Конца света не случилось
А что же произошло?
"Новая газета", № 68, 15-17.09.2008
Диалог с физиком-теоретиком о первом экспериментальном
запуске Большого адронного коллайдера
За день до годовщины террористической атаки на Америку СМИ взорвались другой, научной, сенсацией. В сердце Европы состоялся пробный запуск самого мощного из когда-либо существовавших на Земле ускорителей - Большого адронного коллайдера (LHS). И ему пророчили катастрофу, не менее ужасную, чем та, которая случилась 11 сентября 2001 года. Мол, его старт может привести к возникновению "черной дыры", в которую провалятся сначала сам коллайдер, затем Швейцария и Франция, на границе которых на глубине 100 метров и проложен его кольцевой тоннель длиною 27 км, затем Европа, затем весь земной шар, а затем, может быть, и вся Вселенная. Сенсации не случилось. Ничто никуда не провалилось.
С опасениями насчет очередного варианта конца света все ясно. Хотя пока инструмент задействовал всего одну тридцатую своей проектной мощности. Впрочем, и в день официального открытия, 21 октября, коллайдер не начнет еще работать на полную мощность. В лучшем случае в это время энергия столкновения частиц достигнет 10 тераэлектронвольт. Проектная энергия - 14 тераэлектронвольт. Первые физические результаты начнут появляться в конце этого года. Но, может, и позже. При самом оптимистическом варианте открытий можно ждать не раньше следующей весны. Впрочем, есть "оптимисты", называющие и другие сроки: первые результаты - к 2010 году, а на полный анализ полученных данных может быть потрачено две пятилетки.
Так чего же нам ждать в результате? Тут разноголосица: от открытия новых семейств элементарных частиц и обнаружения, наконец, полумифического бозона Хиггса, отвечающего за массу, до экспериментальной проверки теории Большого взрыва, в которой - объяснение происхождения нашей Вселенной, и даже до создания "машины времени". Об этом диалог с одним из авторитетных наших физиков-теоретиков.
Мой собеседник-Валерий РУБАКОВ, академик РАН, главный
научный сотрудник Института ядерных исследований РАН, профессор физического
факультета МГУ имени М. В. Ломоносова.
- Валерий Анатольевич, запуск Большого адронного коллайдера сопровождается
телекомментариями: такие события случаются раз в 100 лет; произошло нечто,
равное прорыву человека в космос...
- Ну раз в столетие - это, конечно, перебор. Мы ведь не знаем, что еще может
подарить нам наука буквально завтра на самых неожиданных направлениях. Но
событие действительно очень значительное. Такие мощные ускорители, конечно, не
каждый день вводятся в строй.
Этот коллайдер открывает нам двери в те области энергий, куда ученые еще не проникали. Мы не знаем, какая там физика, какие новые взаимодействия, новые частицы обнаружатся.
Множество есть гипотез на эту тему. Но - только гипотез. Ожидания очень большие. Но - пока ожидания. В отличие от предыдущих ускорителей представления о том, что происходит при этом масштабе высоких энергий и сверхмалых расстояний, сейчас пока, скажем так, очень спекулятивные.
Раньше делались открытия запланированные. Теоретики более
или менее представляли, что они получат от экспериментов на новых машинах,
которые тогда входили в строй. А сейчас ситуация совершенно противоположная:
разброд и шатания в теоретических умах.
- А какие из тех гипотез, что будут проверяться на LHS, представляются вам
наиболее интересными и перспективными?
- Это довольно специальный вопрос. Я могу на него ответить, но тут начнется
терминология.
- Не страшно. Давайте попробуем.
- Если отсечь гипотезы, пребывающие на крайних флангах, имеющих дело скорее с
фантастикой, есть несколько вариантов, которые кажутся правдоподобными, но при
этом исключают друг друга. Один из них - суперсимметрия. Новый тип симметрии и
соответственно новый класс элементарных частиц, которые предсказываются такой
теорией. Вариант хорошо мотивированный, но все же пока это всего лишь вариант
со своими "за" и "против".
Другая гипотеза предполагает, что частицы, которые мы
считаем элементарными, на самом деле не элементарные, а "составные" в
каком-то смысле. В каком именно - и на эту тему есть сегодня очень разные
представления. Кварки, электроны, тем более тяжелые частицы могут оказаться в
довольно нетривиальном смысле составными. Обе эти возможности из всех гипотез
мне кажутся наиболее предпочтительными. Но вы понимаете - это дело вкуса.
Будете разговаривать с другим теоретиком, он скажет вам совсем другое.
- Я беседую с вами. Какая из двух гипотез вам ближе?
- Мне в душе более интересной кажется вторая возможность. Но дело это очень
вкусовое. И все же какая бы из гипотез ни была подтверждена работой нового
коллайдера, работа эта, очевидно, станет новым значительным шагом за пределы
наших знаний о том, как устроена микрооснова нашего мира, об элементарных
частицах, о том, насколько они элементарны, как они взаимодействуют между
собой.
- Насколько это связано с анонсируемой проверкой сегодняшних гипотез о
происхождении Вселенной?
- Связано, конечно. Ведь на очень ранних стадиях эволюции Вселенной
реализовывались такие высокие температуры, что кинетические энергии тех частиц,
которые были в этой космической среде, достигали значений, сопоставимых с теми,
что будут достигнуты на LHS. Структура частиц, которые будут на нем изучены,
взаимодействие между ними, - они же, эти частицы, отвечали за то, как протекали
взаимодействия на очень ранней стадии эволюции Вселенной. Об этом идет речь.
- На первых ускорителях теоретик шел впереди, а потом...
- Тут история посложнее на самом деле. Были и незапланированные открытия. Но
вот последние лет тридцать, основываясь на том, что уже было известно,
теоретики делали предсказания. И они с блеском подтверждались. А сегодня
предсказаний великое множество. Но сам запуск коллайдера настолько большой,
дальний шаг вперед, что трудно гадать, что из этого множества станет
открытиями, а что - нет.
Те представления, которые формировались в начале 70-х годов прошлого века на основе экспериментальных фактов того времени, позволяли продвинуться в область энергий, доступную ускорителям разных поколений, вплоть до самых последних перед LHS. И все новые ускорители эти представления подтверждали. Но вот дальше продвинуться на этой базе было невозможно - тупик, стенка, предел, за который нам заглянуть без эксперимента невозможно. Новый коллайдер выводит нас за этот предел. И это будет формировать совершенно новые представления.
В 60-70-х годах была сформулирована некоторая теория, которая с блеском подтверждалась, но ничего за ее пределами не было обнаружено, несмотря на титанические усилия - сколько ускорителей было построено! Эта теория по историческим причинам называется Стандартной Моделью и работает до энергий, доступных действующим сейчас ускорителям. Но она не позволяет нам сказать, что происходит при энергиях, с которыми будет иметь дело LHS. И это, может быть, самое важное, что надо уяснить в связи с его стартом, породившим столько разных предположений - от разумных до самых фантасмагорических.
Делается большой, значительный шаг в неведомое, за пределы наших сегодняшних знаний. Вот что нам надо будет глубоко и серьезно осмыслить, когда спадет волна сопровождающей это событие внешней сенсационности со всеми ее "раз в столетие".