В открытии «частицы, подобной бозону Хиггса», как ее аккуратно до сих пор предпочитают называть в CERN, участвовали две огромные коллаборации — CMS и ATLAS. Их участники поделились с «Газетой.Ru» воспоминаниями об открытии, которое уже называют величайшим научным событием полувека, о том, когда именно оно произошло, как удалось хранить его в секрете и что чувствовали участники работы.
Ученые CERN до сих пор не готовы объяснить истинную природу новой, подобной бозону Хиггса частицы, об обнаружении которой было объявлено в минувшем июне, однако, вне зависимости от объяснения (основной вопрос сейчас касается спина частицы), никто не сомневается, что это великое открытие, которое всеми ведущими научными изданиями будет признано самым крупным открытием года. Теоретикам, предсказавшим частицу, прочат Нобелевскую премию, экспериментаторы уже получили премию по фундаментальной физике, учрежденную российским бизнесменом Юрием Мильнером, а один из лауреатов этой премии — текущий руководитель эксперимента ATLAS Фабиола Джанотти — оказалась на втором месте в обнародованном в среду списке людей года по версии журнала Time. Выбор фонда Юрия Мильнера, отметившего всех руководителей работ, выглядит справедливым, а выбор журнала Time — несколько странным, учитывая то, что ученые CERN всегда подчеркивают важность совместной работы.
К сожалению, на ум приходят лишь соображения «политкорректности»: Фабиола — единственная дама в этом списке.
Открытие новой частицы, как и планировалось при строительстве коллайдера, было сделано и подтверждено двумя независимыми экспериментами-детекторами — ATLAS и CMS; над результатами, полученными каждым из них, трудились несколько тысяч ученых. Участники работы признались «Газете.Ru», что первые «следы» бозона были найдены задолго до официального заявления.
«Открытие, конечно, не произошло в один день. Сначала появились данные, потом появились сомнения, потом сомнения рассеялись, потом появились новые сомнения... В какой-то момент, когда вы видите большое количество позитивных флуктуаций, когда они начинают выглядеть как сигнал, вы начинаете верить в него, но это никак не отменяет верификации и необходимости набора статистики для достижения достаточной точности.
Сейчас, оглядываясь назад, мы можем сказать, что впервые мы увидели сигнал еще в июне 2011 года. Но мы можем говорить о том, что это был нужный сигнал, только сейчас, когда мы достоверно знаем, что это именно он. А в то время это прекрасно могла оказаться лишь статистическая флуктуация, не имеющая ничего общего с реальным бозоном Хиггса»,
— рассказал член коллаборации ATLAS, сотрудник Научно-исследовательского института имени Вейцмана (Израиль) Эйлам Гросс.
Ученые объяснили, что то наблюдение не могло считаться большим открытием.
«Понимаете, это не была наука, это было лишь совпадение. Мы видели намек на сигналы и при других энергиях, но тут интересно то, что это было полное совпадение, ровно на 126 ГэВ. Но сейчас забавно осознавать, что это было точно — точно искомая масса»,
— сказал другой сотрудник ATLAS, Маруми Кадо из Университета Париж-Юг.
«Нужно четко понимать разницу между реальным сигналом и статистической флуктуацией. Сигнал – это превышение числа событий, отвечающих в данном случае за распад новой частицы, над фоном, но в совершенно четко определенное число раз, четко определенное количество. То есть это не любой абстрактный выброс. Если этих выбросов слишком много на разных энергиях – это может быть какой-то ненормальный сигнал, статистические выбросы, экспериментальная ошибка, что угодно. Возможно, тот «точный» сигнал и был такой ошибкой», — пояснил Гросс. - «Реальное открытие произошло в конце ноября 2011-го. Вот тогда мы уже знали, что мы у цели, частица найдена.
Еще нужно было набрать данные, наблюдать различные каналы распада, но все-таки мы уже верили. Как-то мы с коллегами встречались в неформальной обстановке, и кто-то в шутку предложил сделать ставки. И все поставили на то, что масса правильная, нашелся только один сомневающийся «диссидент». С того момента мы, конечно, продолжали сбор и анализ данных, но глубоко внутри мы знали, что открытие близко», — продолжил он.
