В ПОИСКАХ «ДЗИТЫ»
Итак, в августе АРГУС стал искать «дзиту». Одновременно шел сеанс набора информации на ускорителе и велись работы на ЭВМ. Конечно, заниматься интересной физикой интересней, чем крутить гайки, паять, дежурить на установке, но первая часть просто невозможна без второй, и поэтому приходилось одновременно работать на два фронта, урывая время для терминала уже после полуночи. Так работали не только мы, но и многие в АРГУСе, да и не только в АРГУСе. Очень уж заманчивые перспективы могли открываться за «дзитой».
Похоже, физика элементарных частиц поднялась на определенную вершину: пройдет немалый этап, мы умеем более или менее удовлетворительно отвечать на вопрос «как устроен мир частиц», построены теории электрослабого и сильного взаимодействий. С. И. Вавилов писал: «Когда наука достигнет какой-либо вершины, с нее открывается обширная перспектива дальнейшего пути к новым вершинам, открываются новые дороги, по которым наука пойдет дальше».
Встает вопрос: почему мир устроен именно так? «Дзита» могла быть первой удачей на этом пути.
Вот слова Эйнштейна о научном поиске. «Годы мучительных, изматывающих поисков во мраке, с их напряженным страстным ожиданием, с переходами от уверенности в себе к изнеможению, и, наконец, затем выход к свету — только тот, кто это пережил, может это понять, — писал Эйнштейн. — Там лежит этот огромный мир, существующий независимо от нас, людей, и стоящий перед нами великой вечной загадкой». И дальше: «Самое непонятное в этом мире — то, что его можно понять… Все эти попытки основываются на уверенности, что бытие обладает совершенно гармоничной структурой. И ныне у нас меньше, чем когда-либо, оснований позволить себе отойти от веры в это замечательное обстоятельство».
«Дзиту» встретили с восторгом. Греческое начертание этой буквы заполнило все объявления о научных семинарах, оно появлялось на страницах и гамбургских газет и научно-популярных журналов. «Открытие века!», «ДЕЗИ открывает дверь в новый мир!», «Где место дзиты?» — такими броскими заголовками откликнулась печать на открытие «Хрустального шара». Больше всего и теоретикам, и экспериментаторам хотелось, чтобы это была хиггсовская частица. Так, по фамилии физика, их предложившего, Питера Хиггса из Эдинбурга, называют очень важный класс частиц, необходимых для современной теории взаимодействия частиц. К сожалению, они до сих пор не найдены, а с их помощью решается одна из основных проблем физики микромира: им обязаны массой все элементарные частицы.
Как возникает масса у частиц, понять непросто; честно говоря, ученые и сами до конца не уверены в том, что все понимают правильно в этом вопросе. Даже при полном отсутствии вещества в вакууме всегда существуют квантовые флуктуации различных полей, своеобразное мерцание, рождение и гибель.
Представьте себе волнующееся море, и где-то далеко среди волн то появляется, то исчезает фигурка одинокого пловца — так можно вообразить рождение частиц из «ничего» на очень короткое время. Никакие законы сохранения не нарушаются: есть в квантовой механике соотношение неопределенностей, позволяющее на кратчайшее время энергии флуктуировать. Такие очень короткие живущие частицы, рождающиеся из флуктуации энергии, носят особое название — «виртуальные», от латинского «virtualis» — условный, могущий проявиться.
Мгновенное рождение и уничтожение виртуальных частиц — не только игра ума теоретиков, но и реальный факт, надежно зарегистрированный во многих опытах.
Так вот, упомянутые выше хиггсовские частицы обладают удивительным свойством, виртуальное рождение их как бы шубой окутывает каждую элементарную частицу. Так у всех частиц возникает масса.
Пока не найдены хиггсы, как их фамильярно называют физики, все стройное здание современной теории электрослабого взаимодействия частиц как бы повисает в воздухе, потому что эксперимент пока не обнаружил одного из фундаментальных камней этого здания.
Хиггсы — ключ к двери, за которой спрятан ответ, почему частицы устроены именно так.
К сожалению, о том, какие они, известно очень мало. У недавно найденных промежуточных бозонов была известна масса с процентной точностью и много других характеристик, а с хиггсами дело гораздо хуже. Неясно даже, сколько их: может быть, два, может, четыре, а может быть, еще больше.
