Знание-сила, 1997 № 03 (837)

ПРЕДЧУВСТВИЕ «БОЛЬШОГО СЛОМА»

Александр Семенов

Особенности интернациональной охоты

В девятом номере нашего журнала за прошлый год появилась статья под рубрикой «Наука: на рубеже столетий Автор задался вопросом: что было в науке и чего нам от нее ждать на перекрестке веков? Часть заглавия той статьи мы решили использовать уже в качестве новой рубрики, тем более что «предчувствия», похоже, начинают оправдываться.

На всякое событие можно смотреть двояко: изнутри и снаружи. Современная наука давно стала уделом экспертов, и поэтому все научные новости видны нам — непосвященным — исключительно снаружи. Работы, отмеченные Нобелевской премией, с такой точки зрения обычно выглядят вереницей озарений и чуть ли не случайных находок. Волей-неволей начинаешь завидовать везунчикам: взял, померил, открыл, получил миллион долларов. Если же послушать самого автора открытия, то чаще всего это будет долгое перечисление мелочей, на наш взгляд, к делу не относящихся.

Со стороны видна лишь верхушка айсберга. Причем в отличие от природной ледяной горы, у научного исследования от постороннего взора скрыто не девяносто процентов объема, а девяносто девять и девять десятых. И восхищаться описанием подводных частей доступно лишь знатокам, но именно там и упрятана самое наука. Поэтому я в очередной раз постараюсь рассказать о науке «изнутри», тем более что представился на редкость удачный повод. Сотрудничество, в котором я участвую, вроде бы открыло что-то необычное. Точнее, пока нельзя сказать, что открыло, и не наверняка необычное, но идет процесс «открывания». Вот о нем-то и разговор.

От постоянных читателей журнала уже нет смысла скрывать, что в свободное от писания научно-популярных статей время я продолжаю трудиться в международном физическом центре ДЕЗИ, в Гамбурге, на ускорителе ГЕРА в составе крупного международного сотрудничества Н1 (более четырех сотен соавторов из тридцати семи научно-исследовательских институтов одиннадцати стран). Ускоритель этот необычный, можно даже сказать — уникальный: в нем сталкиваются встречные пучки электронов и протонов; нигде в мире больше ничего подобного нет. Заработал он пять лет назад.

Главная задача ускорителя и установок, действующих на нем,— исследование структуры протона. Если смотреть на результаты пятилетнего труда снаружи, то все нормально: опубликовано более пяти десятков статей в научных журналах, доклады о результатах ГЕРЫ регулярно ставят на всех научных конференциях. Но если постараться честно взглянуть изнутри, то ситуация теряет радужный ореол. Прежде всего на ускорителе не удалось достигнуть запланированной светимости, то есть частоты столкновений протонов с электронами. Нельзя сказать, что это чья-то ошибка, просто объективные трудности: никто никогда не строил ничего похожего, поэтому на деле многое оказалось чуть хуже, чем замысливали. А когда множество «чуть-чуть» сложилось, выяснилось, что количество столкновений в десять раз меньше того, что планировалось.

Это не означало провала или катастрофы, однако пришлось перекраивать исследовательские планы. Нашлось немало интересных тем для исследований и при более редких, чем хотелось бы, столкновениях. Ни в коем случае я не хочу сказать, что пять десятков публикаций высосаны из пальца — нет, это хорошие, добротные научные работы. Но... нет изюминки, сенсации, прорыва, действительно открытия. А оно ох как важно и для исследователей, и для директората.

В восьмидесятые годы я работал в ДЕЗИ на другом ускорителе, ДОРИС, в сотрудничестве АРГУС. Тогда было сделано несколько настоящих открытий, и это невероятно благотворно действовало на трудовой коллектив и производственный климат. Никого не надо было заставлять работать — все «пахали» изо всех сил, потому что ясно было видно, зачем: вот они открытия — рядом с тобой, поработай и все получится. Теперь подобного энтузиазма нет и в помине. Работают для диссертации, для поездки на конференцию, для продолжения контракта — аккуратно и старательно, но — глаза не горят. Как ни странно звучат теперь уже и в наше рыночное время столь вольные рассуждения о «горящих» глазах, я все больше прихожу к убеждению, что без этого в научном исследовании не обойтись.

