Физики ищут ключи к Богу. Часть 1-я

Кто уже изначально придумал законы, которые мы открываем, и кто смоделировал мир, который мы пытаемся познать?

На наши вопросы отвечает Виктор МАТВЕЕВ, директор Института ядерных исследований Российской академии наук, председатель международного объединения ученых, участвующих в исследованиях на коллайдере.

Полный беспорядок

- Виктор Анатольевич, несколько лет назад в одном из своих интервью вы сказали буквально следующее: «Создается впечатление, что все работы привели к критической точке в развитии представлений о Вселенной».

Вам вторит и нобелевский лауреат Дэвид Гросс. По его мнению, «физика переживает период полного беспорядка». Есть ли надежда, что эксперименты на БАКе позволят навести «полный порядок»?

- По крайней мере мы наведем порядок в сотнях различных теорий, появившихся в последние годы. Образно говоря, БАК должен вбить верстовой столб, указав, какая из конкурирующих идей указывает движение в правильном направлении. Далее можно ожидать наступления новой эры в понимании происхождения и эволюции Вселенной, законов, действующих в микромире фундаментальных взаимодействий.

- Физики не скрывают, что по сути БАК - это огромный микроскоп стоимостью 10 млрд. долларов. И построен он для того, чтобы найти микроскопическую частицу Хиггса, которую физики сначала хотели назвать «проклятой» за ее неуловимость, но, передумав, окрестили «божественной». Не слишком ли дорого обходится научное любопытство?

- Нисколько. Полет на Луну обойдется дороже. А частица - точнее, поле Хиггса - стоит таких денег. Оно - это «поле чудес» -словно море, заполняет все пространство мироздания, наделяет массой другие частицы и держит мир в равновесии. Не найдем его - так и не поймем до конца, как устроена Вселенная.

- Питер Хиггс сделал открытие на кончике пера. Как его теперь попробуют на зуб?

- Для этого хиггсовское «море» надо взбудоражить, бросив в него камушек. То есть устроить микроскопическую модель Большого взрыва, чтобы появились «круги» на поверхности. Вот эта «рябь» и будет частицей Хиггса, которая невольно выдаст присутствие безмолвного и пугающего своей таинственностью поля, пронизывающего все и вся.

Представить, как работает хиггсовский механизм, можно на простом примере. Возьмите кусок пенопласта и покрошите его на стол. Получатся маленькие пенопластовые шарики - аналоги элементарных частиц, которые будут очень легкими. Если мы подуем на них, то они разлетятся. Теперь аккуратно нальем на стол воды, покрошим сверху пенопласт и снова слегка подуем. Мы увидим, что шарики разбегаются, но уже неохотно. Если бы мы не видели воду, нам бы казалось, что они стали как бы вялыми или тяжелыми. Эта пассивность возникает из-за того, что частицам при движении приходится продираться сквозь воду, которая в этой аналогии играет роль вакуумного хиггсовского поля. Если же мы подуем на воду без пенопластовых шариков, то по ее поверхности побежит «рябь» - это будет аналог хиггсовских бозонов.

Опасная игра в бильярд

- Говорят, что черные дыры, хоть и микроскопические, все же могут появиться при столкновении частиц в коллайдере. Не проедят ли они Землю насквозь, как моль?

- Это фантазии. Даже если представить некие гипотетические черные дыры, то они не могут привести к катастрофическим последствиям в экспериментах. Если бы такое было возможно, то мы бы сейчас с вами не разговаривали. В природе процессы, которые мы изучаем на коллайдерах, протекают постоянно в течение миллиардов лет. И Вселенная до сих пор прекрасно выживает. Конечно, энергия при столкновении двух протонов на БАКе для микромира огромная, но она в миллионы раз меньше энергии, возникающей при столкновении двух бильярдных шаров. Играя в бильярд, вы же не боитесь, что вырвется джинн из бутылки?

- А протоны, летящие со скоростью света, сталкиваются в космосе лоб в лоб, так же как в ускорителе?

- Конечно.

- И каждый раз возникает некое подобие Большого взрыва?

- Да, если сталкиваются два ядра или даже протон с ядром достаточно высоких энергий.

- И ничего страшного не происходит?

- Для окружающего мира ничего, а для ученых происходит много страшно интересного. Так, до сих пор у науки не было возможности непосредственно в лаборатории изучить то экстремальное состояние материи, которое мы называем условно кварк-глюонной плазмой.

- Когда через год в коллайдере устроят Большой взрыв, не взлетим на воздух?

- Большой взрыв, породивший

15 миллиардов лет назад нашу Вселенную, был несравненно сильнее, чем тот, что может произойти у нас. А взрыв нам нужен, чтобы обнаружить новые свойства состояния материи, которыми она обладала в самые первые мгновения появления Вселенной, когда состояла из так называемой кварк-глюонной плазмы. Ее мы и ожидаем после того, как столкнутся ускоренные протоны или ядра.

- Если окажется, что никакой «божественной» частицы нет, значит, протоны гоняли напрасно?

- Конечно, нет, хотя сегодня физики действительно мучаются вопросом: а если ничего не будет? Есть даже известные ученые, которые шутят: «Шляпу свою съем, если эту частицу обнаружат!» Многие заключают пари. Но нулевых результатов в науке не бывает. Не поймаем злополучную частицу - найдем другие интересные явления. Это все равно что идти по пустыне к линии горизонта, желая заглянуть за край света, а в итоге открываешь, что Земля круглая.

ЛИЧНОЕ ДЕЛО

Виктор МАТВЕЕВ, академик РАН, доктор физико-математических наук, профессор. Родился 11 декабря 1941 года в г. Тайга Красноярского края. Окончил Ленинградский государственный университет, Физико-технический институт им. Иоффе. Работал в Объединенном институте ядерных исследований (Дубна), в теоретическом отделе Национальной лаборатории США им. Ферми (Батавия, штат Иллинойс), с 1987 года по настоящее время - директор ИЯИ РАН.

Кто придумал вселенские законы и что изменится в учебниках физики? Читайте об этом в завтрашнем номере, 28 октября.