварда Сидни Коулман умел облекать свои мысли в яркие вербальные образы. Это именно он предложил коллегам порвать в клочья Питера Хиггса с его грандиозной идеей бозонов Хиггса на следующий день после того, как тот выступил на семинаре в Институте перспективных исследований в Принстоне в 1966 году. Коулмана очень заинтриговала перспектива существования человечества в метастабильной Вселенной, которая прекрасно функционирует до какого-то момента, но при хороших (скорее плохих) обстоятельствах может упасть в состояние с меньшей энергией.
Коулман представил, что произойдет, если в некотором уголке Вселенной энергия вакуума по той или иной причине внезапно “упадет с камина” – то есть там произойдет переход из состояния, которое только казалось устойчивым, в гораздо более стабильное. Расчеты показали, что возникший пузырь “истинного вакуума” будет расти с поразительной быстротой. Граница между ним и “ложным” вакуумом старой Вселенной будет двигаться со скоростью света!
Энергия вакуума является основой, на которой строятся законы природы. Если бы она вдруг уменьшилась, законы физики мгновенно изменились бы. Не только мы бы погибли, но и все другие живые существа на Земле. Но Коулман обнаружил и кое-что еще более ужасное. Наш старый мир заменит новая, более стабильная версия, и в этом новом мире уже не будет места для жизни.
Содержание своей одиннадцатистраничной статьи 147147
Sidney Coleman and Frank de Luccia. Gravitational effects on and of vacuum decay. Physical Review D. June. 1980.
[Закрыть] , опубликованной в 1980 году, Коулман кратко сформулировал в безусловно одном из самых поразительных абзацев, когда-либо появлявшихся в научной литературе: “Вероятность того, что мы живем в ложном вакууме, всегда была невеселой темой для размышления. Вакуумный распад явился бы завершающей экологической катастрофой; в новом вакууме возникли бы новые фундаментальные константы; после вакуумного распада не только жизнь в том виде, какой мы знаем, была бы невозможной, но также не существовала бы и знакомая нам химия. Однако ранее мы находили некое утешение в духе стоицизма; кто знает, вдруг в новом вакууме возникнут со временем если не жизнь, как мы ее представляем, то, по крайней мере, некоторые структуры, способные познать удовольствие. Однако в последнее время стало ясно – это абсолютно нереально”.
Через пару лет после публикации сногсшибательной статьи Коулмана Вильчек с коллегой Майклом Тернером попытались выяснить, находится ли наша Вселенная в самом низком энергетическом состоянии. В статье, появившейся в журнале “Nature”, они писали; “...есть небольшая вероятность того, что наш теперешний вакуум находится в метастабильном состоянии, и тем не менее Вселенная долгое время могла предпочесть именно такое подвешенное состояние. В этом случае пузырь “истинного” вакуума может зародиться где-то внутри Вселенной и без предупреждения двинуться наружу со скоростью света” 148148
Michael S. Turner and Frank Wilczek. Is our vacuum metastable. Nature, Vol. 298. 12 August 1982.
[Закрыть] .
Так как ничто не распространяется быстрее, чем свет, мы не узнаем заранее, что нас ждет космическая катастрофа. “Вы ничего не заметите. Просто исчезнете, – говорит Вильчек. – Мы все превратимся в розовый туман”.
Пусть мы никогда не узнаем, что нас убьет, но трудно подавить в себе болезненный интерес к тому, как это может произойти, и не попытаться представить, что физически случилось бы с нами и со всем вокруг нас. Одна из возможностей заключается в том, что при появлении этого страшного “нового” вакуума сильное взаимодействие, связывающее частицы друг с другом внутри атомных ядер, вдруг станет более короткодействующим —как это случается с W– и Z-бозонами при включении поля Хиггса, и тогда атомы внутри всего сущего спонтанно распадутся на части. Просто рассыплются.
Несомненно, в этой ситуации требовалось хоть какое-то утешение, и оно появилось – в следующем году, в виде заметки Мартина Риса (который позже стал королевским астрономом Британии и президентом Королевского общества) и Пита Хата, физика из Института перспективных исследований в Принстоне. И опять пример космических лучей сослужил добрую службу, избавив человечество от эсхатологических страхов 149149
Piet Hut and Martin Rees. How stable is our vacuum? Nature. Vol. 302. 7 April 1983.
[Закрыть] .
