Частица на краю Вселенной. Как охота на бозон Хиггса ведет нас к границам нового мира - Шон Кэрролл

Такая сумасшедшая скорость действительно необходима: в 2010 году четыре основных детектора на БАКе получили более 13 петабайт данных. ГРИД-система берет все эти данные и распределяет их между различными вычислительными центрами по всему миру. Она разделена на несколько уровней. Сам ЦЕРН является Уровнем 0. Есть одиннадцать центров Уровня 1, которые играют важную роль в просеивании и классификации данных, а также 140 центров Уровня 2, на которых выполняются конкретные задачи анализа. Таким образом, каждому физику в мире, желающему проанализировать данные с БАКа, совсем не нужно подключаться непосредственно к ЦЕРНу, рискуя обрушить Интернет навсегда.

Как известно, голь на выдумки хитра. Нас не должно удивлять, что уникальные проблемы хранения и передачи данных, поставленные физикой элементарных частиц, привели к не менее уникальным решениям. Одно из таких решений, найденное много лет назад, изменило стиль всей нашей жизни. Это – Всемирная паутина (World Wide Web), возникшая сначала в виде глобального гипертекстового проекта Тима Бернерса-Ли. Бернерс-Ли сформулировал свою идею в 1989 году. В то время он работал в ЦЕРНе, а сегодня Бернерс-Ли – директор консорциума World Wide Web. Итак, он подумал, что для физиков ЦЕРНа было бы полезно организовать доступ к различным видам информации, хранящейся на компьютерах, разбросанных по всему миру, и сделать это, используя систему гипертекстовых документов, связанных между собой с помощью гиперссылок. Таким образом, WWW – это система взаимосвязанных файлов, построенная на основе сети, позволяющей совместное использование данных. Сегодня мы называем ее Интернетом. Всемирная паутина, такая, какой мы ее знаем, и влияние, которое она оказывает на нашу жизнь, – несомненно, побочный продукт развития фундаментальных исследований в области физики элементарных частиц. Так что поблагодарим ЦЕРН за Интернет.

Фабиола Джанотти, итальянский физик, нынешний руководитель коллаборации ATLAS, сказала мне, что при первом включении БАКа самым приятным сюрпризом для нее стала даже не демонстрация работы ее детектора, хотя это было довольно впечатляюще, а то, что система передачи данных с самого начала функционировала безупречно. Правда, этот процесс не всегда шел уж совсем без сбоев. В сентябре 2008 года, вскоре после того, как первые частицы полетели по БАКу, компьютерная система детектора CMS была взломана группой, называвшей себя «Греческая команда безопасности». К счастью, хакеры не нанесли никакого реального ущерба. Они утверждали, что на самом деле действуют в интересах общества, а потому заменили страницу сайта детектора страничкой с издевательской надписью на греческом: «Мы снимаем с вас штаны сейчас, потому что не хотим видеть, как вы будете бегать голыми и пытаться спрятаться позже, когда начнется паника». Порядок был быстро восстановлен, инцидент не привел к задержке эксперимента, хотя, возможно, именно он заставил внимательно пересмотреть подход к системе интернет-безопасности во всем ЦЕРНе.

Сейчас сам БАК работает без сбоев, детекторы CMS и ATLAS функционируют на максимуме своих возможностей, данные быстро распределяются и анализируются в разных точках мира, все компоненты находятся в готовности для полномасштабной атаки на важные проблемы физики элементарных частиц. Одну новую частицу поймали, но на этом наши поиски не останавливаются.

Мы предпологаем, что все во Вселенной построено из полей – силовых полей, которые притягивают и отталкивают, и полей вещества, из колебаний которых образуются частицы.

Хип-хоп-дуэт Insane Clown Posse, известный своими провокативными текстами и страшным клоунским гримом, в 2010 году выпустил скандальный сингл «Чудеса». К тому времени Вайолент Джи и Шэгги-2 Доуп (сценические псевдонимы музыкантов) уже привыкли к скандалам. В частности, однажды они ввязались в распрю с известным рэпером Эминемом, позже неудачно поработали в качестве профессиональных борцов, а на одном из концертов совершенно шокировали почтенную публику и лишь потом обнаружили, что выступали совсем не там, где думали. Insane Clown Posse поют о некрофилии и каннибализме, в одной песне позволили себе обидеть Санта-Клауса, а как-то после представления Вайолента Джи даже арестовали – он 30 раз ударил одного из зрителей микрофоном.

Но скандальные «Чудеса» – это нечто иное. На сей раз ребята своими песнями хотели не шокировать, а обратить внимание своих поклонников на красоту окружающего нас мира. Это звучало примерно так:

В Интернете этот небольшой отрывок приобрел довольно широкую известность, особенно среди блогеров, имеющих отношение к науке, – они-то были уверены, что, напротив, имеют довольно хорошее представление о том, как работают магниты.

Я хотел бы сказать несколько слов в защиту Insane Clown Posse. Да, мы уже довольно давно узнали, что такое магнетизм, и занялись его изучением, а обычно в результате научных исследований наше понимание природных явлений углубляется, и все меньше места остается для магии и чудес. Однако музыканты нащупали чувствительную точку, и мы действительно упустили нечто очень важное и не заметили, что магниты – на самом деле довольно странная штука.

В магнитах удивительно не то, что они притягивают металл – множество предметов прилипает ко многим другим предметам, например гекконы и жевательная резинка – к стенке. Удивляет в магните то, что когда вы подносите его близко к куску металла, то можете почувствовать это притяжение еще до того, как они соприкоснутся. Магниты не похожи на скотч или клей, которые, чтобы прилипнуть к чему-то, должны находиться в контакте с этим чем-то. Магниты словно чувствуют присутствие предметов, удаленных от них в пространстве, и тянут их к себе. Подумайте – все это довольно странно.

Физики называют такого рода явление «действием на расстоянии», и оно вызывает недоумение не только у Вайолента Дж. и Шэгги 2 Доупа, но и у величайших умов мира. В последнее время нас это стало удивлять меньше, поскольку мы поняли, что пространство, через которое магнит дотягивается до металлических предметов, – на самом деле совсем не «пустое». Оно заполнено магнитным полем – невидимыми силовыми линиями, выходящими из магнита, которые готовы захватить любой восприимчивый к магнитному полю объект, встречающийся на их пути. Мы можем сделать эти силовые линии видимыми, если приложим магнит снизу к бумажке, на которую насыпаны железные опилки, и тогда они, выстроившись вдоль силовых линий, образуют красивые узоры.

Магнитное поле существует в пространстве независимо от того, притягивает магнит что-нибудь или нет. Если есть магнит, то есть и магнитное поле вокруг него, хотя мы и не можем его увидеть. Поле сильнее, когда мы приближаемся к магниту, и слабее – когда удаляемся. На самом деле магнитное поле есть абсолютно в каждой точке пространства, независимо от того, есть ли поблизости магниты. Поле может быть достаточно маленьким – или даже нулевым, – но в каждой точке значение магнитного поля измеримо. (Естественно, это не поле каждого отдельного магнита, а результирующее магнитное поле: поставьте два магнита рядом друг с другом, и их поля просто сложатся.)