Москва, 31 октября, 2013, 11:19 — ИА Регнум. В июне 2012 года в научных и околонаучных кругах, как и в мировых СМИ, наблюдался необычный ажиотаж. Не совсем предсказуемо по времени, но в целом вполне ожидаемо победно забили литавры и громко зазвучали фанфары. Да и как не радоваться сильно соскучившейся по великим научным открытиям публике: после долгих бесплодных поисков, экспериментально обнаружена частица Хиггса. Она же, по ироничному выражению нобелевского лауреата 1988 года Леона Ледермана, "частица бога" (god particle), хотя в первоначальном, отвергнутом редакторами варианте употреблялось выражение "проклятая частица" (goddamn particle). Но ирония кончается там, где начинаются интерес, вера и ожидания. Даже далёкому от научных проблем человеку, особенно знакомому с конспирологическим романом Дэна Брауна "Aнгелы и демоны", или смотревшему одноимённый фильм, должно быть ясно, что здесь речь идёт о чём-то необычном, чрезвычайно важном, экстраординарном. И действительно, хиггсон, по замыслу, - проточастица, недостающее звено Стандартной Модели (СМ), обеспечивающая массой другие элементарные частицы. И вот, наконец, впервые за многие годы в теории элементарных частиц, а то и в фундаментальной физике вообще, получен результат поистине мировоззренческой значимости, существенно дополняющий наши представления о мироздании, придающий им недостающую цельность и завершённость, по крайней мере в пределах СМ.

Не так, конечно, всё просто, но лучше по порядку. Вначале, с ссылками только на основные источники, попытаемся коротко представить необходимые и доступные в интернете сведения общего характера и наиболее волнующие события хиггсианской эпопеи, с тем, чтобы постараться понять, что же в действительности обнаружили учёные из ЦЕРН и за что двоим дали "нобеля".

Что такое элементарная частица

С чисто формальной точки зрения, минуя дебри философии и метафизики, это набор неких параметров, таких как масса, заряд, спин, время жизни, чётность и т.д., образующих в единстве то, что принято называть элементарной частицей. Они, эти крупицы материи, очень малы, непосредственно не наблюдаются и определяются лишь по оставляемым в измерительных приборах следам. Именно возможность измерения системы параметров частицы, или же продуктов определённых взаимодействий и распадов, является необходимым условием её идентификации. К настоящему времени, не считая несметного множества резонансных состояний, обнаружено что-то около трёх с половиной сотен подобных объектов. При этом, если стоит вопрос об идентификации пока только теоретически предсказанной частицы, недостаточно одной-единственной коллаборации, или результатов, полученных лишь в одном научном центре. Требуются подтверждения, которые в наше время нередко оборачиваются опровержениями, в других научных центрах, Только после совпадения результатов, полученных хотя бы в двух-трёх независимых коллаборациях, гипотетическая частица может приобрести статус существующей. "Не доверяй, а проверяй" - таков строгий общеизвестный императив, необходимое условие для корректной фиксации результатов в области экспериментальной физики, проводящее различимую грань между научным признанием и поспешной эврикой. В случае же поиска частицы Хиггса эксперименты, проводимые на Большом адронном коллайдере (БАК), нигде больше воспроизводиться не могут по той простой причине, что других ускорителей соизмеримой мощности в мире нет. А надо ли говорить о том, что любая монополия чревата всевозможными злоупотреблениями.

