Пол Хэлперн - Коллайдер
То есть Рэндалл и Сундрум придумали, как ослабить гравитацию, не привлекая большие дополнительные размерности. В их изящном способе за счет искривления пространства контейнера волновая функция гравитонов начинает концентрироваться вдали от нашей браны. Величина этого искривления напрямую зависит от расстояния от нашей браны в «лишнем» измерении. Как на море - чем дальше от берега, тем глубже. В итоге, гравитоны с большей вероятностью появляются вблизи «чужой» браны и лишь иногда заглядывают в нашу. Следовательно, они редко встречаются с частицами из нашего мира, и гравитация оказывается слабее всех остальных взаимодействий.
Разницу в подходах АДД и Рэндалл-Сундрума проиллюстрируем на примере планирования парковки, задача которой - освободить обочины главной городской магистрали от бесчисленных авто. Первый вариант (соответствующий модели АДД) - разбить в стороне просторную стоянку на одном уровне с магистралью. Однако место в мегаполисах на вес золота, поэтому проектировщики, возможно, захотят вырыть глубокий подземный гараж, в который машины будут попадать по специальным съездам. Цель достигнута - на обочинах автомобилей нет, но в отличие от первого случая городской пейзаж почти не пострадал. Этот второй вариант как раз в духе гипотезы Рэндалл-Сундрума.
Доведем аналогию до конца. Главная магистраль у нас будет играть трехмерного пространства, в котором мы живем, количество припаркованных на ней автомобилей будет являться мерой гравитационного взаимодействия, а съемки со спутника станут показаниями наших приборов. Когда нет нормальных стоянок и главная магистраль загромождена машинами, мы имеем дело с трехмерным пространством, в котором силы тяготения гораздо интенсивнее, чем наблюдается в природе. Ситуация с наружной парковкой соответствует слабой гравитации и большому дополнительному измерению, которое бы ученые легко углядели. Наконец, случай подземной парковки дает нам представление, как гравитацию ослабить, а дополнительное измерение спрятать от любопытных взоров экспериментаторов. Если кто-то попытается оценить дорожную обстановку со спутника, он примет эту местность за тихий городок, где машины большая редкость. Так и взгляд физиков, наблюдающих Вселенную, упирается в маску - из слабой гравитации и всего лишь трех измерений.
Если контейнер действительно, как пылесос, всасывает в себя гравитоны, то можно ли как-то засечь эту утечку с помощью БАК? Один из способов, который, кстати, уже пробовали применить на «Теватроне», - поиск таких событий, когда осколки столкновений выбирают какое-то выделенное направление. Эта асимметрия говорит о том, что некоторую долю энергии и импульса уносит непойманная частица (или частицы). Ею может оказаться гравитон, но сначала надо научиться исключать другие, гораздо более вероятные исходы, например вылет нейтрино. К сожалению, сегодня даже герметичные детекторы вроде АТЛАСа не способны задержать нейтрино. Его вообще почти ничто в природе не в силах остановить. О присутствии нейтрино судят лишь по недостаче импульса, предполагая, что виновна в ней только эта частица. Как надеются некоторые физики, статистические модели рождения нейтрино на ускорителях когда-нибудь станут настолько совершенными, что помогут с запасом отличить реальную картину от ожидаемой. Ответственность за это расхождение тогда можно будет возложить на гравитоны, сбегающие из столкновений через потусторонние ходы.
Чтобы убедиться в существовании «лишних» измерений, можно также попытаться поискать гипотетическую башню Калуцы-Кляйна, носящую имя одного из провозвестников единой теории поля, немецкого математика Теодора Калуцы, а также уже нам известного Кляйна. Так называется набор возбуждений, образованный населяющими контейнер частицами, которые как бы отбрасывают тени на нашу брану. Мы будем их воспринимать как частицы с зарядами, спинами и другими такими же свойствами, как у знакомых нам частиц, но обладающие необычайно большими массами.
В знаменитом «театре теней», описанном Платоном, узники с самого детства прикованы в пещере к своим местам так, что не в состоянии заглянуть в просвет. Они смотрят на стену прямо перед собой и принимают отбрасываемые на нее тени за чистую монету. Они, например, думают, что тени проходящих мимо людей, несущих различную утварь, - это реальные персонажи. В конце концов один узник сбегает, узнает про мир вне пещеры и рассказывает остальным об их заблуждении.