Хат и Рис, подчеркнув, что Вселенная отлично выживала с нынешним вакуумом почти 14 миллиардов лет, сделали вывод: для того чтобы произошел распад вакуума, люди должны сделать что-то более ужасное, чем то, что происходило во Вселенной за все время ее существования.
Самые энергичные столкновения частиц на Земле случаются, когда ионы космических лучей сталкиваются с ионами верхних слоев атмосферы. Авторы подсчитали, что в нашей атмосфере каждую секунду происходит около 100 миллионов столкновений с выделением большей энергии, чем в любом современном коллайдере.
Итак, говорили Хат и Рис, Вселенная не настолько хрупкая, чтобы ее можно было бы уничтожить земными коллайдерами частиц. По крайней мере, теперешними коллайдерами. Когда и если они станут в 100 раз мощнее, вопрос снова будет стоять в повестке дня, но пока мы в безопасности. “Мы можем быть абсолютно уверены, что ускорители частиц в обозримом будущем не будут представлять никакой угрозы для нашего вакуума”, – написали ученые в журнале “Nature”. Фраза вселяет оптимизм, хотя так и представляешь себе протестующих, которые лет через двадцать соберутся у ворот ЦЕРНа и будут размахивать плакатами с нацарапанными на них надписями типа: “Руки прочь от нашего вакуума!”
Но это будет не первым случаем подобных демонстраций. В середине 1990-х годов небольшая группа особо активных граждан сильно обеспокоилась тем, что ученые с помощью включенного после реконструкции коллайдера “Теватрон” “проделают дыру во Вселенной”, и, чтобы этого не случилось, стала пикетировать Фермилаб. Протест тот массовостью не отличался. Лидером демонстрантов был Пол Диксон – психолог из Гавайского университета. Он соорудил большой баннер из простыни и написал на нем, что Фермилаб – “инкубатор для следующей сверхновой”.
Эксперты по безопасности из Брукхейвенской лаборатории и ЦЕРНа и тут использовали аргумент космических лучей, который придумали Хат и Рис, чтобы обосновать неспособность коллайдеров инициировать вакуумный распад. Вопрос безопасности, безусловно, однажды встанет вновь – в будущем, когда будут построены более мощные коллайдеры 150150
В книге “Наш последний век” Мартин Рис пишет: “Хат и я пришли к выводу о том, что пустое пространство не может быть настолько хрупким, чтобы разбиться на части от экспериментов, поставленных физиками на ускорителях. Если бы это было так, то Вселенная не просуществовала бы такое длительное время, и мы бы все здесь не находились. Тем не менее, если наши ускорители станут в сто раз мощнее (что практически невозможно пока из-за финансовых трудностей, но, вероятно, произойдет, если будут разработаны новые умные конструкции), эти проблемы опять возникнут, если за это время мы не научимся благодаря новым полученным знаниям делать более определенные и более обнадеживающие прогнозы на основании чистой теории. Одна из таких умных новых конструкций называется “поле плазменного следа" (лазерного кильватерного ускорения), когда частицы ускоряются до огромных энергий на очень малых расстояниях. Если технологию доведут до совершенства, можно будет строить ускорители размером в разы меньше сегодняшних гигантов.
[Закрыть] .
Отчет по безопасности Брукхейвенской лаборатории был опубликован в сентябре 1999 года. Отнюдь не предназначенный для широкой публики, он заложил фундамент будущих отношений ученых с общественностью. Его значение, по крайней мере для Марбургера, состояло в том, что он содержал единодушные – и в подавляющем большинстве оптимистичные – выводы четырех ученых, возможно лучших экспертов в мире. Основываясь на этих выводах, Марбургер заверил общественность, что ускоритель RHIC не представляет никакой угрозы для планеты.
Уолтер Вагнер, выразивший в свое время определенные опасения по поводу черных дыр, был одним из тех, кого отчет не успокоил. Он обратился в калифорнийский суд с требованием временного запрета на работу ускорителя RHIC в Брукхейвенской лаборатории. Когда ходатайство было отклонено, Вагнер подал апелляцию. После трех таких исков суд окончательно отклонил его претензии.
Надо сказать, Вагнер – весьма неприятная личность 151151
См., например: Justin Berton. Catching rays with radiation man. East Bay Express. 27 August 2003. По данным журнала “People” (от 26 сентября 1977 года), Вагнер провел некоторое время в тюрьме.