Механизм Хиггса, поле Хиггса и хиггсоны

Без малого полстолетия назад, в 1964 г. британский физик англо-шотландского происхождения Питер Хиггс (Peter Ware Higgs, 1929) предложил названный впоследствии его именем, а порой именами и других авторов, механизм спонтанного нарушения электрослабого взаимодействия, наделяющий некоторые частицы, в частности W+/- и Z0 бозоны, массой [1, 2]. Согласно предложенной Хиггсом модели, у истоков которой стоит Филип Андерсон (Philip Warren Anderson, 1923) и над которой работал ряд других авторов (Франсуа Энглер, Роберт Браут, Джеральд Гуральник, Карл Хаген, Том Киббл), частицы приобретают массу благодаря взаимодействию с так называемым полем Хиггса, квантом которого как раз и является массивный бозон Хиггса. В начальной, минимальной модели Хиггса был один нейтральный бозон, но, как водится в подобных случаях, стали друг за другом появляться расширенные модели уже с несколькими бозонами, в том числе заряженными. Словом, в конгломерате математическом моделей, претендующих на адекватное описание тех или иных сторон физической реальности, появилась группа математических конструкций, призванная заполнить бреши в СМ. Между тем, в богатой коллекции математических формализмов есть модели почти на любой вкус, в том числе и не требующие введения хиггсонов для объяснения масс частиц. Следовательно, тезис о механизме Хиггса, как о недостающем звене Стандартной модели, не является единственно возможным и может быть серьёзно оспорен выдвижением альтернативных идей.

Тем не менее, модель Хиггса, очевидно, пришлась ко двору и её не постигла участь других математических построений, оказавшихся на свалке несостоявшихся физических теорий. Сама идея проточастицы, подкреплённая не лишённой изящества математической моделью, весьма привлекательна как последний, притом краеугольный, камень в здание СМ. И теперь дело уже за малым: экспериментальным обнаружением бозона (бозонов) Хиггса, масса которых теоретически не вычисляется, но не может быть меньше 100 ГэВ. Отсюда, эффективный поиск был возможен лишь на мощных коллайдерах, а такие не сразу появились. Поэтому долгое время ничего интересного не было, но уже в новом столетии в научной печати стали регулярно появляться сообщения об экспериментах, обработка данных которых могла толковаться как отдалённый намёк на обнаружение искомых частиц. Уместно, наверно, вспомнить восточную мудрость: "Когда очень ждёшь друга, не принимай стук своего сердца за стук копыт его коня". Во всяком случае, погоня за ценным призом каждый раз оборачивалась неудачей, а нередко и конфузом. Здесь допустимы два альтернативных объяснения:

1. Хиггсоны - очередной вымысел, продукт неверного математического моделирования природы.

2. Для обнаружения хиггсонов требуются не просто мощные, а сверхмощные коллайдеры.

Первая из альтернатив, хотя и имела сторонников, большинством теоретиков отвергалась как излишне пессимистическая. А до появления БАК сверхмощным мог считаться только один коллайдер.

Теватрон

Мощность кольцевого ускорителя - синхрофазотрона, запущенного в начале 80-ых в лаборатории им. Э.Ферми (Батавия, штат Иллинойс, США), была впоследствии доведена до уровня, близкого к 1 ТэВ (1012 эВ) в каждом из встречных пучков, отсюда и название. Две большие задачи были поставлены перед работающими на Теватроне исследовательскими группами: поиск Хигсонов и проверка теории Большого взрыва. Не считая, разумеется, множества других проблем, неинтересных для неспециалистов и малозначащих для большой науки, зато чрезвычайно полезных в деле защиты диссертаций и публикации статей в рецензируемых журналах, необходимых для повышения индивидуального индекса Хирша. Проработав со значительными перерывами и постоянными модернизациями без малого три десятилетия, Теватрон не решил ни одну из двух поставленных сверхзадач и осенью 2011 года был окончательно остановлен. Учёные убеждали, просили продлить работу ускорителя хотя бы до 2014 года, с тем, чтобы успеть открыть долгожданные хиггсоны до того, как это сделают их европейские коллеги, но власти, ссылаясь на нехватку денег в условиях кризиса, были неумолимы. В кулуарах, конечно, заговорили о бесполезности Теватрона, а причину отказа в финансировании объяснили просто нежеланием и дальше кормить синекуру.

