Физики обсуждают свое будущее

К концу ХХ века физики смогли объяснить структуру атома вплоть до его ядра. Выяснилось происхождение пламени, которым горят звезды, стали возможными чудеса современных технологий - от импульсного электротермического ракетного двигателя до кремниевых чипов. Используя ускорители частиц в качестве мощных микроскопов, физики смогли странствовать по внутреннему пространству атома, обнаруживая целые семейства элементарных частиц. Неудивительно, что специалисты в физике частиц стали "звездами" в науке...

К концу ХХ века физики смогли объяснить структуру атома вплоть до его ядра. Выяснилось происхождение пламени, которым горят звезды, стали возможными чудеса современных технологий - от импульсного электротермического ракетного двигателя до кремниевых чипов. Используя ускорители частиц в качестве мощных микроскопов, физики смогли странствовать по внутреннему пространству атома, обнаруживая целые семейства элементарных частиц. Неудивительно, что специалисты в физике частиц стали "звездами" в науке. Лидерство в этой области во второй половине ХХ века принадлежало США. Затем, в 1993 году, американский конгресс приостановил сооружение жемчужины американской физики - сверхпроводящего суперколлайдера - и инициатива перешла к Европе.

В это время все внимание публики стали привлекать астрономы и исследователи космоса. Посыпались захватывающие дух сообщения о черных дырах, уникальные фотографии зарождающихся звезд... Некоторые обозреватели даже поспешили объявить о приходе "золотого века" космологии - когда во Вселенной почти все познано, определено предназначение всего и даже определена его дальнейшая судьба.

Сейчас же физика элементарных частиц вновь укрепляет свои позиции. Этому было посвящено начавшееся 1 июля мероприятие на вершинах Скалистых гор, в рамках которого в течение трех недель ученым предлагается найти хотя бы некоторые ответы на злободневные вопросы развития физики частиц. Организатор собрания, Крис Квигг из лаборатории Ферми, одного из ведущих национальных исследовательских центров в области физики, рассчитывал на 500 участников, надеялся на 700, а в результате собрал 1100, в числе которых оказались руководители всех основных международных лабораторий. Их задача - наметить направление следующего большого шага в исследовании элементарных частиц. По мнению Квигга, без главной направляющей цели научное сообщество пребывает в депрессии.

На кону стоит больше, чем просто академическая мораль. В зависимости от результатов исследований лаборатории будут или процветать, или закрываться. А дискуссия в рамках собрания поможет разработать направление исследований в фундаментальной физике на годы. Ведь в отличие от астрономов, которые наблюдают за всеми явлениями, во Вселенной, физики должны сами создать миры для исследования в глубине массивных ускорителей. Субатомные частицы, разогнанные до почти световой скорости, могут быть использованы для того, чтобы "увидеть" структуру атома. Или можно столкнуть два пучка частиц, вызвав выброс энергии, который позволит приближенно представить (в малых масштабах) зарождение самой Вселенной. По мере того, как энергия столкновения "застывает" в частицах (согласно знаменитой формуле Эйнштейна), появляются основные составляющие Вселенной.

Все в большей степени эти "кирпичики", составляющие основу всего, представляются физикам не как частицы, а как вибрации, создаваемые "колоколом", по которому достаточно сильно ударили. Среди прочего, физикам бы хотелось знать, почему эти колебания происходят в нашей Вселенной, а не в других. Возможно даже, что эти "колокола" приводятся в движение веревками, идущими в невидимых направлениях.

Физики полагают, что они стоят буквально на пороге многих ответов. Это можно выяснить с помощью еще более мощных ускорителей, но какого именно типа должны быть эти машины, остается вопросом дискуссии. Электронные коллайдеры дают ясные результаты, поскольку электроны являются в прямом смысле элементарными частицами. Протонные коллайдеры могут использовать гораздо более высокие энергии, но протоны, в свою очередь, состоят из кварков, которые делают столкновения беспорядочными, а результаты трудно распознаваемыми.

Целую неделю ученые обсуждали результаты своих исследований. К концу недели некоторые вещи прояснились. Физики, изучающие частицы, нуждаются в помощи астрономов и космологов в своих исследованиях. Они помогут в объяснении всего, начиная с сверхпространственной космологии до подробностей изучения гравитации и исследования загадочного "темного вещества". И исследователи больших масштабов готовы прийти на помощь. Как сказала Сюзан Стэггс из Принстона: "Я здесь, чтобы убедить физиков, что значительная часть исследований их интересующих вопросов может быть осуществлена при изучении происхождения космических микроволн". Сама Стэггс занимается расшифровкой микроволнового реликтового излучения, оставшегося от Большого Взрыва.

Все сошлись в одном: следующий большой суперколлайдер, вне зависимости от того, будет он протонным или электронным, будет построен в результате международной кооперации, хотя и под общим руководством США. Многие полагают, что реализовать идею суперколлайдера в 1993 году помешало слишком позднее вовлечение международного сообщества в проект. А Альбрехт Вагнер, возглавляющий DESY, главный физический исследовательский центр в Германии, продвигает идею создания ни больше ни меньше, как "глобального ускорителя". Он позволит ученым, вне зависимости от того, где они находятся, руководить осуществлением экспериментов непосредственно из дома.