Гонка за Нобелем - Брайан Китинг

Температура в 3000 кельвинов — точка ионизации водорода — аналогична температуре кипения воды в 100 °C: обе величины известны. Знаем мы и физические свойства водорода. Исходя из известной нам точки ионизации водорода и нынешней температуры реликтового излучения, 3 кельвина, мы полагаем, что с того времени, когда Вселенной было 380 000 лет, она расширилась в тысячу раз во всех направлениях. Помните о красном смещении в спектре удаляющихся от нас источников света? Так вот, в модели Большого взрыва, когда Вселенная расширилась в тысячу раз, длина всех электромагнитных волн также увеличилась в тысячу раз. Длина волны инфракрасного излучения, заполнившего Вселенную при образовании водорода, растянулась с примерно одного микрона до нескольких миллиметров, и излучение перешло в микроволновый диапазон.

Когда протоны и электроны остыли ниже 3000 кельвинов, плазма «конденсировалась», только не в воду, а в водород. Водородный газ нейтрален и проницаем как для световых волн, так и для микроволн, поэтому начиная с этого момента (380 000 лет) вся Вселенная стала прозрачной, как воздух в вашей гипотетической палатке после охлаждения и конденсации водяного пара. Благодаря конденсации плазмы в водород мы можем заглянуть назад в то время, когда образовалось фоновое излучение. Эта эпоха продлилась всего 100 000 лет — крошечный период по сравнению с возрастом Вселенной в 13,8 млрд лет. На самом деле это время было настолько коротким, что об эпохе, когда плазма конденсировалась в водород, космологи говорят как о воображаемой оболочке «толщиной» в 100 000 световых лет, известной как «поверхность последнего рассеяния». Поверхность последнего рассеяния окружает нас и представляет собой сферическую оболочку — именно из нее фотоны, которые мы видим сегодня как реликтовое микроволновое излучение, начали свое путешествие почти 14 млрд лет назад.

В модели Дикке и его команды фактический возраст Вселенной не имел значения. Разница между фактическим возрастом Вселенной (если у нее действительно было начало несколько миллиардов лет назад) и возрастом в 380 000 лет, когда произошла рекомбинация водорода, — ничто в сравнении с «вечностью». Так или иначе Вселенная в далеком прошлом была намного горячее и плотнее, чем сегодня, возможно бесконечно горячей, если был Большой взрыв (рис. 18). Независимо от того, какая модель верна — Большой взрыв или стационарное состояние Вселенной, обе предусматривают космическое микроволновое фоновое излучение.

Не уверенные в космологической интерпретации своего открытия, Пензиас и Уилсон осторожно назвали статью, опубликованную в июне 1965 года, «Измерение избыточной антенной температуры на частоте 4080 МГц». За этим скромным названием скрывалось «самое важное открытие всех времен», которое принесло космологии первую Нобелевскую премию. В достойном похвалы жесте благодарности и благородства Пензиас предложил Дикке стать третьим автором статьи об открытии реликтового излучения. В конце концов, только благодаря совместной работе двух команд космология сумела окончательно возвыситься до статуса «точной науки».

Но Дикке отказался со словами, что это заслуга двух авторов открытия, исключив себя тем самым из списка претендентов на первую Нобелевскую премию за исследования в области космологии. Пензиас и Уилсон получили в 1978 году премию по физике «за открытие космического микроволнового фонового излучения»{25}.

В 1988 году радиотелескоп в Холмделе стал Национальным историческим памятником США. Эта причудливая конструкция в виде огромного алюминиевого рупора, вращающаяся на платформе вокруг своей оси, — своего рода Стоунхендж XX века. Он символизирует собой триумф благородства над завистью, смелости над страхом, упорства над человеческими слабостями. Для меня Холмдел — священная земля: самый осязаемый памятник, воздвигнутый человечеством в своем стремлении постичь Вселенную и самих себя.

Альфред Нобель вовсе не был дьяволом. Он был идеалистом, желавшим оставить после себя наследие, которое послужит на благо человечества. Но в мире физики его престижная премия вымостила дорогу в ад.

Это первая из трех глав о том, что я называю «разбитыми линзами» Нобелевской премии: об отступлениях от воли Альфреда Нобеля, которые искажают его ви́дение научных открытий, способных улучшить мир. В этой главе мы поговорим о проблеме признания заслуг в науке и о механизме Нобелевской премии как наивысшей награды в научном мире. В следующих двух главах мы рассмотрим, как Нобелевская премия по физике влияет на распределение научных ресурсов, включая человеческий и финансовый капитал. Такие отклонения деформируют отношение современных физиков к своему делу. К счастью, достаточно простых реформ, которые можно осуществить немедленно, чтобы вернуть Нобелевской премии ее благородное предназначение.

В истории Нобелевской премии вряд ли кто-то ждал признания своих заслуг дольше, чем ученые-физики Франсуа Энглер и Питер Хиггс. Они были награждены в 2013 году «за теоретическое открытие механизма, который помогает нам понять происхождение масс субатомных частиц и который был недавно подтвержден благодаря открытию предсказанной элементарной частицы в ходе экспериментов ATLAS и CMS на Большом адронном коллайдере в CERN»{1}. Эта частица больше известна нам как бозон Хиггса.

Об открытии бозона Хиггса в рамках экспериментов на Большом адронном коллайдере было объявлено в июле 2012 года. Между открытием и присуждением нобелевского золота прошел всего год, что прекрасно согласуется с волей Альфреда Нобеля, не так ли?

Отнюдь нет. Энглер и Хиггс сделали свои теоретические предсказания не в 2012-м, а в далеком 1964 году, т. е. за 48 лет до присуждения им премии. Никто не сомневается том, что они заслуживают этой высокой научной награды. Однако, когда никого из тех, кто действительно обнаружил эту «предсказанную элементарную частицу» среди петабайт экспериментальных данных, не включили в список лауреатов, многие физики были деморализованы. Хотя масштаб затрат на коллайдер — около 10 млрд долларов на его конструирование и сооружение — кажется астрономическим, если подумать о том, что благодаря ему удалось заглянуть в самые удивительные глубины истории, цена кажется справедливой.

Две отдельные экспериментальные группы, работающие на детекторах ATLAS и CMS, делали десятки миллионов снимков столкновений частиц в секунду. Свой удивительный подвиг ученые совершали под Землей почти на 100-метровой глубине. Столкновение частиц происходило в туннеле длиной 27 км, внутри которого обеспечивалось давление ниже, чем в космическом пространстве. Камеры БАК должны быть сверхточными, но при этом достаточно надежными, чтобы останавливать пучки частиц, проносящихся по туннелю с мощью товарного поезда по 3 трлн раз в день. Десятилетия ушли на строительство. Потребовались годы, чтобы проанализировать данные. Кульминацией стало открытие бозона Хиггса — едва ли мгновенный успех, которого, похоже, требует завещание Альфреда.