22 сентября 2010 года весь мир облетает весть, что на LHC обнаружено новое явление. Результат CMS привлекает всеобщее внимание, и все вдруг сходятся во мнении, что у гадкого утенка теперь чудесные перья. Кое-кому в ATLAS это совсем не по вкусу, и в эксперименте раздается ропот. На Фабиолу начинаются нападки: мол, она слишком застенчива, слишком добра и совсем распустила этих безумцев из CMS.
Однако реакция ATLAS не заставила себя долго ждать – нам наносят удар в самый неожиданный момент. Через несколько дней после того, как завершился сбор данных от столкновений протонов и начался сбор данных от столкновений ионов свинца, ATLAS представил поразительный результат: они зарегистрировали события настолько разбалансированные, что, казалось, в них нарушается принцип сохранения энергии. События, в которых, по всей видимости, энергия, вытекающая в виде струи частиц в одном направлении, не компенсировалась эквивалентным выходом энергии в другом. Чего‑то подобного и следовало, в общем‑то, ожидать, но на LHC феномен проявился с не знавшей прецедентов ясностью, и им удалось стать первыми, кто сообщил о нем. Кварк-глюонная плазма может участвовать в настолько активных взаимодействиях, что образование одной из струй оказывается заблокированным и происходят события с несбалансированным выходом энергии. Мы тоже наблюдали это явление, но в тот раз они нас опередили. Не прошло и двух месяцев, как Фабиола смогла вернуть себе контроль над ситуацией. В конце концов оба эксперимента представили новые результаты, но по итогу все увидели, что они идут впереди, а мы следуем за ними.
После этого обмена ударами мы решили, что пора выработать совместную процедуру открытия, которая и была закреплена в кратком меморандуме, подписанном обеими сторонами. Если в одном из экспериментов открывают новое явление, то, согласно договоренности, сначала о нем оповещается директор ЦЕРН, а затем предварительные результаты передаются другому эксперименту. С этого момента у последнего есть две недели, чтобы получить собственные результаты и опубликовать их одновременно с “соперником”. В противном случае первый эксперимент уходит вперед в одиночку.
И тут пошла по‑настоящему жесткая игра.
Дай пять!
Встреча в Шамони в начале февраля – старая традиция ЦЕРН, восходящая еще ко временам LEP. Это ежегодное собрание, во время которого эксперты по ускорителю и спикеры экспериментов проводят пятидневные консультации, чтобы определить все детали программы сбора данных на текущий год. Сейчас это 2011‑й. Пока мы жарко спорим в гостинице, туристы штурмуют подъемники, чтобы совершить спуск по северному склону Монблана или по южному склону Бревана. Шамони – столица горных лыж, и все здешние трассы и живописны, и сложны. Я люблю горные лыжи, и для меня мука сидеть в отеле и обсуждать эмиттанс и коллимацию пучков, когда за его стенами сияет солнце и счастливчики бегут к выбранным трассам с лыжами наперевес. Но ставка в игре слишком высока: я не могу пропустить в дискуссиях ни слова.
В зале гостиницы – примерно сотня человек. Всю неделю обсуждается вопрос, до каких значений можно повышать энергию и интенсивность столкновений. В 2010 году ускоритель хорошо себя показал при энергиях в 7 ТэВ, и знающие люди вроде Лина Эванса утверждали, что энергию можно без особых проблем довести до 9 или 10 ТэВ. Для нас, стремящихся изловить бозон Хиггса, бóльшие энергии означают и бóльшую вероятность успеха. Но Стив осторожничает, и ничто его не убеждает. В закутках новых сложных технологий таится пока много неизведанного, много рисков. Кто знает, сколько еще дефектных контактов может скрываться среди 12 тысяч прошедших предварительные тесты? Если при проведении тестов были допущены какие‑то ошибки, то нет никаких гарантий, что не произойдет нечто наподобие инцидента 2008 года. А в этом случае – пускай даже последствия окажутся менее тяжелыми – нам не уберечься от волны критики. Есть риск, что LHC будет закрыт, а нас всех отправят по домам. Последнее слово Стива подвело итог нашим спорам: мы останемся на 7 ТэВ.
Мы с Фабиолой настаивали тогда на увеличении светимости. И под конец было решено, что LHC станет собирать данные, имея в виду 5 fb-1 к 2012 году, но официальное значение на 2011 год остается только 1 fb-1. Стив всегда был слишком осторожен. Он прекрасно знал, что можно пойти значительно дальше, но не согласился бы на это и под пыткой. Разница была колоссальной, и ему это было хорошо известно. Все наши исследования показывали, что красная линия, за которой открывается реальный шанс поймать призрачный бозон Хиггса, проходит где‑то рядом с этим магическим числом. Чем быстрее нам удастся собрать эту статистику, тем лучше, но от рисков Стив уклонялся.
И потому в шутку, под конец нашей встречи в Шамони, мы нахально кричали ему в знак приветствия: “Все отлично, Стив, только дай мне пять!” Я и Стив продолжали эту игру весь год, изо дня в день, когда встречались в зале центра управления, чтобы обсудить наши планы. Это стало веселым ритуалом, который сопровождался взглядами глаза в глаза. И мы оба знали, что означает мой взгляд: “Ты дай мне 5 fb-1, а я принесу тебе бозон Хиггса”.
