Для новых теорий оставили лазейку

Первые эксперименты на модернизированном Большом адронном коллайдере ожидаются в июне 2015 года

Пока же ученые подводят итоги прошлых экспериментов. 13 мая в журнале Nature вышла статья об открытии, важном для дальнейшего понимания устройства Вселенной. Оно подтверждает устоявшуюся в физике Стандартную модель, и резко сужает возможности для альтернативных теорий.

О своем участии в исследовании, о том, почему не очень рады полученным результатам и об ответственности перед человечеством рассказали российские соавторы работы из НИИ ядерной физики МГУ имени М.В. Ломоносова (НИИЯФ МГУ), Института теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ), Петербургского института ядерной физики (ПИЯФ), Новосибирского государственного университета (НГУ) Института ядерной физики имени Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ). Брифинг прошел 15 мая в МИА "Россия сегодня" и был организован интернет-изданием STRF.ru при участии МГУ имени М.В. Ломоносова.

Что открыли
Совместно двумя экспериментами CMS и LHCb Большого адронного коллайдера зафиксирован редчайший распад элементарной частицы – т.н. странного B-мезона на два мюона (Bs -> mu+mu-). Согласно Стандартной модели, описывающей почти все частицы, из которых состоит Вселенная, подобный распад должен происходить в четырех случаях на миллиард.

Поиск распада начался 30 лет назад, но только недавно учёные с нужной степенью достоверности смогли его зафиксировать. «Поэтому статья и опубликована в Nature», – пояснил научный сотрудник НИИЯФ МГУ Николай Никитин, чьи модели использовались для оценки части фоновых процессов, которые могли бы давать нежелательный вклад в распад. – Во всех предыдущих публикациях достоверность результатов, хотя их и ждали, была ниже».

По словам Алексея Воробьева, руководителя отделения физики высоких энергий Петербургского института ядерной физики, где изготовлены мюонные системы детекторов CMS и LHCb и где проводилась часть физического анализа процессов распада B-мезона, результаты эксперимента сошлись с предсказаниями, хотя ученые этим не очень довольны. «Мы не очень рады, что получилось согласие со Стандартной моделью, – сказал Воробьев. – Если бы существовал мир других частиц, например, суперсимметричных<..,> то распад Bs --> mu+mu- происходил бы с большей вероятностью<...> Торжество Стандартной модели – это для нас некое расстройство. Мы не увидели мира новых частиц, он не хочет пока проявляться».

Если бы распад был не такой редкий, то можно было бы говорить, о том, что удалось нащупать физические явления за пределами Стандартной модели, что было одной из целей постройки Большого адронного коллайдера. А теперь, ее расширение – через т.н. теорию суперсимметрии, на которую многие возлагали свои надежды – под вопросом, или, по крайней мере, сильно отложено.

Тем не менее исследователи не теряют надежды. «У нас есть другие каналы, чтобы поискать что-то за пределами стандартной модели, – отметила Дарья Саврина из Института теоретической и экспериментальной физики, который соорудил и занимается поддержанием калориметра для эксперимента LHCb. – Если мы поставили ограничения, ещё не значит, что в других местах невозможно это «что-то за пределами» найти».

По словам старшего преподавателя НГУ Павла Кроковного (также н.с. в Институте ядерной физики им. Будкера СО РАН) есть два пути поиска «новой физики за пределами Стандартной модели – это поиск новых частиц или очень точное измерение параметров модели (обсуждаемый распад – путь именно такого рода). «У нас все равно остается возможность для расширения Стандартной модели», – считает он.

Так что ученые будут искать еще более редкие распады и надеяться, что им повезет. По словам Николая Никитина один из перспективных путей – это тестировать Стандартную модель со всё более и более высокой точностью. И смотреть, где экспериментальные данные начнут существенно отличаться от предсказаний. «В этом основной мотив, почему мы меряем редкие, сверхредкие распады и будем делать это и дальше, увеличивая точность (чтобы посмотреть ещё более редкие распады)», – говорит Никитин.