БАК

Но свято место, как известно, пусто не бывает и ещё задолго до кончины Теватрона, с конца прошлого века руководство ЦЕРН (Европейский совет ядерных исследований) инициировало работы по созданию коллайдера, превосходящего Теватрон по мощности в семь раз. Новый научный монстр, перехвативший у своего американского предшественника звание самой большой научной энергетической установки в мире, был назван Большим адронным коллайдером (Large Hadron Collider, LHC) и проектировался, строился добрый десяток лет. Длина его основного кольца - чуть менее 27 км, а потребляемая электроэнергия (180 мегаватт) достаточна для обеспечения энергией небольшого города. Расположенный с глубиной залегания от 50 до 175 метров на границе Швейцарии и Франции БАК по приблизительным оценкам обошёлся в сумму порядка 10 млрд. евро. Такие деньги на деревьях не растут и, по мнению некоторых, введение в строй дорогостоящей "научной игрушки" - непозволительная, ничем не оправданная роскошь. Над ещё не готовым коллайдером стали сгущаться тёмные тучи.

Пиар методом запугивания

Стали раздаваться всё более крепнущие голоса с требованием недопущения запуска БАК, поскольку это, дескать, может привести к вселенской катастрофе. На полном серьёзе обсуждались сценарии конца света, связанные большей частью с возникновением чёрных дыр и так называемых страпелек. Страшилка сработала: антибаковское движение, поддержанное и некоторыми учёными, приняло широкий размах. Гневно-протестующие письма напуганных граждан посыпались в различные международные инстанции, включая ООН. Нет нужды комментировать подобные сценарии конца света, достойные разве что научно-фантастических романов, не лучшего притом образца. Можно, конечно, поражаться легковерию современного человека, его предрасположенности принимать за чистую монету самые невероятные слухи и страшилки, удивляться тому, как просто манипулировать сознанием больших масс людей посредством нелепых идей и чудовищной лжи. Но с другой стороны, много ли тех, кто знает, что такое чёрная дыра, а тем более страпелька? Каждый ли физик, занимающийся решением узкопрофильных задач, способен ответить, например, на простой вопрос из фильма "Три плюс два" о разнице между пи-мезоном и мю-мезоном? По словам Спинозы, ignorantia non est argument (незнание не аргумент), но подогреваемое страхом оно может превратиться в стихию большой разрушительной силы. Успокоительные заверения о полнейшей безопасности БАК комиссии учёных, специальной созданной в связи с обеспокоенностью общественности, были фактически проигнорированы. Волна протеста нарастала и грозила вылиться в акции, способные похоронить весь проект.

Но к радости многотысячного коллектива ЦЕРН в сентябре 2008 г. коллайдер был официально запущен и ничего страшного не произошло ни тогда, ни позже. Правда, в ноябре 2009 года имел место из ряда вон выходящий инцидент, свидетельствующий, впрочем, не об угрозе БАКа для окружающей среды, а о уязвимости его самого по отношению к непредвиденным внешним воздействиям. Над немногими приборами, находящимися не под, а на земле, пролетала птичка с сухариком в клюве и с непостижимой точностью уронила его так, что пришлось приостановить работу коллайдера на несколько дней. Можно в шутку предположить, что не простая то была птичка, а снабжённый сверхточным оружием, замаскированный под птицу новейшей конструкции дрон, посланный из-за океана с целью напакостить европейцам, превзошедших в своей гигантомании самих американцев. Впрочем, у БАК есть враги и под землей: грызуны и насекомые, так что впору держать в штате обслуживающих коллайдер служащих отгонятеля птиц, крысолова и повелителя блох.

Возвращаясь к истории о конце света в связи с существованием сверхмощного научного прибора, следует сказать, что страсти понемногу улеглись. Даже самым панически настроенным и упёртым противникам ускорителя становилось понемногу понятно, что он не более опасен для окружения, чем, допустим, плюшевый медвежонок. Страхи улетучились, запуганная часть человечества вздохнула с облегчением, а живой интерес к БАК остался и кошмарная страшилка обернулась великолепным пиаром, о котором можно только мечтать. Многие, кому раньше не было дела до физики элементарных частиц и науки вообще, узнали о существовании чудо-прибора, позволяющего заглянуть вглубь природы, и стали жадно ловить все связанные с ним новости.

