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

Главное, чего хотел добиться Каплан своим фильмом, – это хоть немного передать тот дух бескорыстного служения науке, который побуждает ученых пытаться разобраться в устройстве Вселенной как можно глубже. Эмоциональные риски высоки: физика – наука экспериментальная, и самая блестящая теория в мире не получит признания, если окажется, что Природа выбрала другой путь. Каплан говорит:

Сейчас (в середине 2012 года, когда я пишу книгу) фильм Particle Fever близок к завершению, и команда надеется, что его отберут для участия в кинофестивале Sundance в январе 2013 года[8]. Конечно, Каплан и его друзья дико амбициозны – они надеются на возможность широкого проката в кинотеатрах. Их мечта – познакомить массового зрителя с работой Большого адронного коллайдера. Произойдет это или нет, в любом случае они, безусловно, создали уникальный документ, который станет свидетельством необыкновенного душевного подъема, охватившего физическое сообщество в начале эры БАКа.

Давид Каплан теперь сможет вернуться к физике и посвятить ей все свое время. Каким бы интересным и непривычным процесс съемки фильма ни был, в ближайшее время Каплану точно не захочется еще раз заняться чем-то похожим. «Создание фильма – кошмарное дело, – признается он. – Все так иррационально, приходится иметь дело с различными эго, люди доказывают что-то, что просто не имеет никакого смысла. Я ненавижу это… Я люблю физику».

Мы пересказываем увлекательную историю о том, как был открыт механизм Хиггса, и размышляем, какой эта история останется в памяти

Это случилось в 1940 году, когда немецкие войска только вторглись в Данию. У Нильса Бора, одного из основателей квантовой механики и директора Института теоретической физики в Копенгагене, хранились ценные запрещенные на тот момент предметы, которые ему нужно было любой ценой сохранить в тайне от нацистов – две золотые нобелевские медали. Задача состояла в том, чтобы спрятать их подальше от глаз немецких оккупантов.

Ни одна из этих двух медалей не принадлежала самому Бору, он получил свою Нобелевскую премию в 1922 году, но продал ее с молотка на аукционе и деньги отдал на поддержку финских сил сопротивления. Эти медали получили в свое время немецкие физики Макс фон Лауэ и Джеймс Франк. Они незаконно вывезли свои награды из Германии, чтобы те не попали в руки нацистов (поскольку медали были именными, на них были выгравированы их имена). Бор обратился за советом к своему другу химику Дьёрдю де Хевеши, и тому пришла в голову блестящая идея – растворить медали в кислоте. Золото растворить не просто, поэтому ученые взяли царскую водку – весьма агрессивную смесь азотной и соляной кислот, способную растворять благородные металлы. Опущенные в царскую водку Нобелевские медали в течение нескольких часов постепенно распались на индивидуальные атомы золота, которые остались во взвешенном состоянии в растворе. Если бы в лабораторию вошли солдаты, которым захотелось бы пошарить в шкафах в поисках спрятанных сокровищ, они не нашли бы ничего, кроме пары безобидных колб с химическими растворами, стоящими среди сотен похожих сосудов.

Уловка сработала. После войны ученые смогли восстановить золото путем осаждения атомов из раствора, сделанного де Хевеши. Бор доставил металл обратно в Королевскую академию наук в Стокгольме, и там заново отлили именные Нобелевские медали для фон Лауэ и Франка. Сам де Хевеши, бежавший в Швецию в 1943 году, получил Нобелевскую премию по химии в 1944 году, но не за открытие новых методов укрывания золота, а за «использование изотопов в качестве меченых атомов при изучении химических процессов».

Может быть, не все это знают, но ученые к Нобелевской премии относятся очень серьезно. В конце XIX века химик Альфред Нобель – изобретатель динамита – учредил награды в области физики, химии, физиологии и медицины, литературы, а также премию мира, и все они вручаются каждый год, начиная с 1901 года. (Премию по экономике начали вручать только в 1968 году, и она находится в ведении другой организации[9].) Нобель скончался в 1896 году, и его душеприказчики с удивлением обнаружили, что он пожертвовал 94 % своего немалого состояния на учреждение премии.

С тех пор Нобелевские премии стали общепризнанной формой высшего научного признания. Признание – не совсем то же самое, что научные «достижения», – Нобелевский комитет руководствуется в своих решениях вполне конкретными критериями, и споры о том, насколько премии соответствуют важности того или иного научного открытия, ведутся постоянно. Изначально Нобель завещал выдавать премию «тем, кто в течение истекшего года принес наибольшую пользу человечеству». В частности, премия по физике предназначалась «человеку, который сделал самое важное «открытие» или «изобретение» в области физики». Часть этих инструкций сейчас не исполняется. Несколько первых премий были выданы за работы, позже оказавшиеся ошибочными, и ныне никто больше не считает, что премию нужно обязательно давать за работу, выполненную в предыдущем году. Важно отметить, что сделать открытие – не то же самое, что быть признанным ведущим мировым ученым. Бывает, открытия совершаются почти случайными людьми, которые позже уходят из этой науки. А некоторые ученые делают фантастически важные работы в течение всей своей жизни, но им так и не удается сделать ни одного конкретного открытия, которое бы дотягивало до уровня Нобелевской премии.

Есть и другие критерии, сильно ограничивающие выбор Нобелевских номинантов. Премии не присуждаются посмертно, хотя, если лауреаты умирают между моментом принятия решения и объявлением этого решения, приз все-таки отдается им. Самое главное ограничение для физиков состоит в том, что премию не могут получить больше трех человек в течение одного года. В отличие, например, от премии мира премия по физике не дается организации или коллаборации – ее могут получить только отдельные ученые, и их не должно быть больше трех. В нынешнюю эпоху Большой Науки это ограничение иногда создает проблемы.

Когда дело доходит до теоретических работ, недостаточно быть умным или даже правым. Вы должны не только быть правым, но ваша теория еще должна подтвердиться в экспериментах. Наиболее важным вкладом Стивена Хокинга в науку является вывод о том, что черные дыры согласно правилам квантовой механики должны излучать потоки частиц. Подавляющее большинство физиков считают, что он прав, но на данный момент это чисто теоретический результат: мы пока не наблюдали никаких испаряющихся черных дыр, и у нас в перспективе нет никаких способов сделать это при современном уровне технологий. Вполне возможно, что Хокинг никогда не получит Нобелевскую премию, несмотря на его невероятно важные результаты.