Подобным же образом данные с БАК (полученные АТЛАСом или CMS), может быть, станут для нас теми самыми «тенями на стене», по которым мы будем судить о частицах, бороздящих просторы полноразмерного пространства. У этих частиц должна быть «лишняя» компонента импульса, связанная с дополнительной степенью свободы. Поскольку самого измерения мы не видим, мы не можем наблюдать и то, как вдоль него движется частица. Зато из-за дополнительной составляющей импульса у частицы появляется излишек энергии, а значит, и массы. Ученые надеются, что энергия самых легких возбуждений Калуцы-Кляйна придется на нижнюю границу ТэВного диапазона и их удастся пронаблюдать на БАК.
Проявлениям калуца-кляйновских гравитонов и других частиц, поставляемых дополнительными измерениями, посвящены целые кипы статей. Среди каналов распада называются и превращение в электрон-позитронные пары, и в мюон-антимюонные, и т. д. По энергии продуктов можно будет сказать, что именно распалось. Изучая эти возбуждения, Мы смогли бы получить ценную информацию о размере, форме и остальных свойствах контейнера.
Поиск намеков на дополнительные измерения в список насущных задач БАК не входит. Но узнай мы, что наше мироздание покоится на ходящем ходуном фундаменте, нам, возможно, придется вооружиться мастерками и сменить кладку у физики элементарных частиц. Вдруг мы, как платоновские пещерные люди, до сих пор имели дело лишь с тенями, отбрасываемыми извне? С другой стороны, если все ограничивается привычным трехмерным пространством да временем, погоня за дополнительными измерениями ни к чему не приведет. Тогда теоретики вынуждены будут выдумать еще какой-нибудь правдоподобный ответ на вопрос, почему другие силы перевешивают гравитацию.
Кто знает, может быть, над БАК парит дух Вольтера, увлекаемый вихрями частиц, бегающими по кругу под деревушкой Ферней, где когда-то творил писатель. Он смотрит на поиски других возможных миров и улыбается. Кажется ли это ему стоящим научным занятием или он нас считает последователями Панглоса с его «метафизико-теолого-космолонигологией»? А возможно, он попросту порадуется, что нашел себе пристанище в «un jardin ouvert sur le monde», который и наверху, и внизу возделывают прилежные садовники, запасая пищу для ума и тела.
Черные мини-дыры - конец света или начало новой науки?
Человеческий ум не мог себе и вообразить нечто такое, что меньше атома, но весит тонны… Нечто удивительно прожорливое, прожорливое настолько, что чем больше оно ест, тем прожорливее становится.
Дэвид Брин. Земля. 1990 г. Я Смерть, продвигаясь, миры разрушаю…
Роберт Оппенгеймер, перефразируя Бхагавад-гиту [30] после испытания первой атомной бомбы.
Бытует мнение, что у ученых не все дома. Однако кинематографические образы, начиная с доктора Калигари и заканчивая доктором Зло, имеют с действительностью мало общего: если не считать редких безобидных чудаков, ученых, которые и вправду не в себе, можно пересчитать по пальцам. Но культурные стереотипы сломать непросто. Особо впечатлительные личности уверены, что среднестатистический экспериментатор только и думает, как бы уничтожить все человечество.
Здесь речь идет о мирных научных исследованиях, призванных пополнять копилку человеческого знания. В наше время, когда проекты проходят согласование в многочисленных инстанциях, а любая нештатная ситуация грозит закончиться судебным разбирательством, экспериментаторы, как правило, делают все возможное, чтобы не подвергнуть общество опасности. Людям свойственно ошибаться, но кто-кто, а ученые, пожалуй, всегда отличались осторожностью. Забудем на минуту про образ «безумного профессора». Когда вам попадается в газете новость о химическом выбросе, что, скорее всего, будет говориться о его причинах: авария на промышленном предприятии или провалившийся научный эксперимент? Осмелюсь предположить, что вероятнее первое.
Впрочем, ни для кого не секрет, что в военное время отдельным ученым поручались гораздо более рискованные эксперименты. Желание противостоять тем ужасам, которые приносит с собой война, полностью меняет дело. Участники «Манхэттенского проекта», например, осознавали, насколько мощное и разрушительное оружие они создают и готовятся испытать. Никто не брался говорить наверняка, чего ждать от «Тринити», первой атомной бомбы (на плутонии), разорвавшейся в местечке с подходящим названием Хорнада-дель-Муэрто («Дорога мертвых»), штат Нью-Мексико. Ограничится ли взрыв пределами пустынного плато или, выйдя из-под контроля, распространится, возможно, на весь мир и вызовет неисчислимые жертвы?
