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".
Беседовал
Ким Смирнов
15.09.2008
www.novayagazeta.ru
