Вселенной, историей возникновения Космоса. Он обнаружил, что в самом начале что-то очень похожее на поле Хиггса привело к намного более важным событиям, чем придание частицам массы.
Гут — коренастый человек с мальчишеской копной волос и сильным нью-джерсийским акцентом. Он говорит о рождении Вселенной с такой страстью, c какой другие говорят о футбольных матчах. Гут знает все теории: как они появились, насколько хорошо описывают различные ситуации, а также кто является автором каждой из них. Когда он рассказывает обо всем этом, трудно не поразиться, как физики могут знать что-либо о состоянии, в котором Космос пребывал четырнадцать миллиардов лет назад. Однако Гут так детально описывает, какой Вселенная была через одну триллионную от одной триллионной от одной триллионной доли секунды после Большого взрыва, как если бы был свидетелем тех революционных процессов, видел все своими собственными глазами. “Такого рода идеи, — правда, признает он улыбаясь, — обычно всем кажутся безумными, и я тут не исключение”.
История открытия Гута началась в Корнеллском университете. В 1978 году ученые работали над так называемыми Теориями Великого Объединения (GUTs), которые должны были стать следующим большим прорывом в физике. GUTs ставили своей целью объединить все известные силы в природе, за исключением гравитационных. Это означало поиск единой теории, описывающей электромагнетизм, слабое взаимодействие, а также сильное взаимодействие внутри атомных ядер.
Однажды Генри Тай, друг Гута, тоже работавший в Корнеллском университете, обратился к нему за помощью. Он хотел бы знать, предсказывают ли GUTs существование гипотетической частицы, существование которой Поль Дирак предложил в 1930 году. Частица была по меньшей мере странной — такой микроскопический магнит, но с одним полюсом. (У нормального магнита всегда два полюса — один северный, а другой — южный.) Из-за этого удивительного свойства таинственные частицы назвали магнитными монополями.
Расчеты Гута показали, что теории GUTs действительно предсказывают существование магнитных монополей, но при этом возникало новое неразрешимое противоречие. “Я сказал Генри, что он может забыть о монополях. Никто никогда не сумеет создать их в ускорителе элементарных частиц, так как они невероятно тяжелые. Для меня они были просто еще одной непроверяемой гипотезой GUTs”, — вспоминает Гут. Говоря “невероятно тяжелые”, он имел в виду, что масса гипотетического монополя примерно равна массе амебы.
Тай не удовлетворился ответом. Он вернулся к проблеме и предложил вместе посчитать, сколько этих странных магнитных частиц было создано в результате Большого взрыва. “Это была действительно сумасшедшая идея, и я перестал этим заниматься”, — говорит Гут. Он переключился на другие темы, а Тай все никак не успокаивался, надеясь, что друг все-таки поможет ему разобраться с монополями.
Гут почти забыл про идею Тая, но одна лекция в Корнеллском университете полностью перевернула его отношение к ней. Физический факультет университета регулярно приглашал ученых из других вузов читать лекции корнеллским студентам. И вот однажды к ним приехал Стивен Вайнберг. Вайнберг, которому оставался всего год до получения Нобелевской премии, стал одним из основных сторонников GUTs. Глубина и ясность его лекции убедила Гута в том, что эти теории, возможно, не совсем безумные.
Сразу после окончания лекции Вайнберга Гут поговорил с Таем и согласился наконец подсчитать, сколько магнитных монополей было создано в результате Большого взрыва. Результаты весьма озадачивали — похоже, Вселенная должна быть битком набита этими загадочными монополями! Но если это так, то она была бы в сотни триллионов раз более массивной, чем, по оценкам космологов, есть на самом деле. (Физики, зная массу Вселенной, могут определить ее возраст. Известно также, что расширение Вселенной замедляется тем быстрее, чем она массивнее.) Гут сделал математические расчеты, заложив в них полученное огромное число монополей и их массу, а затем рассчитал возраст Вселенной. Оказалось, что ей должно быть около 30 000 лет. “Ну, я получил сполна всяческих нелестных комментариев в свой адрес”, — рассказывал Гут.
