Итак, за какие‑то десять минут вся история LHC, а может быть, и всей физики высоких энергий навсегда изменилась.

Как поменять стратегию

Лето 2010 года я провел в спорах с наиболее агрессивными и наиболее преданными делу коллегами. Первым, с кем я поговорил, был Вивек Шарма. Вивек родился в глухом уголке индийского штата Бихар и, как и большинство блестящих студентов-иностранцев, получив докторскую степень, остался в США. Он был тогда молодым профессором Калифорнийского университета в Сан-Диего и несколько месяцев, по моему поручению, возглавлял группу по хиггсовскому анализу. Это была одна из самых маленьких групп – в нее входило всего двадцать семь физиков, в то время как группы по поиску суперсимметрии или идентификации топ-кварка состояли из сотен человек. Такая количественная разница отражала всеобщую уверенность, что сбор данных на 7 ТэВ не даст сколько‑нибудь значимых для поиска бозона Хиггса результатов и что следует сконцентрироваться на других направлениях, представлявшихся более перспективными.

Мы с Вивеком подружились еще во времена LEP: познакомились, когда он, учась в Висконсине, работал вместе со мной над юстировкой миниатюрной трековой камеры, собранной нами в Пизе. Мне хватило всего нескольких слов: Вивек сразу уловил суть происходящего. Нельзя терять времени, результаты нужны уже этой осенью. Надо было срочно организовывать серию численных экспериментов, чтобы понять, справедлива ли наша интуитивная оценка в 5 обратных фемтобарн, которая показалась нам наиболее разумной. Следовало выстроить совершенно новую стратегию. До сих пор наш анализ базировался на предположении, что в нашем распоряжении есть сотня обратных фемтобарн при энергии в 14 ТэВ. При таких условиях с открытием бозона Хиггса справится и ребенок. Все наши прежние исследования показывали, что в каждой конкретной области масс достаточно сконцентрировать усилия на одном-единственном канале распада, – и мы сможем открыть бозон Хиггса, где бы он ни прятался.

С LHC мы чувствовали себя, как в пятизвездочном отеле: заказывай все что хочешь, и тебе принесут это прямо в номер. Однако инцидент 2008 года разрушил наши мечты о величии. Нам, так сказать, пришлось укрываться в горном лагере, где нужно жаться друг к другу, когда хочешь согреться, а если не найдешь чего‑нибудь съедобного и дров для печки, то будешь стучать зубами от холода и страдать от голода.

Когда у тебя 7 ТэВ и 5 fb-1, все намного сложнее. Ни один канал распада бозона Хиггса не даст сам по себе достаточно надежных сигналов. Не остается другого пути, кроме как сочетать сигналы как можно бóльшего числа каналов распада. Но это требует привлечения к работе сотни сотрудников. Да и этого окажется недостаточно в самом нижнем диапазоне масс, от 115 до 150 ГэВ, который мы считаем наиболее вероятным, исходя из всего того, что нам известно благодаря точным количественным проверкам Стандартной модели. Тут, чтобы была хоть какая‑то надежда, придется приложить исключительные усилия. Придется начинать все сначала, совершенствуя и уточняя свой анализ; придется изобретать новые методы отбора интересующих нас сигналов и сдавать в утиль все проведенные к настоящему моменту исследования – чтобы проделать все заново, прибегнув к более подробному анализу и более точной калибровке.

Летом, пока проводились численные эксперименты, которые должны были использоваться для официальной смены стратегии, началось бурное обсуждение того, как интенсифицировать работы. Нам предстояло убедить сотни исследователей еще раз поменять свои планы и пуститься в предприятие, которое вполне могло оказаться безнадежным. Чтобы рассчитывать на успех, надо было собрать лучшие силы коллаборации, привлечь самые сильные университеты и самых блестящих молодых ученых.

На протяжении нескольких недель я встречался с десятками групп, по одной за раз. До сих пор помню, как трудно было убеждать моих коллег-профессоров, руководивших исследовательскими коллективами. Они решительно не хотели менять темы уже наполовину написанных диссертаций и отказываться от проектов, на подготовку которых люди потратили годы жизни. Но чем больше я говорил, что предприятие сложное, чем больше подчеркивал необходимость изобрести новые методы анализа, тем чаще видел огонек интереса, зажигавшийся в глазах самых молодых участников встреч. И в итоге нам удалось мобилизовать лучшие молодые умы нашей многотысячной коллаборации.

На протяжении нескольких следующих месяцев десятки групп и сотни блестящих ученых упорно объединяли свои усилия. И в 2011‑м, спустя год после неформальной встречи в Париже, выяснится, что в группе, занимающейся бозоном Хиггса в CMS, уже больше пятисот человек. Сотни юношей и девушек примутся изучать инновационные методы, чтобы пуститься в погоню за ускользающим бозоном. И если сегодня весь мир празднует достижение крупного научного успеха, то заслуга в этом прежде всего их – ребят, ответивших на брошенный им вызов с пылким энтузиазмом, на какой способны только очень молодые люди, готовые взять на себя ответственность и благодарные за оказанное им доверие.

Жестокие схватки с ATLAS

Когда начались эксперименты при энергиях в 7 ТэВ, CMS стал выдавать результаты значительно быстрее, чем ATLAS. И мы это предвидели: наше оборудование было значительно проще калибровать и юстировать; более того: сильное магнитное поле и комбинация трековых детекторов с мюонными обеспечивали превосходную производительность. За несколько месяцев CMS опубликовал целый ряд впечатляющих статей. Когда прослеживаются процессы рождения и распада более массивных объектов, вроде топ-кварка, и представляются описания очень редких событий, вроде рождения пар W-бозонов, все понимают, что исследователи готовы к большой охоте. ATLAS тоже выдавал отличные результаты, но все видели, сколько труда это ему стоило. Он всегда отставал – на недели или на месяцы, а его статьи уступали в полноте и методической новизне статьям CMS. Состязание становилось все более жестким.

Выбор двух независимых экспериментов в LHC – стратегический ход ЦЕРН. Повторяется сценарий, который применялся еще во времена UA1 и UA2. Та же формула была принята и на Тэватроне, где состязаются / сотрудничают два эксперимента – CDF и D0. Поиски бозона Хиггса или следов Новой физики – исключительно сложная операция. Надо регистрировать очень слабые и редкие сигналы, которые часто прячутся среди сигналов, весьма похожих на те, что мы хотим изучать. Современные эксперименты используют сложнейшие технологии, полные разнообразных тонкостей и чреватые возможными неисправностями. Софт, используемый для идентификации интересных событий в целях их реконструкции и изучения, содержит миллионы строк компьютерного кода. В этих условиях любой может совершить промах или недооценить определенный источник систематических ошибок. Страх – самый верный спутник в нашем путешествии. Упустив какую‑то деталь, ты убеждаешь себя в том, что сделал великое открытие, а потом обнаруживаешь, что все провалено из‑за банальнейшей ошибки, –