Принцип эксперимента. 12 главных открытий физики элементарных частиц - Сьюзи Шихи

не могли получить международную квалификацию, интернет-торговля была разрушена, а фабрики, продающие товары, были отрезаны от покупателей; больницы и аптеки не могли заказывать лекарства для лечения пациентов. Ущерб экономике за девять месяцев, последовавших за введением блэкаута, оценивался в 5,3 млрд долл.[277] при общем ВВП, составляющем около 17 млрд долл. Запрет был немного ослаблен в 2020 году из-за пандемии коронавируса, но на момент написания книги интернет все еще полностью не восстановлен.

Бернерс-Ли рано пришел к выводу, что для того, чтобы сеть процветала, она должна быть свободной. Как он говорит, «вы не можете позиционировать нечто в качестве универсального пространства и в то же время удерживать над ним контроль». В апреле 1993 года, когда в мире насчитывалось в общей сложности всего 600 веб-сайтов, ЦЕРН решил сделать программное обеспечение Всемирной паутины общественным достоянием без лицензионных платежей или патентов.

Сеть оказалась совершенно неожиданным побочным продуктом физики. Потребности физиков элементарных частиц и их совместный способ решения сложных проблем привел их к решению придумать способ обмениваться данными, который намного опережал другие сферы общества. В результате всего один творческий прорыв в благоприятной среде – и появилось одно из самых важных изобретений в нашем современном мире. Сегодня Бернерс-Ли занимает должность директора Консорциума Всемирной паутины, который продолжает следить за развитием интернета. В 2012 году, когда Лондон принимал Олимпийские игры, на церемонии открытия Бернерс-Ли сидел за маленьким столом в прямом эфире и писал в твиттере слова «ЭТО ДЛЯ ВСЕХ», которые освещали места на стадионе, как гигантский светодиодный экран. По иронии судьбы, телевизионные комментаторы США понятия не имели, кто он такой, и призывали своих зрителей поискать его в Google, используя технологию, которую он же и изобрел.

С появлением БАК проблемы ЦЕРНа с данными увеличивались в геометрической прогрессии. Хотя вычислительная мощность и возможности возросли, возрос и объем данных, получаемых в результате экспериментов. Годовой объем данных, выдаваемых детекторами БАКа, по прогнозам, составлял около 90 петабайт в год, что эквивалентно 56 миллионам компакт-дисков – почти половина пути до Луны, если сложить их друг на друга. О предоставлении всей этой вычислительной мощности, наряду с хранением и обработкой данных в ЦЕРНе, не могло быть и речи: одни только затраты на электроэнергию были бы непомерно высокими. Эксперты ЦЕРН в области вычислительной техники знали, что в конечном итоге наборы данных просто не получится передавать и обрабатывать из-за их объема, поскольку медные кабели, составлявшие большую часть интернета, не позволяли передавать информацию достаточно быстро.

Для разрешения возникшей сложности было сформировано международное сотрудничество для создания глобальной сети волоконно-оптических сверхбыстрых соединений и огромных вычислительных центров, объединяющих ученых по всему миру. Называется эта сеть Worldwide LHC Computing Grid (WLCG – Всемирная вычислительная сеть БАК), но упоминается она обычно как «Грид». Система насчитывает более 200 тысяч серверов, расположенных в сотрудничающих странах по всему миру. Она может использоваться как для хранения, так и для обработки данных и успешно обеспечивает международное сотрудничество, которое так важно для успеха ЦЕРН.

Учтя все эти вычислительные и инженерные проблемы, Большой адронный коллайдер вернули в строй в 2009 году. Вскоре он начал сталкивать лучи и собирать данные из каждого эксперимента, а наличие «Грида» означало, что анализ проходил куда быстрее. Каждый день эстафета передавалась от часового пояса к часовому поясу, и анализ продолжался круглосуточно в какой-нибудь из стран мира. Коллеги в Австралии могли использовать и анализировать те же данные БАКа, что и физики в Европе, Соединенных Штатах и других государствах. Но они были не единственными, кто шел по следу бозона Хиггса.

На тот момент Тэватрон находился на стадии второго запуска, который начался в 2001 году, и был модернизирован с учетом поисков бозона Хиггса. Физики из Фермилаба знали, что они не могут достичь тех же энергий, что и БАК, но они надеялись, что смогут первыми найти «частицу Бога», если ее масса будет чем-то вроде «массы Златовласки»[278]: ни слишком тяжелой (>180 ГэВ) – так как они не смогли бы создать такую частицу, – ни слишком легкой (<140 ГэВ), поскольку частица распадалась бы на боттом-кварки и терялась в шуме. Пока БАК набирал энергию и увеличивалась скорость его столкновений, возможности по поиску бозона Хиггса на Тэватроне тоже не отставали.

Команда Тэватрона яростно работала, анализируя свои данные. К началу 2011 года ученые смогли исключить массы до 103 ГэВ и между 147 и 180 ГэВ с 95-процентной достоверностью. Еще немного, уверяли они, и они найдут бозон Хиггса[279]. Тем не менее на горизонте маячило сокращение бюджета, и в сентябре 2011 года Тэватрону суждено было остановиться. К июлю эксперименты на БАК исключили диапазон от 149 ГэВ до 190 ГэВ, но в сентябре, не имея возможности найти 35 млн долл. в год, необходимых Фермилабу для продолжения работы, Тэватрон отключили. И в конечном итоге Хелен Эдвардс наблюдала за церемонией усыпления гигантской машины, которую она с таким трудом заставила ожить почти три десятилетия назад. Теперь все взоры обратились к БАКу.

К декабрю диапазон массы бозона сузился до 115–130 ГэВ, сосредоточившись на области в 125 ГэВ, где и ATLAS, и CMS видели намеки на что-то захватывающее. Статистическая значимость данных была пока только на уровне 2 сигм, и физики не забывали об УпсЛеоне, но все же данные независимо подтверждались на двух экспериментах. Волнение среди физического сообщества можно было потрогать руками.

В июле 2012 года, после трех лет работы БАКа и напряженного периода анализа, мировое сообщество физиков элементарных частиц собралось на крупном мероприятии – Международной конференции по физике высоких энергий (сокр. ICHEP – от англ. International Conference in High Energy Physics), которая проходила в Мельбурне, Австралия. ЦЕРН провел пресс-конференцию из своего штаба недалеко от Женевы, которая транслировалась в прямом эфире – конечно, через интернет – в аудиторию в Мельбурне, где находилось большинство физиков. Я смотрела трансляцию из своего офиса в лаборатории Резерфорда – Эплтона недалеко от Оксфорда, как и миллионы людей, которые смотрели ее онлайн по всему миру.

Представители двух основных экспериментов, физики Джозеф Инкандела из Соединенных Штатов, работающий с CMS, и Фабиола Джанотти[280] из Италии, работающая с ATLAS, выступили со своими докладами от имени тысяч ученых. Я была впечатлена уровнем научной детализации, который они предоставили, несмотря на присутствие средств массовой информации. Поскольку каждый из них показывал реконструкцию различных каналов распада бозона Хиггса, у меня голова шла кругом от того, сколько же работы стояло за каждым продемонстрированным графиком и числом.

Наблюдая за происходящим, я думала