[Закрыть] . Бывший сотрудник службы радиационной безопасности в Сан-Франциско, он частенько бродил по окрестностям, измеряя уровень радиации. Вагнер продирался сквозь кусты, чтобы проверить на радиоактивность черепицу на крышах общественных зданий. Он стучался в чужие двери и, размахивая счетчиком Гейгера, предлагал проверить кафельную плитку в ванных. На научной конференции Вагнер установил свой стенд, предупреждавший об опасном, с его точки зрения, уровне излучения в местной школе. Государственное Министерство здравоохранения посчитало его лозунги чересчур алармистскими и установило свой стенд рядом со стендом Вагнера, противопоставив свои данные вагнеровским.
Через несколько лет после попытки закрыть RHIC через суды Вагнер попытался применить такую же тактику, чтобы сорвать запуск коллайдера LHC в ЦЕРНе.
Вагнер был в числе тех немногих экстремистов, которые благодаря средствам массовой информации приобрели славу ярых противников коллайдеров. Однако следует заметить, что широкая общественность не полностью уверилась в безопасности ускорителей. Ряд опросов общественного мнения выявили обеспокоенность значимого меньшинства общества этой проблемой (правда, опросы такого рода обычно оказываются или нерепрезентативными, или в том или ином отношении ошибочными). Ну а Питер Хиггс конечно же считал, что все идеи уничтожения мира с помощью коллайдеров – сущий вздор.
К сожалению, организовать разумные общественные дебаты по вопросам безопасности коллайдеров (как и безопасности исследований в других передовых областях науки, например синтетической биологии и генетики) очень трудно. Люди, которые понимают их лучше всех, занимаются физикой ускорителей, а потому не могут избежать упреков в отстаивании корпоративных интересов. Парадоксально, но самые горластые оппоненты новой технологии часто настолько плохо информированы, что быстро начинают восприниматься, и часто заслуженно, как городские сумасшедшие. В результате вместо нормальной дискуссии возникает иллюзия диалога. Плохо информированные противники оказывают медвежью услугу людям, относящимся к проблемам безопасности с неподдельным интересом и озабоченностью, и таким образом убивают возможность беспристрастного обсуждения рисков.
Именно СМИ были виновны в создании иллюзии серьезного обсуждения вопросов безопасности коллайдеров, противопоставляя специалистов далеким от науки дилетантам. И среди серьезных ученых нашлась пара объективных критиков отчета по безопасности, составленного в Брукхейвенской лаборатории и ЦЕРНе. Однако мало кто услышал их – их доводы напечатаны лишь на страницах специальных журналов.
Джону Марбургеру было хорошо известно, что некоторые из аргументов, приведенных в докладе по безопасности Брукхейвенской лаборатории, не совсем убедительны. К примеру, тот факт, что Солнце и Луна все еще существуют, несмотря на постоянную бомбардировку космическими лучами в течение миллиардов лет, не имеет существенного значения, если катастрофические для человечества процессы в природе возможны в принципе, хоть и очень маловероятны. И это, возможно, редкая удача, что они еще не произошли.
Другая причина запутанности вопроса о безопасности заключается в том, что оценка риска, полученная Брукхейвенской лабораторией, была теоретическим верхним пределом, а его нельзя отождествлять с вероятностью того, что что-то случится. В Брукхейвенском докладе были использованы аргументы, основанные на физике космических лучей, – чтобы доказать, что шанс создания странглетов на ускорителе RHIC после его запуска в течение каждого года работы машины меньше чем два на миллиард. Поскольку машина, как ожидалось, проработает десять лет, шанс, что она уничтожит Вселенную, увеличивался до одного на 50 миллионов. Но эта цифра является бессмысленной. Она означает, что, если столкновения на RHICe похожи на те, что происходят в природе, шансы машины устроить Армагеддон никогда не превысят два на миллиард в течение года. Эта цифра может быть в триллионы и триллионы раз меньше, а мы интерпретируем ее как оценку риска, а не его верхний предел, и она воспринимается как малый, но реальный шанс того, что катастрофа произойдет.
Отсутствие доказательств как существования странглетов, так и невозможности их образования во Вселенной сделало проблему еще более запутанной. Известно, что странглетов никогда не видели в коллайдере, несмотря на то что ученые скрупулезно проверили все данные в попытках их обнаружить. Их никогда не видели в числе мчащихся сквозь пространство частиц, их не нашли ни на Луне, ни на другой планете. Не существует и строгой теории, утверждающей, что они должны существовать. Но нет и ни одной теории, опровергающей их существование. В подобной ситуации вообще осмысленный расчет риска создания в коллайдере странглетов, а затем и уничтожения ими планеты бессмыслен.