По его мнению, можно провести аналогию с Древней Грецией, когда было много философских обобщений о том, как устроен мир, какие первые легенды лежат в его основе, но было мало экспериментов, которые бы это подтверждали.

«Вот и сейчас теоретики приводят очень много обобщений Стандартной модели, но какое из них верное, могут сказать только экспериментаторы, отметил он. – Они пытаются. Но пока Стандартная модель держит свои позиции». И тем не менее, к Стандартной модели остается ряд сложных вопросов: так, она не описывает ни таинственную темную материю, ни «простейшую» гравитацию. Как известно, «своих» частиц ни для той ни для другой пока не зафиксировано, но ученые постоянно нащупывают пути чтобы к этому приблизиться. Когда они наконец что-то найдут, это станет большим триумфом науки.

Физики шутят
При этом ученые знают, что не занимаются чем-то опасным. Еще до запуска Большого адронного коллайдера, по Интернету ходили страшилки, что-де все эти эксперименты могут уничтожить Землю, а то и всю Вселенную – в частности из-за образования рукотворных черных дыр. «По поводу того, опасен ЦЕРН или нет, однажды была такая шутка сказана ведущим теоретиком Джоном Эллисом, - прокомментировал Алексей Воробьев. - Ему говорили: «Вот-де чёрная дыра, провалимся!». Ему надоели эти вопросы и он пошутил так: «А что? Это даже интересно. Посмотрим!»<…> На самом деле есть полная гарантия того, что БАК – абсолютно безопасная машина».

Другой пример привел коллега Алексея Воробьева, заместитель руководителя отделения физики высоких энергий ПИЯФ Виктор Ким: «Есть частицы, которые прилетают из космоса, т.н. «космические лучи». Их энергии превышают на много порядков те, что используются в БАК. И Земля, и мы существуют давно. Ничего за это время не произошло: в этом смысле экспериментально показано, что никакой опасности нет».

«Опасения человечества по отношению к прогрессу идут ещё от начала времён, – рассказал Николай Никитин. – Достаточно вспомнить про такой курьёз, что многие предлагали в начале ХХ века запретить автомобили.

Считалось, что на скорости 20 км/ч люди просто сойдут с ума от того, как быстор мир вокруг проносится мимо. Когда стартовал Юрий Гагарин, Королёву предлагали заблокировать управление кораблём «Восток», поскольку считалось, что человек сойдёт с ума, если попадёт в космос.

Примерно из этого же ряда и боязнь перед Большим адронным коллайдером. На самом деле, страх того, что – вот, а вдруг на коллайдере появятся «чёрные дыры» - это даже не к нему относится. До БАКа в Америке работал (да и сейчас работает) коллайдер релятивистских ионов. Так что вопрос был впервые поднят гораздо раньше, в то время. И тогда же доказано, что никакой опасности нет. <…> Ну, а фильмы типа «Ангелы и демоны» - они хорошие, интересные, но к реальности не имеют отношения. Так же, как и мы – не сумасшедшие учёные, которые желают погубить мир. Совсем мы на них не похожи, честное слово!».

Немного этики, или Каким мы хотим, таким и будет
«Каким будет мир после вашего вмешательства?» – предложили пофилософствовать учёным журналисты.

«Всё, что человечество ни делало, всегда могло быть использовано и на пользу, и во вред. Огонь – это может быть и пожар, и горячая пища», – ёмко пояснила Дарья Саврина мысль о том, что физические законы на самом деле бесстрастны и беспристрастны.

Все зависит от человека. «С одной стороны, любой закон – физический, описывающий окружающий нас мир, не морален, - отметил Николай Никитин. – Он просто описывает наш мир. Моральным или не моральным его действительно делаем мы, люди. С другой стороны, учёные – это тоже люди, поэтому мы, конечно, заинтересованы в том, чтобы все наши законы, (и я в этом уверен! – в том числе, и бозон Хиггса) воплотились бы в технологиях. В технологиях, которые помогали бы человечеству развиваться создавать что-то новое, а не вредить».

«Каким захотим, таким и будет», – подвел черту Павел Кроковный – пусть и отвечал самым первым.

Автор: Охапкин Иван