Американский коллайдер «Теватрон», младший по энергии и старший по возрасту брат Большого адронного коллайдера в европейском CERN, проводит последние месяцы в рабочем режиме. Правительство США отказало масштабному научному проекту в продлении финансирования. Хотя за почти 30-летнюю работу протон-антипротонный ускоритель добился больших результатов — в частности, обнаружил t-кварк (последний кварк Стандартной модели), — самого важного и революционного открытия — бозона Хиггса — так и не последовало.
Зато в последние месяцы вокруг «Теватрона» разгорелись невиданные научные страсти: две главные коллаборации проекта — CDF и D0 — не сошлись во мнениях по результатам анализа последних данных. Попытаемся понять,
что стоит за революционным сообщением об открытии «новой частицы», сделанным коллективом CDF.
Два месяца назад сотрудники этой коллаборации объявили, что им удалось обнаружить следы новой, крайне неожиданной и необычной частицы. С одной стороны, находка выглядела логичным результатом длительной кропотливой работы, прощальным жестом легендарной машины. С другой стороны, данные не нашли подтверждения второй независимой группы, работающей на «Теватроне» в «Фермилабе». Коллектив коллаборации D0, которую сейчас возглавляет русский ученый Дмитрий Денисов, не обнаружил искомой частицы.
«Результаты проверки неутешительны для CDF. Мы не подтверждаем наличия сигнала. Мы просто ничего не видим», — приводит слова Денисова Nature News. Коллаборация D0 уже опубликовала работу, опровергающую наблюдение уникального сигнала.
За последние 10 лет CDF и D0 опубликовали около 500 работ, и разногласия были лишь в двух-трех из них, напомнил Денисов. Он уверен в результатах D0 и предполагает, что специалисты CDF ошиблись, моделируя фоновые события, которые нужно исключить для наблюдения искомого сигнала.
«Такое различие результатов встречается, но не часто. Насколько я знаю значение
сигнала, который видит CDF, составляет чуть больше 4 сигма, это не дотягивает до порога в 5 сигма, который принято считать некой планкой, необходимой для того, чтобы заявить об открытии. Конкурирующий эксперимент D0 сигнала не видит. Возможная разница состоит в том, что эксперименты по-разному оценивают вклад фона.
Для прояснения научной истины надо бы, конечно, чтобы они вместе оценили результаты»,
— объяснил «Газете.Ru» старший научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной физики РАН и член коллаборации CMS БАК Андрей Крохотин.
Ситуации критических расхождений в данных различных научных групп, исключая случаи намеренного подлога и фальсификаций, встречаются не так часто. В прошлом году критике подверглось сенсационное заявление известного британского физика-теоретика Роджера Пенроуза и Ваге Гурзадян из Ереванского физического института о том, что наша Вселенная — лишь один из этапов в череде вселенных, регулярно порождаемых Большими взрывами. Независимая экспертиза опровергла их данные, в ответ последовала переобработка информации самими авторами гипотезы, так что сейчас этот вопрос находится в стадии дискуссии. Другой пример — затянувшиеся дебаты вокруг открытия «мышьяковой жизни» — дошел до стадии независимой проверки. Авторы сенсационной работы согласились предоставить коллегам для лабораторных тестов исследованные образцы бактерий из богатого мышьяком озера Моно.
«В Италии в тоннеле глубоко под землей в Итальянских Альпах работает эксперимент DAMA по обнаружению темного вещества.
Они уже на протяжении многих лет заявляют, что видят темное вещество; у них есть сигнал и хороший анализ.
И вроде бы ошибок в их анализе еще никто не нашел. Единственное, что их результаты во многом противоречат результатам других групп, поэтому люди не знают, верить им или нет. В научном сообществе господствует скорее скептическо-недоверчивое отношение к их результатам. Однако же они имеют право на свое мнение. И они его публикуют в уважаемых журналах и докладывают на конференциях», — рассказывает Крохотин.
«Во время работы коллайдера LEP три эксперимента не зарегистрировали бозон Хиггса, однако четвертый указывал на следы этой частицы», - вспоминает сотрудник коллаборации CMS из Имперского колледжа Лондона Александр Никитенко.
Так или иначе, современная наука вообще и физика частиц в частности оперирует столь тонкими и сложными материями, что все большие открытия нуждаются в независимой параллельной проверке. Даже доказательство гипотезы Пуанкаре, проведенное Григорием Перельманом, было официально признано только после независимой экспертизы. Большой адронный коллайдер, планирующий открыть легендарный бозон Хиггса к 2012 году, создан по такому же принципу:
«божественную частицу» ищут два независимых коллектива,
работающие на двух больших детекторах, созданных для одной и той же цели, но работающих совершенно по-разному. Они отличаются не только размерами, но и конструкциями детекторов, камер, калориметров, необходимых для анализа продуктов столкновения частиц в коллайдере. Каждая коллаборация борется за первенство в открытиях, но все полученные результаты планируется фиксировать двумя независимыми способами.
«Полагаю, что ученым «Теватрона» удастся прийти к совместному решению. Хотя, если они, скажем, по каким-то соображениям не придут к общему заключению, отдельная коллаборация также вольна высказывать собственное мнение, и этому есть примеры, хотя «Тэватрон» — это все-таки не такой случай», — считает Крохотин.
«Скорее всего, наблюдаемый пик - результат статистической прогрешности, флуктуация, которая исчезла бы с набором достаточного количества данных Правда Тэватрон уже не наберет этой статистики. Так или иначе, БАК - более мощная машина, и мы уже скоро будем иметь достаточно данных, чтобы подтвердить или опровергнуть американские данные», - уверен Никитенко.
Финансирование коллайдера «Теватрон» заканчивается в октябре 2011 года, поэтому, возможно, «новая частица» коллаборации CDF — это последняя «большая новость» ускорителя и последний шанс ученых привлечь к себе внимание и попытаться спасти свой проект.