Марбургер сравнивает эту задачу с задачей об оценке риска быть съеденным неуловимым шотландским лох-несским чудовищем при нырянии в озеро Лох-Несс. Никто никогда не видел (в реальности) чудовище, и все, что нам известно из науки, приводит нас к заключению, что монстр не существует, но законы природы не исключают возможность его существования. Несмотря на полное отсутствие фактов (к счастью для туристических агентств высокогорной Шотландии), верящие в чудовище люди продолжают испытывать страх.
Некоторые оппоненты отчета по безопасности поставили под вопрос также предположение о том, что столкновения космических лучей эквивалентны столкновениям в коллайдерах. Хотя природа организует свои собственные столкновения частиц, направляя космические лучи на планеты и облака межзвездной пыли, они не те же самые, что изучают ученые на Земле. Столкновения могут различаться незначительными параметрами, но об этом трудно судить, когда теория, описывающая частицы, возникающие при столкновениях, настолько несовершенна.
Когда ионы космических лучей врезаются в Луну, их скорости близки к скорости света. Если странглеты возникнут в результате таких столкновений, они должны будут на высокой скорости проделать путь через лунную породу к ее ядру, прежде чем у них появится шанс нанести какой-то вред лунной материи. В коллайдере частицы сталкиваются лоб в лоб в вакууме, так что осколки, созданные при столкновении, движутся медленнее и не взаимодействуют с лунном породой после рождения. Может ли странглет, созданный в этих условиях, быть более опасным, чем странглет, созданный на Луне?
В Кембриджском университете физик-теоретик Адриан Кент открыто оспорил предположения, на которых основывались выводы о безопасности коллайдеров 152152
A. Kent. Problems with empirical bounds for strangelet production at RHIC.10 September 2000, arXiv: hepph/0009130; A critical look at risk assessments for global catastrophes. 10 December 2003, arXiv: hepph/0009204.
[Закрыть] . Эксперты Брукхейвенской лаборатории утверждали, что одних аргументов, основанных на аналогии с космическими лучами, достаточно, чтобы гарантировать безопасность экспериментов RHIC. Кент назвал этот довод “очень некорректным”, эксперты Брукхейвена согласились, пересмотрели свой отчет и убрали его.
Кент утверждал, что, в то время как верхний предел риска – один на 50 миллионов – может показаться низким (это примерно четверть шанса на выигрыш джекпота в лотерее Великобритании), при его расчете необходимо принимать во внимание ценность того, что стоит на кону. Если бы что-то пошло не так, как рассчитывали ученые, это могло бы не только сразу уничтожить все население в мире, насчитывавшее тогда 6,7 миллиарда, – у человечества и всех других живущих на Земле видов была бы отнята навсегда возможность возродиться в будущем!
В среде страховщиков считается, что, если есть вероятность одна на 50 миллионов убить 6,7 миллиарда человек, она может рассматриваться как эквивалент ожидания гибели 134 человек. Цифра получается путем умножения дроби, соответствующей риску, на число жизней, поставленных на карту. Конечно, ни один эксперимент, в котором ожидается такое большое количество смертей, не смог бы получить разрешения правительства. Но эксперименты на RHIC получили добро отчасти в силу того, что начальный анализ безопасности, проделанный в Брукхейвенской лаборатории, был слишком оптимистичным. “Насколько мне известно, в Брукхейвене не стали пытаться получить разрешение на эксперименты с учетом пересмотренных оценок, и, кроме того, существенно измененный вариант анализа рисков не был доведен до сведения СМИ и общественности. На мой взгляд, это неправильно”, – прокомментировал Кент.
Играя роль адвоката дьявола, Кент продолжал искать другие изъяны в рассуждениях ученых, которые они использовали, чтобы убедить всех в безопасности коллайдеров. В частности, он нашел еще один возможный сценарий бедствия, о котором никто не задумывался. Обе комиссии экспертов по безопасности утверждали, что положительно заряженные странглеты безопасны, потому что они будут отталкивать окружающие атомные ядра, а не поглощать их. Но что, если один из них умудрится найти некий способ добраться до Солнца? Оказавшись внутри Солнца, он сможет запустить катастрофический сценарий, который уничтожил бы его.