Расчеты Гута показали, что согласно теории Великого объединения в первые мгновения после Большого взрыва несколько полей хиггсовского типа должны были заплестись в узлы. Эти узлы и были магнитными монополями. Гут понял, что на ранней стадии развития Вселенной должно было произойти нечто, помешавшее дальнейшему образованию такого количества монополей. К примеру, если Вселенная охладилась очень быстро, хиггсовские поля не должны были успеть переплестись, и в результате образовалось бы меньше узлов, а уже образовавшиеся до этого монополи разлетелись бы на огромные расстояния и вполне могли бы ускользнуть от нашего взгляда.
Настоящий прорыв в понимании проблемы возник в сознании Гута как следствие из этого умозаключения. Однажды вечером он вернулся с работы домой, и вдруг его осенило: он понял, что означали его расчеты расширяющейся Вселенной. “В какой-то момент я увидел, что происходит. Расширение Вселенной было экспоненциальным! Это было невероятно захватывающе”, — говорит Гут.
Явление, открытое Гутом, получило название “инфляция (раздувание) Вселенной”. Сразу после Большого взрыва за долю секунды Вселенная вдруг расширилась с головокружительной скоростью, а потом эта скорость расширения стала уменьшаться.
Теория инфляции Вселенной находится в стадии развития, ученые продолжают еще о ней спорить. Исходная теория Гута, с тех пор как он впервые описал ее в 1981 году, была не раз пересмотрена. Но в одном большинство физиков сегодня сходятся: энергию на инфляцию Вселенной обеспечило некое поле, поведение которого очень схоже с поведением поля Хиггса136. Некоторые полагают, что оно и есть то самое поле, что было впервые описано Хиггсом в 1964 году. И полю этому соответствуют и свои частицы — его переносчики, метко названные инфлатонами.
Однако вернемся в ЦЕРН. Лин Эванс продолжает обсуждать проблемы, которые возникали во время работы гигантского коллайдера LEP. Каждую зиму машину выключали на несколько месяцев в соответствии с условиями договора с поставщиком энергии — машина не должна работать в то время, когда спрос на электроэнергию у потребителей из окружающих городов достигает своего ежегодного пика. Зимний простой использовался инженерами для проведения технического обслуживания ускорителя и необходимых ремонтных работ.
Утром 13 февраля 1995 года сотрудники, съехавшиеся в ЦЕРН после зимних каникул, стали свидетелями невероятного разгрома. В диспетчерской разобрана практически вся аппаратура, необходимая для управления малым ускорителем, используемым для впрыскивания частиц в LEP. Кабели, соединявшие ускоритель с электронными модулями, оборваны, около 1200 электронных модулей исчезло. Всего за несколько дней до начала нового цикла экспериментов какой-то вредитель разобрал всю управляющую аппаратуру!
Преступника вскоре разыскали. Это был Николя Блазиану, оператор диспетчерской, проработавший в ЦЕРНе двадцать семь лет и пользовавшийся хорошей репутацией. Он провел все выходные, демонтируя и пряча компоненты оборудования, а затем исчез. Позже он позвонил руководству ЦЕРНа и заявил, что расскажет, где модули, если ему заплатят 2 млн швейцарских франков.
Блазиану в конечном итоге сдался полиции города Бург-ан-Брес на юге Франции и показал, где находятся модули, тщательно спрятанные в разных уголках ЦЕРНа — на чердаке, под полом, за стенами. Персонал считал, что Блазиану свихнулся после размолвки с бывшей женой, тоже работавшей в ЦЕРНе в качестве помощника администратора137.
Преступление маньяка нанесло серьезный удар по ЦЕРНу: электроника, используемая для управления выведенным из строя ускорителем, была разработана более двадцати лет назад, и документация, описывающая, как должны собираться различные ее узлы, была неполной. Даже если компоненты благополучно выдержали бы испытания, после сборки нужно было тестировать машину как целое.
Блазиану было предъявлено обвинение в краже и попытке вымогательства, а ЦЕРН пересмотрел действующие меры безопасности. Руководство смогло уговорить инженеров поработать в режиме аврала, чтобы побыстрее восстановить поврежденное оборудование диспетчерской. К счастью, машину удалось запустить без значительных задержек.
Следующей зимой в ЦЕРНе случился еще один случай вредительства138. Машину в ту зиму выключали на больший срок, чем обычно, чтобы инженеры, работающие по контракту, успели модернизировать коллайдер — ученые хотели иметь возможность
