В итоге мы приходим к тому же заключению: вблизи значения 115 ГэВ ничего нет, и дело, которое войдет в историю как Easter bump[37], может отправляться в архив. Однако же оно, хоть и здорово попортило нам нервы, имело благоприятные последствия для CMS. Группа по исследованиям распада бозона Хиггса на два фотона стала одной из самых сильных и компетентных. Ужас проиграть ATLAS соревнование заставил ее сделать за несколько недель больше, чем было сделано за много месяцев. Возникли новые идеи, были созданы новые инструменты. А главное – возникло то самое командное чувство, которое окажется востребованным совсем скоро, в тот самый момент, когда будут получены первые настоящие сигналы.
…Сюлань совершенно неожиданно вошла в мой кабинет на пятом этаже 40‑го корпуса, и я ошарашенно застыл, слушая ее извинения за случившееся. Она, которая, как и многие ее соотечественники, всегда спокойна и сдержанна, сейчас сидела передо мной в слезах. Сохранить невозмутимость мне не удалось. Я знал, что она совершила непростительную ошибку, нарушив – возможно, не желая того, возможно, из‑за амбиций – одно из важнейших правил коллабораций. Я знал, что она дорого заплатит за это, потому что окажется в сообществе ATLAS в изоляции. Возможно, будь она в CMS, я не чувствовал бы к ней жалости. Но вот она здесь, в моем кабинете, – в слезах. Никто не заставлял ее приходить, она просто осознавала, что обязана просить прощения за все те жертвы, на которые нам пришлось пойти по ее вине. И я сказал ей, что дело уже прошлое и что сейчас нам важно смотреть вперед и стараться открыть наконец эту проклятую частицу.
После Easter bump миновало всего несколько недель, и на нас обрушился новый удар. На этот раз что‑то не то было с нашими данными, но это что‑то не имело никакого отношения к бозону Хиггса. Ускоритель работал на полную катушку, Стив продолжал делать свою работу наилучшим образом: каждую неделю мы собирали больше данных, чем за весь 2010 год. Если так пойдет дальше, мы достигнем первого fb-1 уже к июню. И тут мы стали регулярно наблюдать некие любопытные события.
Это были очень чистые события, в которых в результате столкновения образовывались два электрона или два мюона, испускаемые под большими углами, – типичные события с большой поперечной энергией, предусмотренные в LHC; то, что не было предусмотрено, – так это их интенсификация в определенном отрезке масс с образованием избытка событий, своего рода пика в плотности распределения. А именно это мы и наблюдали. Вблизи 950 ГэВ, где мы не ожидали ничего особенного, вдруг появились сначала два, потом три и, наконец, четыре события, которые будто говорили нам: “Эй, вы чего медлите? Разве не видите, что мы тут?”
Я немедленно проинформировал всех в нашей коллаборации. На такие случаи (когда можно ожидать близкого открытия) у нас есть система, использующая стандартный кодекс трех цветов. Я активирую процедуру открытия оранжевым кодом, чтобы указать на возможность сигналов Новой физики. Эту возможность надо внимательно проверить, даже если тревога окажется ложной; но может случиться и так, что нам надо будет перейти на красный уровень, то есть к объявлению об открытии. В этом случае процедура предполагает активацию всей коллаборации на проверку событий, а также запуск целой серии тестов и поиск схожих событий, которые можно было бы использовать для аналогичного анализа. И тогда мы снова попадаем в фазу судорожного энтузиазма.
В данном случае события представляли собой именно то, что мы искали много лет. Это один из классических каналов распада супермассивного партнера Z-бозона – очень похожей на Z-бозон частицы, только в десять раз тяжелее, существование которой предсказывают отдельные теории экстраизмерений. Ее называют Z′, и ее открытие знаменовало бы эпохальный водораздел. Напряжение взлетело до небес. Сбор данных продолжался, подобные события мониторились в ежедневном режиме, и лучшие эксперты по электронам и мюонам оценивали в данных каждую деталь. Готовился очередной сеанс юстировки трекового детектора – для улучшения разрешения при измерении импульса мюонов. Похожие сигналы искались и в других распадах, с другими массивными аналогами известных частиц – например, с W′ и топ′. Природа могла подготовить для нас сюрприз вблизи энергии в 1 ТэВ, где мы бы открыли второе семейство частиц, подобных W-, Z-бозонам и топ-кварку, которые в Стандартной модели группируются близ уровня 100 ГэВ. Другие исследовательские группы включились в работу по полному пересмотру всех полученных данных, применяя различные критерии их отбора.
Нашему хладнокровию предстояло еще одно серьезное испытание. Все собранные данные явно подтверждали, что события представляют собой именно то, что мы думаем, сигналы продолжали усиливаться – и мы начали готовить кучу публикаций и неформально предупредили об открытии заместителя директора по науке Серджо Бертолуччи. Надо было подождать еще неделю, а потом, если ничего не изменится, провести совещание с Рольфом и Фабиолой и запустить процедуру открытия. Энтузиазм в коллаборции взлетел до небес. В успех поверили все, в том числе и самые осторожные. Молодежь разбушевалась не на шутку и даже придумала для новой частицы имя: Гвидо'.