Кент утверждал, что компоненты детекторов коллайдеров могут оказаться загрязненными положительными странглетами (никто не знает, каким образом). Тогда в переработанном виде они могли бы войти в состав деталей космического корабля, который в один прекрасный день отправится на исследование космоса и в конечном итоге попадет на Солнце. Кроме того, террористы-технофилы могут добраться до каких-нибудь загрязненных материалов и угрожать отправить их в космос, если не выполнят их требований. Кент предположил, что это грозит человечеству Армагеддоном, и предупредил, что “лабораторные материалы, возможно загрязненные положительно заряженными странглетами, представляют собой потенциальную опасность, хотя и небольшую, но о ней нужно все время помнить”. При этом он признает, что любая группа террористов с деньгами и соответствующим знанием о том, как использовать такое оружие, “может реально угрожать и менее экзотической катастрофой”.
Если бы природа провела эксперименты, подобные тем, которые планируется проделать в коллайдерах, теоретические аргументы стали бы весомее. Но даже в этом ученые, не входящие в группы экспертов по безопасности, увидели логические дыры. Действительно, при оценке рисков на основе определенной теории должна приниматься во внимание вероятность того, что эта теория не точна. Если неопределенности в теории достаточно значительны, любая оценка риска на ее основе неправильна. Например, угроза появления черных дыр в ускорителе LHC, как считается, будет минимальной. Обосновывается это тем, что для того, чтобы в современных коллайдерах родилась черная дыра, нужно, чтобы гравитационное поле на микроскопических масштабах вело себя необычным образом. Однако как оно ведет себя на самом деле, пока не ясно. Если все-таки черные дыры образуются, их безвредность основывается на теории Стивена Хокинга, предсказывающей, что они будут излучать тепло и испаряться. Это еще не общепризнанная теория, и детали, конечно, могут измениться.
Перспектива того, что черные дыры могут (с очень малой вероятностью) создать проблему для коллайдера частиц, побудила ученых искать фантастические решения. Если черная дыра и родится, она будет расти очень медленно, что даст исследователям время направить катодно-лучевую трубку на это чудище и накачать ее электронами. По мере заглатывания частиц в черной дыре будет накапливаться отрицательный заряд. Тогда нужно будет изготовить ловушку в виде ящика с отрицательно заряженными металлическими стенками и поймать черную дыру в нее. Стенки будут ее отталкивать, а если создать там вакуум, она будет спокойно парить в воздухе, пока ученые не разберутся, что с ней делать дальше. Одним из вариантов может быть такой: загрузить ящик в ракету и взорвать в космосе. Ученые, придумавшие это решение, признают, что у него могут иметься недостатки...
Когда поднялась шумиха вокруг безопасности RHIC, Франческо Калоджеро предложил самый лучший способ оценки рисков 153153
F. Calogero. Might a laboratory experiment destroy the world? Interdisciplinary Science Reviews. Vol. 25. No. 3 (2000). P. 191.
[Закрыть] . Калоджеро – итальянский физик-теоретик, который провел восемь лет в должности генерального секретаря Пагуошских конференций по науке и международным отношениям. Пагуошские конференции – идеальное место для встреч ученых и чиновников из разных стран, где они могут изучать способы разрешения конфликтов и предотвращения эскалации вооружения, причем дискуссии обычно проходят в атмосфере доверия и открытости. В 1995 году Калоджеро принял Нобелевскую премию мира, присужденную совместно Пагуошскому движению и Джозефу Ротблату – физику, родившемуся в Польше и ставшему одним из ведущих сторонников ядерного разоружения.
В 2000 году Калоджеро опубликовал научный доклад, название которого звучит весьма внушительно: “Могут ли лабораторные эксперименты уничтожить планету Земля?” В нем Калоджеро предложил Брукхейвенской лаборатории пригласить две группы ученых: голубая команда занималась бы составлением объективного отчета о безопасности коллайдера, а красная команда, словно адвокат дьявола, всячески пыталась бы доказать, что эксперимент опасен. Две команды должны в конце концов достичь консенсуса и, если возможно, выработать согласованную оценку риска работы ускорителя.
