Почему мы существуем? Величайшая из когда-либо рассказанных историй

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.