Мне же было очень и очень не по себе. С одной стороны, я должен готовиться защищать результат, которому суждено стать сногсшибательным. Он бы ясно продемонстрировал, что мы живем во Вселенной с большим количеством измерений, и это бы навсегда поменяло нашу картину мира. Именно о таком открытии мы мечтали долгие годы. Но, с другой стороны, мне страшно. Уже случалось, что сногсшибательные результаты оборачивались в итоге простой статистической флуктуацией. Будущее CMS было одновременно чревато и триумфом, и провалом.
А потом вдруг все кончилось и интересных событий не стало: миновала одна неделя, миновала вторая… все они точно ушли в подполье. Какое‑то время мы думали, что проблема в наших триггерных цепях: мол, они начали сбоить, и потому мы не можем больше регистрировать события, – но время шло, и нам пришлось смириться. Сигнал переставал быть статистически значимым, причем чем дальше, тем больше. Я отменил оранжевый уровень тревоги и сообщил Серджо, что все вернулось к нормальности. Когда мы закончим сбор данных, на память от больших надежд на Z' нам останется малозаметная рудиментарная статистическая флуктуация на уровне 950 ГэВ. Дабы убедиться в том, что в нашей Вселенной не четыре, а шесть или десять измерений, и затем радикально изменить свой взгляд на мир, требуется время. Но мы сохранили хладнокровие и не потонули в волнах энтузиазма. Мы очень гордимся тем, как повел себя CMS.
Глава 6Необычный день рождения
Прекрасный подарок
Женева,
8 ноября 2011 г.
Когда с момента окончания run (как мы называем период “бега” ускорителя, то есть его работы) прошло несколько недель, персонал ускорителя буквально всех ошеломил. Физики и инженеры своей кропотливой работой привели LHC к такому состоянию, что всего за один день на нем производилось больше столкновений, чем за целый 2010 год. Начиная с лета, LHC стал функционировать, как швейцарские часы.
Весь 2011 год операторы выполняют совершенно фантастическую работу. Теперь в каждом сгустке по 150 млрд протонов, и тут есть чего пугаться: при такой высокой интенсивности минимальный сбой мог обернуться для ускорителя катастрофой.
Поэтому его постоянно пристально мониторят. Меры предосторожности совершенствуются день ото дня. Всякое отклонение от заданных параметров – даже самое незначительное – при диагностике детально изучается. Потребовались недели и месяцы непрерывной работы, кропотливой и методичной, выполнявшейся мелкими шажками, с небольшими, но ежедневными усовершенствованиями, с осторожными попытками мало-помалу увеличивать светимость, но в конце концов мы все‑таки добились своего.
У Стива Майрса на весь год я просил 5 fb-1, и он всегда отмалчивался. Но затем, ничего не сказав, без всяких фанфар, он вдруг дал все 6 fb-1. О таком уровне мы лишь мечтали, и теперь в наших данных стали проглядывать достойные внимания события. Мы ждали их с нетерпением; они концентрировались в области небольших масс, самой сложной, но и самой интересной для изучения. На протяжении месяцев ребята, занятые анализом, совершенствуют инструменты, улучшают разрешение, повышают эффективность и все лучше понимают процессы, влияющие на фоновые шумы. И сейчас мы можем видеть результаты этих чрезвычайных усилий. Я по очереди знакомлюсь с молодыми энтузиастами, тянущими на себе всю группу и упорно продвигающимися к цели. Мне хорошо с ними, и мы встречаемся ежедневно.
8 ноября – мой день рождения. Проходит очередное совещание одной из многих исследовательских групп по бозону Хиггса, и аналитики представляют на нем свои результаты. Именно тогда появился пик на значении 125 ГэВ. Ничего сверхъестественного, но все же что‑то. Сам по себе такой всплеск подобных событий ничего не значит. Но он находится на том самом месте, где возникло небольшое уплотнение очень редких событий, некоторые из которых были собраны другой аналитической группой.
Это он.
Я это чувствую, хотя пока и не уверен окончательно. Должно быть, так оно и происходило у наших предков, охотников-собирателей. Кому‑то из них интуиция подсказывала: вон в тех зарослях скрывается добыча. Ничто не шелохнется, кругом царит тишина, нигде нет никаких следов, но он кидает копье и убежден, что оно прилетит в цель.
Сегодня я знаю это точно: мне первому стало известно, что бозон Хиггса существует, и, думая об этом, я ощущаю легкое головокружение, делающее меня невесомым. Мы искали его долгие годы, и некоторые даже начали сомневаться в его существовании. Но вот же он, прямо здесь, в самом очевидном месте. Прятался, думая, что находится в безопасности, – ан нет!