Публику, но прежде всего не склонных, особенно в эпоху кризиса, швыряться деньгами спонсоров, разочаровывать и долго держать в напряжённом ожидании никак нельзя. В противном случае финансы, до поры до времени щедро выделяемые на поддержание проекта, становятся "нерационально используемыми деньгами налогоплательщиков", и тогда БАК ждёт печальная судьба не оправдавших надежд Теватрона. Словом, необходимы великие свершения - реальные, или мнимые. С верификацией теории Большого взрыва вряд ли может что-нибудь получиться. Энергия разгоняемых в ускорителе частиц на много десятков порядков меньше той, что по предположению была в момент взрыва. Можно, конечно, делать выводы на основе следствий Большого взрыва, но эхо ранней Вселенной куда лучше улавливается и исследуется современными аппаратами в космосе, чем ускорителями под землей. Ну, а время от времени мелькавшие в печати сообщения о наблюдаемых в экспериментах коллайдера малоизвестных, таинственных явлениях никого удовлетворить не могли. Это совсем не то, нужны грандиозные достижения. Клич "даешь частицу Хиггса, частицу Бога" звучит все громче и требовательнее и не может не быть услышан руководством проекта.

И вот, 4 июля 2012 года, на научном семинаре ЦЕРН в Мельбурне, в присутствии многочисленных представителей прессы, специально приглашенного на это мероприятие Питера Хиггса, а также соавторов хиггсианы Хагена, Энглера и Гуральника, были оглашены предварительные результаты, полученные двумя группами исследователей. В осторожно составленном пресс-релизе, с горячим пафосом, но в достаточно обтекаемых выражениях сказано об обнаружении в области 125-126 ГэВ некоей частицы, совместимой (consistent) с бозоном Хиггса. Причём, для большей определенности, по словам директора ЦЕРН, необходимы дополнительные исследования и более полная статистика (The discovery of a particle consistent with the Higgs boson opens the way to more detailed studies, requiring larger statistics, which will pin down the new particle's properties [3]). Набор параметров частицы, необходимый для её идентификации, оказывается не выявлен, но есть зато consistence с массой то ли бозона минимальной модели Хиггса, то ли с массами бозонов расширенных моделей. Но что должны подумать многочисленные журналисты, присутствующие на подобном мероприятии, больше напоминающем презентацию, организованную в традициях шоу-бизнеса. Наверно, что-то вроде этого: "Осторожничают, как это принято у них, яйцеголовые. Частица Хиггса, похоже, действительно найдена. Иначе, зачем столько шума и не случайно же позвали старину Хиггса с компанией". Стоит ли теперь удивляться тому, что осторожное consistent пресс-релиза трансформировалось во многих мировых СМИ в победное - "частица Хиггса открыта!".

Начало положено, но на consistent далеко не уедешь, рано или поздно станут безжалостно высмеивать. И продолжение не заставило себя долго ждать. В марте 2013 года появилась уверенность, которой не было ещё в июне 2012 года. Послушаем вначале на официальном сайте ЦЕРН слово руководителя коллаборации CMS Джо Инкандела: "Предварительные результаты обработки всего объема данных, полученных в 2012 году, впечатляющие и делают для меня очевидным, что мы имеем дело с бозоном Хиггса. Однако нам предстоит долгий путь, чтобы выяснить, какой это тип бозона Хиггса" [4, 5]. Уверенность основана на том, что тестируемая частица, по утверждению коллабораций CMS и ATLAS, помимо массы в районе 125 ГэВ, имеет нулевой спин и положительную чётность. Это уже шаг вперед, но всё ещё недостаточный для громогласных заявлений от себя.

