Когда летом 2008 года начались первые испытания Большого адронного коллайдера, я помню, мы с друзьями жарили шашлыки в Калужской губернии, и разговор невольно зашел об этом грандиозном международном проекте. Меня, как выпускника физфака, «пытали» на предмет того, что же ищут «там такого» ученые. Кто-то из друзей пошутил: «Ученые всегда ищут Бога, а находят очередную частицу». Меня поразила невероятная точность этих слов. Что бы там ни говорили, я убежден, что главной целью построения на границе Швейцарии и Франции гигантского ускорителя частиц (помимо, разумеется, освоения огромного бюджета) было продвижение в сторону так называемой «теории всего», которая объединила бы наконец в себе знания обо всех взаимодействиях. А для этого необходимо было прежде всего обнаружить бозон Хиггса, к которому накрепко приклеилось прозвище «частица Бога», частица, отвечающая за наличие массы у элементарных частиц.
У физиков вот уже несколько десятилетий одна и та же проблема. Макромир описывается общей теорией относительности (ОТО), а микромир — квантовой механикой. У обеих теорий есть пробелы, которые превращаются в гигантские бреши, как только необходимо использовать обе теории для описания одного и того же объекта (например, черных дыр). Более того, сколько ни делалось попыток создать общую теорию поля (читай — взаимодействий), ничего из этого не вышло.
В 60-х годах прошлого века с превеликим трудом научный консенсус принял так называемую Стандартную модель (СМ), описывающую посредством квантовой механики сильные, слабые и электромагнитные взаимодействия. Гравитационные взаимодействия остались за бортом и до сих пор описываются в рамках ОТО.
Это и немудрено. Во-первых, гравитационные взаимодействия слишком слабы, чтобы их экспериментально обнаружить на микроуровне, а во-вторых, нужно предъявить «агента» взаимодействия. Ведь в СМ все взаимодействия происходят посредством обмена соответствующими частицами, называемыми элементарными бозонами (частицами с целым спином и подчиняющимся статистике Бозе–Эйнштейна). Фотоны отвечают за электромагнитное взаимодействие, глюоны обеспечивают так называемое сильное взаимодействие, важное для процессов, происходящих в ядрах атомов, тяжелые W- и Z-бозоны отвечают за слабое взаимодействие, проявляющееся при процессах распада ядер и элементарных частиц. Гравитационное взаимодействие посредством гипотетического гравитона «для простоты рассмотрения» в СМ не включили, но именно это и не дает квантовой механике подружиться с макромиром.
Это не вопрос теории. В теориях как раз недостатка нет, это вопрос научного консенсуса. СМ тем не менее предсказывает наличие сверхтяжелого бозона, отвечающего за массу. Такого бозона в рамках СМ просто не может не быть, ведь когда при взаимодействиях элементарных частиц образуются новые частицы, некоторые из которых имеют ненулевую энергию покоя (для простоты — массу), а некоторые нет (например, фотон, нейтрино), какой-то бозон должен за такое распределение ответить. Это и есть теоретически предсказанная «частица Бога».
Вместе с тем точно так же, как заряд является субъектом электромагнитного взаимодействия, масса является субъектом взаимодействия гравитационного. Если то, что 4 июля обнаружили специалисты CERN, является именно бозоном Хиггса, то СМ полностью подтвердится, но в ней по-прежнему не будет места для гравитационной составляющей, так что «теория всего» не приблизится ни на один шаг.
И вот Рудольф Хойер, генеральный директор CERN, торжественно объявляет: «Мы поймали его». Что же именно «поймали» ученые на Большом адронном? Достоверно известно, что это частица с энергией покоя около 125 гигаэлектронвольт и четным спином. Оба параметра подходят бозону Хиггса. Достоверность измерения спина (квантовый аналог собственного момента импульса) — хитрая штука, требуется большое количество последовательно проведенных измерений, так что физикам еще придется попотеть, но если спин будет равен нулю, то дело в шляпе, и в шляпе этой останется дыра ровно там, где она была и до экспериментального подтверждения существования «частицы Бога». Наука останется на месте.
Однако доктор Хойер и его коллеги призывают не торопиться. Во-первых, обнаруженная частица может оказаться «самозванцем» (слова Хойера в интервью The New York Times). А во-вторых, она может оказаться только первой в ряду нескольких и даже многих частиц, которые обнаружатся при следующих экспериментах. Тогда простейшая СМ существенно усложняется, и придется искать новую непротиворечивую теорию для описания микромира. И совершенно точно снова придется обсуждать гравитон, частицу, прямо скажем, экзотическую и «опасную» для стройного здания современной физики. Если она существует, то должна перемещаться гораздо быстрее скорости света, и ОТО потребуется серьезно модифицировать.
Теперь давайте уберем серьезное выражение с лиц и попробуем пофантазировать. Если детектор ATLAS Большого адронного коллайдера зафиксировал не бозон Хиггса или если он через месяц обнаружит другой сверхтяжелый бозон, то, может быть, сотрудники CERN после изнурительной охоты на «частицу Бога» бросятся в погоню за гравитоном? А если они его обнаружат, то не это ли путь к звездам? Возможно, это и было изначальной целью физиков-ядерщиков, когда они начали постройку самого большого в мире коллайдера?
Мне могут возразить, что современная наука — это всегда война за бюджет, так что люди, зарывшие под Женевой миллиарды евро, конечно же бросятся в погоню, но только в погоню за новым финансированием, которое ой как непросто выбить в условиях финансового кризиса, и именно этим объясняются бурные аплодисменты ученых, собравшихся в Мельбурне на 36-ю международную конференцию по физике высоких энергий и смотревших веб-трансляцию из CERN. Ведь они стоя приветствовали Хойера, когда он сказал: «Это только начало».
Но хочется быть оптимистом. И немного конспирологом — Хойер и его коллеги нашли частицу, похожую на бозон Хиггса, именно для того, чтобы двигаться дальше. Это важно. Потому что миру нужно что-то еще, помимо все более навороченных гаджетов и все более комфортабельных авто.