Ложные тревоги или эпохальные открытия?
Едва я открыл компьютер и прочитал пришедший ночью мейл, как тут же понял: меня ждет черный день. Было 22 апреля 2011 года, до Пасхи оставалось всего ничего, и мы с женой собирались отправиться на Лазурный берег. Рождественские каникулы мы провели словно в окопах, я не мог никуда выбраться даже на денек. А потом начались месяцы напряженной работы по подготовке к очередному периоду сбора данных. Я давно пообещал Лучане, что на Пасху у нас будет три дня отпуска, и даже забронировал романтический отель в Сен-Тропе: туда можно добраться всего за несколько часов… и прогноз погоды был хорошим. Но теперь я понимал, что все наши планы пошли прахом.
Ночью в научных блогах разразилась буря. Заголовок говорил сам за себя: “Появились сообщения об открытии на ATLAS бозона Хиггса”. В статьях цитировался внутренний документ, в котором якобы сообщалось о сильных сигналах распада на два фотона частицы массой 115 ГэВ. Та же самая реакция, которая в последние месяцы существования LEP породила столько надежд и столько конфликтов. Мой электронный ящик ломился от сообщений, и уже объявились первые журналисты, добивавшиеся интервью и комментариев.
Звоня в отель и отменяя бронь, я старался не думать о грустных глазах Лучаны.
А затем я начал раскручивать маховик ответных действий, которые сделали адскими наши следующие недели.
Первым делом я позвонил Фабиоле и попросил объяснить, что происходит. Но она была удивлена и озадачена не меньше моего. Речь шла не об официальном результате коллаборации. Это была работа одной из групп внутри ATLAS, действующих изолированно от других; группа создала внутренний документ, которому был дан ход до его верификации и одобрения. Кому‑то в ATLAS хотелось нанести нам удар. И это был худший из возможных сценариев.
Инициатива исходила от группы из Висконсина (США), руководимой У Сюлань, нашей старой знакомой. Сюлань – прекрасный эксперт, живой и энергичный; ее окружают исключительно одаренные молодые ученые – одним из ее студентов был Вивек; ее работоспособность практически безгранична. Родившись в Гонконге, в очень бедной семье, она уже в юности проявила выдающиеся способности и получила возможность бесплатно учиться в Вассарском колледже штата Нью-Йорк, куда принимали девочек из наиболее обеспеченных американских семей[33]. Там, среди прочих, она встретила Жаклин Бувье, которой вскоре предстояло стать госпожой Кеннеди. Окончив колледж, У Сюлань стала работать у Сэма Тинга, в группе, открывшей очарованный кварк. Возможно, причиной тому были китайские корни обоих, возможно, сходство характеров, но очень скоро она стала его верной ученицей. И “заразилась” от него настойчивостью и агрессивностью.
Как и многие из тех ученых, кто работал на LEP, Сюлань была убеждена, что слабые сигналы на уровне 115 ГэВ, зарегистрированные старым ускорителем, указывали на бозон Хиггса. Очевидно, поэтому над ее анализом довлело – или даже предопределяло его – получение ad hoc[34] сигнала любой ценой. Тот факт, что ее работа не была подтверждена другими группами, – проявление небрежности, делающей проведенные исследования уязвимыми. В таком случае ATLAS мог бы легко опровергнуть полученные результаты. Но могло случиться и так, что это был корректный и точно проведенный анализ, который нарочно держали под спудом, потому что Сюлань хотела заполучить всю славу открытия себе. А вдруг ей и впрямь удалось подобрать лучшие критерии отбора сигналов? Тогда, поколебавшись, ATLAS был бы вынужден признать ее правоту и опубликовать результаты. Ведь речь‑то бы шла о поистине эпохальном открытии. Но CMS в таком случае ждал неминуемый и близкий конец.
Реакция последовала стремительно. Исследовательская группа по распаду бозона Хиггса на два фотона – что, как предполагалось, было открыто Сюлань – собралась немедленно и трудилась в режиме нон-стоп. Вивек Шарма, который после нескольких месяцев работы в ЦЕРН поехал в Сан-Диего на день рождения своей семилетней дочери Мееры, был срочно вызван обратно. Мы создали task force[35] экспертов для более точной калибровки калориметра, все собранные к этому моменту данные подверглись ревизии, молодые исследователи получили карт-бланш на воспроизведение тех отобранных последовательностей в наших данных, которые, казалось, напоминают сигналы, полученные на ATLAS; проведение brain storm[36] всячески приветствовалось.
25 апреля Фабиола официально объявила, что проверки, проведенные на ATLAS, опровергли результат, так возбудивший мировые масс-медиа. Не было получено ни одного сигнала от распада бозона Хиггса на два фотона. Однако это сообщение меня не убедило, хотя и чуть приободрило. Сколько раз подобные официальные заявления делались только для того, чтобы снизить давление прессы и получить возможность работать спокойно! Никто не может гарантировать, что спустя несколько недель все не изменится. Мы обязаны довести до конца наши собственные проверки, а это займет еще какое‑то время.