Критически настроенный скептик может резонно возразить, что в начале долгого пути, который ещё неизвестно куда приведет, не следует выдавать желаемое за действительное. Семейство хиггсонов вегетативно размножилось и новые побеги материнской модели уже не умещаются в рамках СМ. Математическая модель должна быть доведена до уровня конкретных числовых расчетов, иначе она немногого стоит. В свою очередь экспериментатор должен иметь более или менее четкое представление о том, что именно он ищет. А здесь это не чувствуется. Исследование проводится по принципу: "Любое открытие в области больших масс будем считать хиггсоном, это для нас святое".

Более решительно настроенный критик станет копать глубже и не применёт вначале указать на ограниченность самой Стандартной модели. При всей самозначимости её трех составляющих, СМ - лишь фрагмент физической картины мира, не включающий гравитацию, а потому не имеющий первостепенной мировоззренческой, гносеологической ценности. Гипотетическая роль хиггсонов в физической теории преувеличена и даже если они действительно будут обнаружены, это едва ли можно будет считать событием, переворачивающим существующие представления о физической реальности. К тому же, полученные к сегодняшнему дню результаты не дают серьёзных оснований утверждать об обнаружении хиггсона, в любом притом варианте. Частица с нулевым спином, положительной чётностью и массой в районе 125 ГэВ может быть чем угодно и даже не факт, что полученные скудные данные соответствуют действительности. Нужна более полная статистика и прежде всего независимые контрольные исследования, исключающие отсебятину монополиста. В противном случае нет полной уверенности в том, что действительно обнаружена новая частица, неважно даже какая. В история физики, особенно последних десятилетий, полным-полно примеров поспешных и громких заявлений об обнаружении неких сверхэффектов, обычно не вписывающихся в рамки существующих теорий, например сверхсветовых скоростей, или вариаций фундаментальных физических постоянных во времени. И, как правило, в результате повторных исследований, усовершенствования и наладки измерительной аппаратуры, учёта незамеченных внешних факторов, более тщательного анализ данных и т.д. первоначальные выводы оказывались мыльными пузырями, пускаемыми заблуждающимися, а порой просто недостаточно добросовестными исследователями в азартной погоне за сенсацией и научной славой.

Как бы то ни было, хиггсиана последних лет выглядит как попытка любой ценой оправдать существование дорогостоящего коллайдера, являющегося главной кормилицей ЦЕРН, обеспечивающей постоянной и временной работой тысячи учёных-физиков и инженеров. Главное, чтобы никому из тех, кто принимает решение, не могло прийти в голову отказаться от проекта, или сократить его финансирование. Ради этого, в нарушение норм научной этики, устраиваются шоу и проводятся пиар компании, рассчитанные на широкий резонанс. Следует признать, что пропагандистский постулат Йозефа Геббельса "Ложь, повторенная тысячу раз, становится правдой" и сегодня востребован, что в политике, что в других областях. Правда, дезинформация, переводящая осторожное вероятно, или не окончательное почти в торжествующее уже на совести далекой от научных проблем журналистской братии, однако у истоков вводящей в заблуждение полуправды и откровенной лжи всё же стоят не они.

Нобелевская премия Хиггсу и Энглеру

У такой влиятельной организации как ЦЕРН немало друзей и союзников, включая членов шведской Академии наук, ежегодно присуждающей нобелевские премии по физике. Ни для кого не секрет, что сегодняшний нобелевской лауреат сильно проигрывает в сравнении с лауреатами первой половины прошлого века. То была эпоха бурного научного прогресса, особенно в области физики, и делали её титаны. Но времена изменились, интерес к фундаментальной науке и к науке в целом повсеместно упал, титаны вымерли, а научные учреждения заполнил служивый люд, возглавляемый амбициозными, отмеченными почетными званиями и увенчанными регалиями, но не слишком выдающимися руководителями. Однако, престиж нобелевской премии, за исключением политически ангажированной премии мира, упал ненамного. Хотя имена лауреатов обычно скоро забываются, но каждую осень общественность с нетерпением ждет сообщений из нобелевского комитета, а букмекеры принимают ставки, как на конных скачках.

