В поисках частицы Бога, или Охота на бозон Хиггса - Иэн Сэмпл

Эксперименты на ускорителе в Брукхейвенской национальной лаборатории и ЦЕРНе создали прецедент — правительство впервые потребовало от ученых ответить на вопрос, могут ли лабораторные эксперименты разрушить планету. Похожая ситуация возникла только раз в истории — в 1945 году, когда Эмиль Конопинский и Эдвард Теллер, занятые в Манхэттенском проекте, рассчитали вероятность того, что ядерные бомбы выжгут атмосферу Земли. Тогда их расчеты показали: это невозможно, по крайней мере, этого не могли сделать бомбы, имевшиеся в распоряжении людей в то время. Однако Энрико Ферми все-таки устроил тотализатор — наступит ли конец света 16 июля того года, когда на полигоне Тринити взорвут первую атомную бомбу.

Комитеты по безопасности, куда вошли ученые Брукхейвенской национальной лаборатории и ЦЕРНа, просмотрели сценарии, которые считались потенциально катастрофическими для планеты. В их число был включен и сценарий случайного создания опасных странглетов (некоторые разновидности странглетов считаются полностью безопасными), возникновение черной дыры, которая сожрет Землю в мгновение ока; создание магнитных монополей, уничтожающих атомы, и совершенно кошмарный сценарий, носящий кажущееся на первый взгляд безобидным имя “вакуумный распад”.

Ссылка Вильчека на “лед-9” отсылала к знаменитому роману Курта Воннегута “Колыбель для кошки” (1963). в котором описывается гибель мира из-за поглощения всей воды на планете альтернативной, более стабильной формой льда, случайно изобретенной военными. Твердый лед-9 создавался для того, чтобы избавиться от грязи, в которой увязали солдаты и армейские транспортные средства. Один кристаллик льда-9, брошенный в жидкую грязь, становился центром кристаллизации — зародышем, за который цеплялись окружающие молекулы воды; они замораживались, превращаясь в новую кристаллическую структуру, твердую как дерево. В отличие от обычного льда лед-9 не таял до температуры 45,8 градуса по Цельсию.

За год до выхода “Колыбели для кошки” ученые в России создали нечто подобное льду-9, и это вызвало панику. Химик Николай Федякин работал в одном из костромских институтов. Он изучал поведение воды в тонких стеклянных капиллярах. Однажды он рассматривал капилляры, наполовину заполненные водой, и заметил, что на поверхности обычной воды появились отдельные пятнышки “другой” воды. С течением времени они разрастались за счет обычной воды под ними. Измерения показали, что эта новая вода намного плотнее, чем обычная. Федякин был ошеломлен. Его опыты указывали на существование новой фазы воды, способной образовываться из обычной при контакте с ней, более того, она, эта новая, неизвестная ранее фаза, оказалась более стабильной!

Большие открытия обычно недолго остаются запертыми в стенах лабораторий. Когда поползли слухи об открытии, опыты Федякина перепроверили в Москве, там за это дело взялся крупный советский ученый Борис Дерягин. Дерягин, известный своей педантичностью и дотошностью, повторил эксперименты Федякина и пришел к тем же выводам. Он объявил об открытии “аномальной воды” — новой и ранее неизвестной фазы самой важной жизни на Земле жидкости144.

Надо отметить, что мировая научная общественность была настроена весьма скептически, но команда ученых из Бюро стандартов США опубликовала исследование, в котором подтверждались выводы россиян! Американские ученые изучили поглощение инфракрасного излучения аномальной водой и убедились, что оно отличается от поглощения обычной водой. Более того — они пошли дальше и назвали жидкость поливодой, потому что считали, что она — гель, в котором молекулы воды соединившись друг с другом, образовали полимерные цепочки и гексагональные кольца.

Казалось, поливода имеет некоторое неприятное сходство с воннегутовским льдом-9. Кое-кто из ученых думал, что она стабильнее обычной воды и плавится при более высокой температуре, чем лед. Если бы это было так и такой лед был создан и вброшен в реку, он мог бы постепенно заполимеризовать всю воду, имеющуюся на Земле. Другими словами, молекулы воды собирались бы вместе и образовывали гигантские молекулы, похожие на полимерные молекулы в пластмассах. Последствия для жизни на нашей планете были бы столь ужасными, что лучше и не думать. В октябре 1969 года журнал “Nature” опубликовал письмо читателя Ф. Донахью из Уилкс-колледжа в Пенсильвании, который потребовал от ученых подтверждения безопасности поливоды. “Последствия ошибки в этом вопросе настолько серьезны, что нас могут убедить только безусловные доказательства ее безопасности, — писал Донахью. — Я считаю, что эти полимеры — самые опасные на Земле материалы. <...>Ученым всего мира необходимо крайне осторожно обращаться с поливодой — как с самым смертоносным вирусом — до тех пор, пока ее безопасность не будет доказана”.