У директората — свои проблемы. Когда в конце восьмидесятых АРГУС перестал удивлять мир своими открытиями, заработала ГЕРА, в которую было вложено много сил и денег. Сейчас в ДЕЗИ разрабатывается еще один уникальный план многокилометрового линейного ускорителя со встречными пучками электронов и позитронов. Если на него дадут деньги, то строительство начнется около 2002 года, а заработает он еще года через три, а может, и пять[* Подробнее см. «Заметки обозревателя» в № 5 за этот год.]. Поэтому как минимум десять лет единственным источником науки в ДЕЗИ может быть только ГЕРА. И как было бы хорошо, если бы можно было говорить: «А, ГЕРА — это там, где открыли то-то и то-то, да, это известное место». Слова о полусотне работ — слабоватый аргумент для того, чтобы гордиться и выбивать большие деньги из правительства.

В общем, открытие было позарез необходимо, и вроде бы оно и наклюнулось, но об этом чуть позже. Сейчас маленькое отступление о научной ситуации.

В каждой науке всегда есть (по крайней мере, так кажется) теория, которая описывает происходящие события. В физике элементарных частиц она называется Стандартной моделью. Суть ее в том, что в основе строения материи лежат всего лишь шесть кварков, взаимодействующих между собой «сильно» при помощи глюонов, и шесть лептонов, взаимодействующих «слабо». «Слабое» и «сильное» — это названия физических взаимодействий, которые вместе с электромагнитным и гравитационным и составляют известную на сегодня «великолепную четверку», правящую микромиром. Стандартная модель начала формироваться в шестидесятые годы, утвердилась в семидесятые и восьмидесятые, и теперь уже стоит вопрос о ее проверке. Если найдется нечто, чего она не описывает и не может объяснить, то это будет означать ни много ни мало, а необходимость следующего шага в глубь материи.

Основным возмутителем спокойствия последних лет было нейтрино. В соответствии со Стандартной моделью масса этой частицы должна быть строго нулевой. Копятся свидетельства и намеки на то, что она не нулевая. Но все это пока гипотезы, и Стандартная модель чувствует себя прекрасно. На последней Главной (Рочестерской) конференции по физике высоких энергий, проходившей в Варшаве летом 1996 года, в итоговом докладе было специально подчеркнуто, что у нее нет никаких разногласий с экспериментом. Даже результат сотрудничества CDF на американском ускорителе в лаборатории имени Ферми[* См. статью «Третья охота» // «Знание — сила», 1996.— №11.] — намеки на структуру у кварков, что противоречит Стандартной модели,— пока не развивается, а скорее как-то так рассасывается. В общем, полное торжество теории.

Сотрудничество Н1 занимается исследованием различных тонкостей этой самой теории. Один из важных моментов — глубоко неупругие взаимодействия. Говоря обычным языком, отражение электрона от протона под большими углами. Чем глубже в протон проникает электрон, тем больше он отклоняется. Теория предсказывает, что больших отклонений должно быть мало, обратно пропорционально углу. Вот это и проверялось. Если бы столкновений было побольше, то могли встретиться и совсем большие углы, но статистики, как уже говорилось, к сожалению, не хватало.

И вот теперь вернемся к теме открытия. Работа прдолжалась, и на регулярной встрече сотрудничества Н1 19 декабря прошлого года был сделан очередной десеток докладов о том, как идут исследования по разным направлениям, в том числе и по глубоко неупругим взаимодействиям. За 1996 год на ускорителе была набрана новая статистика, и надо было посмотреть, что там и как. Один из докладов делал молодой аспирант — из тех, кто обычно выполняет основную массу тяжелой научной работы и изредка удостаивается высокой чести доложить о том, что им же и сделано. Докладчик долго и занудно повествовал, как много им наработано, и «на десерт» показал картинку, где все экспериментальные точки ложились на теоретическую кривую, и лишь в самом конце — при очень больших углах — было несколько точек НАД этой кривой.