В оригинале текста Нобелевского комитета по физике Шведской королевской академии сказано, что британцу Питеру Хиггсу и бельгийцу Франсуа Эглеру премия 2013 года присуждена "for the theoretical discovery of a mechanism that contributes to our understanding of the origin of mass of subatomic particles, and which recently was confirmed through the discovery of the predicted fundamental particle, by the ATLAS and CMS experiments at CERN's Large Hadron Collider" [6] (за теоретическое обнаружение механизма, который помогает нам понять происхождение массы субатомных частиц, подтверждённого в последнее время обнаружением предсказанной фундаментальной частицы в экспериментах ATLAS и CMS на Большом адроном коллайдере в ЦЕРН). Дотошный философ, или методолог науки мог бы придраться к выражению "теоретическое обнаружение механизма", но здесь это не заслуживающая особого внимания мелочь. Главное, другое. Хиггсоны в тексте явно не упомянуты, речь о безымянной "предсказанной фундаментальной частице". Кем, интересно, предсказанной? Хиггсом, Эглером, авторами расширенных моделей? Вспомним слова Джо Инкандела: "нам предстоит долгий путь, чтобы выяснить, какой это тип бозона Хиггса". Могут возразить, что не так важно какой бозон, в любом случае тропинку к замечательным бозонам протоптали славные ветераны, за это и награда. Верно, протоптали, но куда она ведёт? К зияющим вершинам фундаментальной физики, или, как знать, в никуда? А может вовсе и не хиггсоны обнаружены? Да и где твёрдая гарантии, что вообще что-то обнаружено, добавит неисправимый скептик. Кто-нибудь ещё, кроме самих БАКовцев, сие открытие подтвердить может? Много вопросов без внятных ответов.

Времена, когда учёные не спешили с сообщениями о полученных результатах и многое публиковалось посмертно, а все экспериментальные данные тщательно проверялись и перепроверялись, кажутся сейчас далёкой идиллией. И все же, можно ли с такой легкостью присуждать самую престижную из нобелевских премий авансом, без всякой проверки, минимальных гарантий истинности и неизвестно за что? Оказывается можно, если есть, по некоторым признакам, закулисное давление, контроль над важнейшими СМИ и необходимость обеспечить финансовую неприкосновенность дорогостоящего проекта, как и благополучие большой интернациональной группы исследователей, уютно устроившихся в хорошем, насиженном месте. "Мы добиваемся не правды, а эффекта", разглагольствовал всё тот же доктор Геббельс. В случае хиггсонов эффект достигнут просто потрясающий, восторженный гул голосов тому свидетельство. Чтобы убедится в этом, достаточно заглянуть в доступные в интернете источники. Что касается научной этики и общепринятых критериев признания научного открытия, видимо, кое-кто в неолиберальной Европе относится к этому как к старому, отжившему свой век хламу, от которого надо решительно избавляться.

[1] Higgs P.W. Broken symmetries, massless particlees and gauge fields. Phys. Lett., 12, 132-133, (1964).

[2] Higgs P.W. Broken Symmetries and the Masses of Gauge Bosons. Phys. Rev. Lett. 13, 508-509, (1964).

[3] CERN experiments observe particle consistent with long-sought Higgs boson http://press.web.cern.ch/press-releases/2012/07/cern-experiments-observe-particle-consistent-long-sought-higgs-boson

[4] New results indicate that new particle is a Higgs boson

http://home.web.cern.ch/about/updates/2013/03/new-results-indicate-new-particle-higgs-boson

[5] ЦЕРН: открытая на коллайдере частица - действительно бозон Хиггса

http://ria.ru/science/20130314/927260043.html

[6] List of Nobel laureates in Physics http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Nobel_laureates_in_Physics

Грант Аракелян - доктор философских наук, физик по образованию