The Economist: 2015 год станет критичным для физической Стандартной Модели

В течение всего последующего года физики будут нервно грызть ногти — так или иначе 2015 год станет знаменательным для их сферы, — пишет The Economist. Либо теоретики окажутся впечатляюще правы, и экспериментаторы смогут уверенно двигаться дальше по девственным просторам так называемой новой физики (участвуя в занимательном сафари — охоте на новые частицы), либо они обнаружат (без большого преувеличения), что не понимают, как в действительности работает Вселенная.

Основная задача БАК, коль скоро он уже обнаружил широко разрекламированный бозон Хиггса, заключается в отслеживании практически так же разрекламированного — и почти настолько же неуловимого — явления под названием Сьюзи. Эту кличку физики присвоили концепции суперсимметрии, которая лежит в основе большинства моделей новой физики.

Сьюзи, выдуманная в 1981 году как ответ на трудные вопросы к существующим физическим моделям, играла в прятки с тех пор, как американцы первыми задействовали ныне закрытый ускоритель Тэватрон в лаборатории Фермилаб неподалеку от Чикаго. Потом европейцы использовали БАК в ЦЕРНе, женевской лаборатории, они разыскивали свидетельства ее существования. Исследователи постепенно увеличивали мощность своих машин в поиске спрятанных частиц и оказались в следующей ситуации — если некоторые из этих частиц не появятся в ходе нового запуска, физикам придется отказаться от самой идеи и придумать что-нибудь другое.

Сьюзи призвана разрешить головоломку. Во второй половине 20 века физики скрупулезно конструировали то, что стало называться Стандартной Моделью. Она объясняет все известные фундаментальные частицы и явления, кроме гравитации, для которой существует своя, отдельная модель под названием "общая теория относительности". И хотя Стандартная Модель работает, она зависит от многих произвольных математических допущений. Головоломка заключается в том, почему эти допущения обладают конкретно такими качествами. И необходимость во многих этих допущениях исчезла бы, имей известные частицы более тяжелых партнеров: их суперсимметричных близнецов.

Существуют различные версии суперсимметрии, но самые правдоподобные из них предполагают, что некоторые из этих партнерских частиц, будучи тяжелее частиц Стандартной Модели (и, соответственно, их трудней получить в ускорителе), тем не менее довольно легкие, так что либо их уже должны были обнаружить, либо они достаточно быстро появятся с запуском БАК. Усовершенствование ускорителя — последняя раздача карт в поддержку теории, как минимум в ее общепринятом виде.

Неспособность обнаружить суперсимметрию станет проблемой не только для тех, кто надеется использовать ее для прояснения Стандартной Модели, но также и для тех, кто считает, что Сьюзи объяснит природу так называемой темной материи — гравитационный эффект которой в шесть раз сильней во Вселенной, чем явная материя, из которой состоят атомы. Многие физики бьются об заклад, что черная материя состоит из одного или более типов партнерских частиц суперсимметрии. Если окажется, что такие частицы иллюзорны — и этим физикам также придется думать заново.

Хотя, если Сьюзи не объявится, это не станет концом физики. Для науки не найти что-то — часто может быть более знаменательно, чем найти. В конце 19 века, например, проводилась охота на эфир, похожая на охоту на Сьюзи; практически все физики тогда считали, что он заполнял пространство и проводил свет, как воздух проводит звук. Но эксперимент двух американцев, Альберта Майкельсона и Эдварда Морли, показал, что эфира не существует. Физики окружили не то дерево и понадобились Макс Планк и Альберт Эйнштейн, основатели квантовой теории и теории относительности, чтобы предложить новые деревья.

Столетие спустя было посажено несколько альтернативных деревьев — просто на тот случай, если Сьюзи не появится к назначенному времени. Например, существуют более сложные версии суперсимметрии. Они обладают одним достоинством (с точки зрения нынешнего отсутствия необходимых частиц) — предполагаемые частицы слишком тяжелы даже для улучшенного БАК. Недостаток этих теорий заключается в том, что они намного сложней. Их возрождение смахивает на то, как древний астроном добавляет эпицикл к орбите планеты, чтобы движение планеты подходило под данные, когда на самом деле нужно только сменить точку зрения на то, где находится центр солнечной системы.

Другой подход, чье достоинство заключается в возможности сместить точку зрения, предполагает принятие того факта, что произвольные допущения Стандартной Модели — фактически произвольная реальность. Физики относятся к этому с неохотой, поскольку даже мелкие изменения в цифрах приведут к целостному развалу. Результатом станет либо радикально иная Вселенная, либо отсутствие Вселенной как таковое. Согласно аргументам, не верится, что для создания конкретно этой Вселенной, в которой живут люди, все может быть так идеально сонастроено по случайности.

Выход из этого, с точки зрения тех, кто не желает отсылки к разумному творцу, — допустить, что наблюдаемая Вселенная — только одна из бесконечного числа вселенных, а в каждой из них действуют свои физические законы. В таком случае, только вселенные, управляемые Стандартной Моделью, или чем-то на нее похожим, могут обладать необходимыми условиями для появления физиков, способных их исследовать.

Эти аргументы уходят в философию, потому что даже если существуют множественные вселенные, может быть, их невозможно исследовать. В дни Исаака Ньютона физиков называли "натурфилософами". Возможно, самое время этот термин возродить.