Люди "Теватрона"

Вполне возможно, что ученым осталось совсем недолго «колдовать» в недрах «Теватрона».
Источник: symmetrymagazine.org

В середине июня в Национальной лаборатории ускорителей им. Энрико Ферми (США) было объявлено, что загадочной частицы, обнаруженной физиками коллаборации CDF, одного из детекторов, установленных на коллайдере «Теватрон», скорее всего, не существует, и возможно, она представляет собой результат систематической ошибки вычисления. Заявление было сделано физиками другого теватроновского детектора – D0, и, похоже, оно очень нелегко им далось. Во всяком случае, они тянули с этим заявлением сколько могли.

Для тысячи исследователей, работающих на «Теватроне», это крах последней надежды. Напомним, 10 января этого года Министерство энергетики США (DOE) приняло окончательное решение прекратить с этого года финансирование «Теватрона», второго по мощности коллайдера после Большого адронного коллайдера в ЦЕРНе (Женева).

С одной стороны, это правильно – «Теватрон» был построен четверть века назад. Энергия, до которой он может разгонять пучки частиц, намного меньше энергии пучков церновского суперколлайдера, и конкурировать с ним он никак не может. С другой, эта установка, несмотря на почтенный возраст, вполне работоспособна, и на ней еще вполне можно делать «хорошую физику». Требовалось что-то совсем экстраординарное, чтобы изменить намерения правительственных чиновников.

И оно появилось – словно рояль из кустов. В начале апреля физики CDF, все 507 ученых, работающих там, опубликовали статью о том, что ими обнаружена ранее неизвестная частица, которая ни в какие рамки не укладывается. Это был не бозон Хиггса (частица Бога, как называют этот бозон), который они стремились поймать, несмотря на очень малую вероятность такой поимки – масса в 160 масс протона не очень для него подходила. Но главное – частицы, на которые она распадалась, были совсем не те, которые ожидаются при распаде бозона Хиггса, и вдобавок «событие» происходило в 30 раз чаще, чем это предсказано теорией. Новая частица грозила перевернуть существующую теорию с ног на голову – или наоборот. К тому же она могла поставить чиновников DOE в очень неудобное положение – на «Теватроне» сделано открытие нобелевского уровня, а они его выключают.

Портрет на фоне главного инжектора «Теватрона» – канала ввода ускоренных частиц. Источник: symmetrymagazine.org

Открытие было сделано за три месяца до этого, то есть как раз примерно в то время, когда «Теватрону» отказали в праве на существование. Все эти три месяца физики CDF проверяли и перепроверяли свои расчеты, пытаясь исключить даже намек на вычислительную ошибку, пока наконец не решились опубликовать свои выводы.

По-хорошему, им следовало подождать – чтобы, во-первых, самим набрать статистику поубедительней и тем самым исключить случайный всплеск, замаскировавшийся под новую частицу, и во-вторых, дождаться результатов другого теватроновского детектора – D0, – где проводились те же эксперименты. Но не дождались – то ли слишком были уверены в своих выкладках, то ли слишком быстро приближалось время отключения «Теватрона» и надо было спешить.

В начале мая на конференции во французском городе Блуа вероятность случайного совпадения была исключена почти полностью. Новая серия экспериментов подтвердила наличие неизвестной частицы. До этого статистическая значимость результата составляла 3,2 сигмы (вероятность случайности – 1/1375), но для официального исключения случайного фактора требовалась значимость в 5 сигм. После новой серии столкновений статистическая значимость достигла 4,8 сигмы.

Ускорительная физика – это просто красиво. Источник: rtmsd.org

И вот, как гром с ясного неба – долгожданные результаты анализа столкновений, сделанного коллаборацией D0. Тщательно изучив полученные этим детектором данные, сотрудники коллаборации D0 не обнаружили в них никаких отклонений от стандартной модели. Никакого дополнительного пика в графиках и, соответственно никаких следов распада новой частицы они не нашли. О чем была тут же послана статья в тот же журнал (Physical Review Letters), что и статья двухмесячной давности от коллаборации CDF, и тоже подписанная всеми 422 физиками детектора.

Все эти два месяца физики D0 точно так же, как до этого их коллеги, проверяли и перепроверяли свои расчеты. Дмитрий Денисов, официальный представитель коллаборации D0, утверждает, что если бы не это, они бы управились за три дня.

Строго говоря, это еще не конец фильма. Представители CDF соглашаются, что, возможно, вместо частицы они и впрямь поймали ее призрак, но подчеркивают, что причина разногласия в выводах еще окончательно не ясна. Начальство Фермилаба создало специальную группу для выяснения этих причин, но времени для работы у той группы практически не осталось – осенью «Теватрон» окончательно закрывают.