Калоджеро хотелось, чтобы соревнование двух команд заложило бы основы для объективной и открытой критики, к чему, как он понял, его коллеги большой склонности отнюдь не испытывают. Такой вывод он сделал, запросив экспертные оценки безопасности Брукхейвенского коллайдера. Ответы коллег он охарактеризовал следующим образом: “Многие, а в действительности большинство из них, как мне кажется, больше озабочены реакцией СМИ на то, что они или кто-то еще скажет или напишет о безопасности, чем полной научной объективностью приведенных фактов. Их молчаливое согласие с официальной линией руководства граничит с соучастием”.
Ричард Познер – уважаемый американский судья – в своей книге 2004 года “Катастрофа: риск и ответственность” описал недостатки в оценке риска работы ускорителя RHIC. Он поднял вопрос о беспристрастности ученых, призванных судить о безопасности экспериментов, и спрашивал, какую выгоду общество вправе ожидать, допустив определенный уровень риска. Познер призывает адвокатов повысить свою научную грамотность, хотя и предупреждает, что вряд ли многие из них досконально разберутся в квантовой теории и элементарных частицах, а также в сложностях оценки рисков. Познер считает, что решение таких вопросов должно быть отдано в руки членов постоянного “Совета по оценке рисков возникновения катастрофы”, а тот бы давал красный свет проектам, влекущим “неприемлемый для выживания человечества риск”.
Какие уроки мы должны извлечь из этого? История показывает, что всегда находятся некоторые неизвестные сущности, прячущиеся в теориях ученых и грозящие концом света, а шансы случайного возникновения катастрофы почти наверняка точно никто не может оценить. В далеком прошлом эксперимент, в котором пошло что-то не так, влиял только на тех, кто участвовал в нем или находился поблизости, но это давно уже не так. Опасность, исходящая от странглетов и магнитных монополей, уже исключена из рассмотрения, но из физических теорий могут выглянуть и другие опасности. Как обществу решить, стоит ли позволить ученым провести эксперимент, имеющий минимальный риск возникновения общей катастрофы, или нет? Один из аргументов тех, кто хочет запретить коллайдеры, состоит в том, что, поскольку ускорители приносят прямую выгоду только чистой науке, мы и так слишком многое разрешили. Но это близорукий взгляд на вещи. Эксперименты в области физики высоких энергий уже дали человечеству самые разные технологии, и среди них – абсолютно революционные, такие как Всемирная паутина и лечение рака с помощью облучения ионными пучками. Когда ученые добиваются заметного прогресса в чистой науке, за этим часто следуют технологические прорывы. И в этой ситуации лучшее, на что можно надеяться, – это по-настоящему публичная дискуссия, в которой открыто обсуждаются реальные проблемы. Без этого у общества нет никаких шансов принимать обоснованные решения, и по мере развития науки такой подход становится все более актуальным.
Когда Эмиль Конопинский и Эдвард Теллер стали вычислять, может ли атомный взрыв запустить быстро распространяющуюся реакцию синтеза в атмосфере, у них было достаточно знаний о свойствах атомов воздуха, чтобы быть уверенными в полной безопасности. Их выводы утешали. Тогда их расчеты ознаменовали исторический момент: ученые впервые серьезно отнеслись к тому, что в их власти уничтожить все живое. Марбургер вспомнил этот эпизод, когда публикации в “Scientific American” вызвали всплеск волнений по поводу шансов наступления Судного дня при включении коллайдеров. “У всех на уме была аналогия с испытанием “Троицы”, первой атомной бомбы в мире, – сказал он мне. – Я хотел, чтобы Фрэнк Вильчек имел это в виду, когда писал свою статью”. Испытание “Троицы” 16 июля 1945 года в Нью-Мексико было первой демонстрацией силы ядерного оружия.
Сценарии конца света, которые рассматривали ученые в Брукхейвенской лаборатории и ЦЕРНе, могут показаться нелепыми. Представьте себе: вместо построения коллайдера, что сопряжено с некоторым трудно оцениваемым риском уничтожения мира, некий злокозненный властитель заставляет ученых построить машину для уничтожения планеты. Сначала у них возникнут споры о том, как это сделать. В конце концов последний вариант машины потребует пересмотра бюджета. И даже если она будет построена, прежде чем заработает как нужно, потребуется доработка ее конструкции. Уничтожение планеты – далеко не тривиальное дело.