Несмотря на все поразительные эксперименты с поливодой, многие ученые по-прежнему не верили в ее существование. Скептики утверждали, что если более стабильная “полимерная” форма воды действительно существует, то мы, несомненно, уже давно нашли бы ее, этот гель, состоящий из вязких нитей. Великий физик Ричард Фейнман заметил по этому поводу, что за миллионы лет эволюция вывела бы тогда существо, единственным способом выживания которого было бы поглощение и выведение поливоды из организма. А за счет выделявшейся при преобразовании воды в поливоду энергии оно могло бы прекрасно существовать.

Как Фейнман и подозревал, поливода оказалась фикцией. После нескольких лет экспериментальных проверок ученые поняли, что единственное отличие поливоды от нормальной воды — количество содержащихся в ней примесей, в основном собранных со стенок стеклянных капилляров, в которых она хранилась. Вся эта история с поливодой, с момента ажиотажного открытия до довольно застенчивого закрытия, длилась всего десятилетие.

Опасения, что поливода заполимеризует все реки и океаны, быстро улетучились, но страхи по поводу всяческих экзотических трансформаций земных веществ — нет. Через несколько лет после того, как шум с поливодой затих, нобелевский лауреат американский физик китайского происхождения Цзун-Дао Ли и итальянский теоретик Джайан Карло Вик предположили, что коллайдеры частиц могли бы с такой силой столкнуть атомные ядра, что они образовали бы стабильную и невероятно плотную форму материи. Ли был так увлечен этой идеей, что предложил экспериментаторам проверить его гипотезу. Для этого только требовалось соединить два ускорителя частиц и попробовать создать некоторое количество такого вещества, направив пучки на мишени.

В Лоуренсовской национальной лаборатории (Беркли, Калифорния) решили проверить эту гипотезу и приступили к работе. Инженеры состыковали два ускорителя так, чтобы один впрыскивал атомные ядра в другой, а тот ускорял их до еще больших скоростей и обрушивал на мишени. К середине 1970-х, когда машина была готова к запуску, ученые не знали, смогут ли они создать “аномальную материю” Ли и Вика. Зато они хорошо знали, что, если ее создадут, она может оказаться опасной.

В мае 1979 года, спустя годы после того, как ускоритель “Бевалак” был запущен, но еще до того, как в нем начали разгонять такие тяжелые ионы, как ионы урана, ведущие ученые собрались в лаборатории, чтобы в обстановке секретности обсудить вопрос о том, могла ли в “Бевалаке” появиться аномально плотная материя Ли и Вика и представляет ли она опасность145. Снова замаячил на горизонте страшный сценарий льда-9. Если аномальная материя более стабильна, чем обычная, даже крошечное ее количество способно вызвать глобальные бедствия, преобразуя все вещество, с которым она вступит в контакт.

Собравшиеся эксперты, среди которых были Цзун-Дао Ли и Бернард Харви, заместитель директора отделения ядерной физики Лоуренсовской лаборатории, провели полтора дня, обсуждая вероятность катастрофического сценария — ведь если она ненулевая, необходимо срочно прекратить эксперименты на “Бевалаке”. Когда совещание подошло к концу, эксперты сошлись во мнении, что аномальная материя не представляет никакой опасности. Гораздо более сильные соударения происходили на Луне в течение миллиардов лет при бомбардировке лунной поверхности космическими лучами. Если бы при этом образовывалась аномальная материя и она была бы опасной, Луны бы уже не было. Но, поскольку с нашим спутником, кажется, все в порядке, ученые заключили, что нет причин для беспокойства и за Землю.

Исследователи и инженеры, связанные с машиной, должны были учитывать кроме глобального еще и личные риски, хотя большинство, несомненно, не верило в то, что им грозит опасность. С конца 1970-х до середины 1990-х годов США пережили серию странных терактов, направленных против ученых и сотрудников авиакомпаний. Агенты ФБР, расследующие эти взрывы, знали, что подозреваемый, которому они дали кличку Унабомбер, испытывает глубокое отвращение к новым технологиям, несущим человечеству еще неизвестные угрозы.