Известно, что чем тяжелее кварки и лептоны, тем сильнее взаимодействуют с ними хиггсы. Массу для них теория не предсказывает, есть лишь соображения, что очень легкими они быть не могут, вероятнее всего — раз в десять тяжелее протона.
Понятно, что искать «неизвестно что» гораздо труднее, чем «известно что», но уж очень нужны хиггсы, поэтому ищут их всюду и каждую новую неожиданность в первую очередь примеряют на гипотезу Хиггса.
Так было и с «дзитой»: прежде всего решили, что найден долгожданный хиггс. Потом, приглядевшись повнимательнее, некоторые скептики стали сомневаться. Хиггс должен взаимодействовать с одинаковыми кварками с одной и той же силой — ведь он одевает их в одинаковые «шубы», а «дзита» появлялась в распадах одного из ипсилонов и никак не проявляла себя в распадах другого.
Ситуация была многообещающей, но неясной; независимо от того, хиггс это или нет, новая частица представляла несомненный интерес, и надо было тщательно ее исследовать. А перед тем как исследовать, подтвердить само существование, то есть найти на других экспериментальных установках. Этим-то и занялся АРГУС, имея в своем распоряжении могучий детектор и все богатство коллективного программистского разума.
Как и наметили на семинаре, искали сразу по нескольким направлениям. С таким же азартом, как геологи ищут руду, старатели — золото, охотники гонятся за ускользающим зверем. Мы просеивали через сито различных отборов всю информацию, записанную на лентах ЭВМ, а это ни много ни мало — миллионы событий. То там, то тут возникали слухи: «В дортмундской группе видят пик», «Непонятный горб в материалах канадцев», да и мы сами с Владимиром Михайловичем не раз наблюдали в тех данных, над которыми корпели, призрак «дзиты». Но проверки и перепроверки беспощадно уничтожали все эти мнимые находки, оказывающиеся миражами.
«Дзиту» искали так. Если б она жила по меркам микромира долго, то должна была оставить след в дрейфовой камере АРГУСа. А уж его бы мы не проглядели. Но следа не было. Значит, «дзита» за миллиардно миллиардные доли секунды распадается. На что? Мы ничего не знали о том, что представляет из себя «дзита», поэтому приходилось искать ее распады на все, что угодно.
Главное — точно определить энергии родившихся частиц. Если в сумме они дадут в точности массу «дзиты» — значит, родились при ее распаде. Если же нет — значит, возникли в каких-то других событиях.
Мы с Владимиром Михайловичем тщательнейшим образом исследовали пары мю-мезонов, на которые могла распадаться «дзита». Никаких следов частицы с массой 8,3 ГэВа не было.
Прошел сентябрь, подходил к концу октябрь. Фонтан теоретических работ, приписывающих «дзите» все новые и новые, порой совсем уж фантастические свойства и объяснения, не только не сникал, а усиливался. Участники сотрудничества «Хрустальный шар» ходили с радостными лицами именинников и намекали на то, что у них есть еще немало интересных результатов.
А мы не могли найти ничего, что подтверждало бы существование новой частицы. На фоне всеобщего восторга и воодушевления первые осторожные высказывания членов АРГУСа о том, что «дзиты»-то вроде как и нет, попросту не были восприняты серьезно, даже вызывали некоторое раздражение. Директор ДЕЗИ заявил в разговоре с Владимиром Михайловичем: «Если АРГУС не видит «дзиту», это еще не значит, что ее нет…» И на карту оказался поставленным профессиональный престиж всего нашего сотрудничества.
Дни перестали делиться на выходные и рабочие, а сутки — на день и ночь. Мы существовали как будто в режиме орбитальной станции: непрерывная работа с восьмичасовым перерывом на сон. Иногда мне казалось, что я уже живу не снаружи, а внутри ЭВМ, среди программ, таблиц и графиков. Некоторые программы были моими друзьями, некоторые меня явно недолюбливали и ломали все планы, а царствовала над всей этой фантасмагорией огромная «дзита», почему-то темно-лилового цвета. Ночью мне снилось сплошное программирование. Но ничего не помогало — «дзиты» не было. Мы перепроверили свои результаты не семь, а семьдесят семь раз, обсмотрели их со всех сторон — ничего.