Во время разговора с Фрэнком Вильчеком о сценариях конца света я подумал, не слишком ли много высокомерия в ученых, если они считают себя способными уничтожить планету, пусть даже и случайно. Его ответ был отрезвляющим: “Классическая физика была по-своему замечательна, но она не была “фантастической” в том смысле, в котором фантастична современная физика. В квантовом мире все иначе, чем в обычном. Есть огромное количество энергии, запертое в субатомных структурах вещества, и никто, опираясь на повседневный опыт, и близко не может этого представить. Назовите это высокомерием, но вполне вероятно, что, поняв все еще глубже, мы сумеем делать нечто, похожее на волшебство. На каждом этапе, по мере того как открываются и осмысляются новые явления, мы должны учитывать все возможные последствия. И тут, я думаю, нет никаких пределов, может случиться все, что угодно. Вот почему мы должны быть осторожны и ответственны”.
Суета по поводу сценариев конца света в 1999 году спровоцировала серьезные дебаты относительно роли науки, характера управления рисками и ответственности ученых перед обществом. Но уже ничто не могло отвлечь и остановить физиков в их стремлении к истине. В Фермилабе близились к завершению работы по серьезному обновлению “Теватрона”, затеянного для улучшения его технических характеристик. После переделки машина должна была приступить к своей первой серьезной охоте на бозоны Хиггса. А в ЦЕРНе коллайдеру LEP оставался всего лишь год работы до закрытия, после чего “Теватрон” становился лидером в гонке за неуловимой частицей.
Глава 9
Гордиев узел
В тот самый год, когда человечество получило представление о том, каким может быть конец света, ЦЕРН решил рискнуть. К 1999 году коллайдер LEP уже проработал десять лет. Кончились все отведенные ему сроки. Оставался лишь год до окончательного закрытия ускорителя, и руководители ЦЕРНа разрешили гонять машину в самом форсированном режиме, на который она только способна. У всех перед глазами маячила одна цель – поймать бозон Хиггса, пока не выключили рубильник.
Коллайдер уже один раз переделывали для работы на энергиях вдвое больших, чем та, на которую он был рассчитан, но и в усовершенствованном ускорителе ни в одном столкновении не обнаружилось ничего похожего на частицу Хиггса. Теперь все, что можно было сделать, – это выжимать максимум энергии из дряхлеющей машины и ждать. Если удача все-таки улыбнется ученым, то они увидят неуловимый бозон, полагали руководители ЦЕРНа.
Выжимание еще большей энергии из коллайдера, который уже и так работает на полную мощность, требует творческого подхода. При этом набор средств невелик. Имея дело с такой уникальной машиной, как LEP, нельзя просто повернуть большой переключатель в следующее положение или позвонить в энергетическую компанию и попросить, чтобы вам добавили чуточку мощности. Опять же, для таких машин не написано руководство для пользователей, полистав которое вы легко выполните нужную операцию.
Руководил работами по выведению коллайдера за конструктивный предел Патрик Жано – французский экспериментатор, поступивший на работу в ЦЕРН в 1987 году. Если в Голливуде когда-нибудь захотят снять фильм об охоте на бозон Хиггса (а о ЦЕРНе уже сняли несколько фильмов, правда весьма сомнительного качества), Жано будет находкой для киношников. Ему около сорока пяти лет, и у него есть все необходимое для супергероя – прекрасная внешность и блестящий ум. Но еще более важна его жизненная позиция. Жано – человек бескомпромиссный и страстный, и не скрывает этого.
Прежде чем попытаться увеличить мощность крупнейшей в мире машины, вы должны знать, что происходит “под капотом”. В 1999 году тем местом, куда можно было пойти и расспросить об устройстве LEP, было строение номер 874, через дорогу от главного кампуса ЦЕРНа. Там располагался мозг коллайдера – центр управления LEP. Отсюда к каждому блоку машины под землей было протянуто оптическое волокно общей длиной более 3000 километров. По нему шли сигналы к машине и обратно в диспетчерскую, где посменно дежурили бригады техников – они неотрывно наблюдали за причудливым танцем сотен тысяч сигналов, непрерывно возникавших на экранах компьютеров.
Жано провел немалую часть 1999 года в диспетчерской. Он беседовал с операторами, слушал их обсуждения, наблюдал, как они работают. Он проник в самые глубинные тайны машины. “Я собрал все сведения, какие смог, чтобы понять, как улучшить работу машины и в конце концов попробовать это сделать, – вспоминал однажды Жано в беседе, происходившей в столовой ЦЕРНа. – Директор по исследованиям поставил передо мной вполне определенную задачу: ввести LEP в режим, в котором мы могли бы обнаружить бозон Хиггса, конечно, если он там был”.