«Однако в науке нельзя полагаться на такие «чувства», и никто не полагался. Например, у детектора CMS в какой-то момент было два сигнала – один с массой 119 ГэВ, а второй – 126 ГэВ, причем второй лишь немного превышал первый. Четкой уверенности не было»,
— сказал Кадо.
«Кроме того, вам следует знать, что даже если один эксперимент видит четкий сигнал, это еще ничего не значит, это все еще могут быть статистические флуктуации, систематические ошибки особенностей детектора. Вот только когда два эксперимента (они имеют совершенно разную конструкцию, коллаборации их работают абсолютно независимо) видят один и тот же сигнал с совпадающей массой, можно говорить об открытии. Тут вероятность ошибки уже значительно, значительно меньше»,
— пояснил Гросс.
Грег Ландсберг, координатор физической программы эксперимента CMS из Университета Брауна (США), оказался более осторожен в датировках открытия.
«Лето было очень тяжелым, мы работали как лошади. 15 июня мы открыли «черный ящик» — мы поняли, что у нас в руках открытие и нам предстоит работать еще три недели, чтобы довести его до уровня публичного заявления. Первые два месяца лета были удивительным временем. Все мы работали, что называется, круглые сутки: домой приходили бросить вещи и лечь спать. Но это было лучшее время моей научной карьеры»,
— вспоминает он.
Все время работы ученые должны были держать новейшие результаты в секрете не только от публики, но и от своих собственных коллег-«конкурентов»: независимость работы CMS и ATLAS была непременным условием «чистоты» эксперимента. Однако такая секретность далась на удивление легко, вспоминают физики.
«Нам на руку играло то, что никто не ожидал результатов так быстро. Они появились еще до того, как вопросы стали назойливыми! В декабре, год назад, извне казалось, что чувствительность машины еще недостаточна, а вопросы возникают только тогда, когда люди думают, что уже есть какая-то информация. А тут все думали, что еще рано, – а мы все уже знали!»
— рассказал Маруми Кадо.
Ускоритель сам по себе превзошел ожидания: нам сопутствовала удача с набором статистики, так как удалось повысить светимость прибора (число частиц на единицу времени и площади – прим. «Газеты. Ru»). Кроме того, по какому-то счастливому совпадению нам повезло и с достижением необходимого превышения сигнала над фоном уже после обнаружения новой частицы – мы смогли говорить о ней достоверно несколько раньше, чем сами того ожидали. Это все была большая удача. Результаты могли появиться несколько позже, если б не сложилось со статистикой, если бы случайные флуктуации сработали в другом направлении», — согласился с ним Гросс.
«На удивление, оказалось, что хранить тайны совсем нетрудно. Я даже не понимаю, как это получилось и почему это было так легко. Не делиться данными со второй коллаборацией помогает атмосфера соперничества — дружественного, но соперничества. Даже сейчас, когда главное уже публично известно, мы не знаем, каковы последние новости о работе «конкурентов» в CMS. У нас три тысячи человек, и случается, что ученые – семейная пара, живущая вместе. И вот, если они принадлежат к разным коллаборациям, они все равно не раскрывают последних секретов — это поразительно. До последнего дня перед конференцией мы с нетерпением и интересом ждали, что же покажут наши коллеги. Нужно провести отдельное расследование, как такое возможно, когда мы работаем в одном здании, через холл, но это факт»,
— с удивлением отметил Гросс. Для каждого из участвовавших в открытии ученых оно станет самым важным эпизодом жизни, считает Грег Ландсберг.
«Лично я могу сказать, что это был самый захватывающий период в моей жизни. И я думаю, со мной согласится абсолютное большинство людей, участвовавших в работах по поиску бозона Хиггса. Открытия такого масштаба происходит раз в жизни. Предыдущее, наверное, было около 40 лет назад, мне было несколько лет от роду. Произошедшее оказало огромное влияние на всех нас. Радостно, что вообще мир воспринял наше открытие с интересом: за трансляцией семинара, на котором мы объявили об открытии частицы, следили более миллиарда человек по всему миру — это больше, чем число пользователей Facebook. Это впечатляет. Никогда большая наука не привлекала столько внимания по всему миру. Я довольно много путешествую, и теперь люди спрашивают меня о работе, узнают фотографии коллайдера в газетах. Это поразительно»,
— сказал он.