Глава 165 Внимание CERN
С окончанием конференции слухи о том, что масса W-бозона превышает ожидания, моментально распространились по всему институту высоких энергий.
Внезапно все ассистенты-исследователи, стажеры и аспиранты-постdocs, которые не смогли присутствовать на докладе, пожалели о пропущенной возможности.
Как же ты мог так тайно сообщить об этом важном открытии прямо на конференции?
Разве не было договоренности, чтобы этот доклад был посвящен только обработке данных и анализу ошибок?
Они решили, что доклад будет о математических методах, но ему было неинтересно, поэтому и не пришли. Впрочем, Доцент Тан все же настоял на том, чтобы сотрудники и младшие научные сотрудники обязательно присутствовали.
В этот момент у них просто не было слов.
Однако для тех, кто присутствовал на докладе, кроме восхищения важностью вывода Сяо И, открылся и огромный потенциал нового метода обработки ошибок, предложенного им.
Можно сказать, что весь результат исходит именно от этого метода обработки ошибок.
В результате те исследователи, которые ранее недовольны были необходимостью посещать отчетные встречи, теперь остались только с благодарностью к своему руководителю Тан Шучангу.
Если бы не эта встреча, они бы и не стали первыми учеными, узнавшими о данном методе.
Конечно, обычный отчет также был записан на видео и уже распространился внутри института.
Кажется, даже Тан Ифан настоял на том, чтобы все посмотрели его, в том числе и тех, кто не присутствовал на докладе.
Метод обработки ошибок Сяо И почти стал обязательным к изучению в их институте.
Ведь если этот совершенно новый метод обработки данных позволит обнаружить проблему с избыточным весом W-бозона, то возможно, в будущем он поможет им найти что-то столь же важное в решении важных вопросов.
Для высокоэнергетической физики точность имеет огромное значение.
В результате весь институт высоких энергий поднялся на волну «уроков для молодежи», скорее всего, это были бы «уроки для молодых и не очень молодых». Все – от старших исследователей до недавно поступивших в институт аспирантов – начали изучать этот метод.
Конечно, это касалось и приехавших в институт высоких энергий для обмена опытом исследователей из CERN. Первоначальный обмен опытом перерос в обмен опытом по этому новому методу.
Даже потому что всё воспринималось так серьёзно, они решили задержаться в институте высоких энергий на несколько дней.
Конечно, они также ждали выхода статьи Сяо И.
Например, Джорджо Паризи уже готов связаться с CERN после выхода статьи Сяо И и предоставить актуальные данные.
Так быстро пролетели несколько дней.
…
Редакция журнала «Физический обзор». Кабинет главного редактора.
— Эта статья...
Главный редактор журнала «Физический обзор», профессор Роберт Гристок, в данное время с трудом рассматривал на компьютере новую статью.
Это была статья по высокоэнергетической физике под названием «Новый метод анализа ошибок и обработки данных. Результаты из 2000 групп экспериментов показывают, что масса W-бозона превышает теоретическую на 0,1%».
Это название, если смотреть только первую часть, не представляет ничего особенного, и к нему напрямую его нельзя было бы применить. Но если добавить вторую часть, то все меняется.
На первый взгляд, этот результат может показаться странным. Что же означает превышение массы W-бозона на 0,1%?
Это значит примерно масса пятнадцати семи электронов!
Это потрясет основы всей физики!
Стандартная модель может быть разрушена.
Если бы это написал обычный автор, то по правилам PRL его, скорее всего, сразу отклонили.
Но сейчас автору этой статьи неизвестно, что ему делать.
Сяо И.
Этот гений математики, выдвинувший недавно идею абсолютной электронной проводимости, вызвал большой резонанс как в материаловедении, так и в физике.
Главный редактор PRL Уорнер лично позвонил ему с предложением опубликовать статью.
В итоге, кто бы мог подумать, что он, не желая сокращать статью до восьми страниц, отправил её в JACS.
Конечно, они бы не стали питать обиду из-за этого. Ведь эти авторитетные учёные таковы: журналы должны лишь принимать статьи и оценивать их по качеству, а авторам приходится учитывать множество других факторов.
Но эту статью он всё равно не знал, как оценить.
Принимать или не принимать?
Рядом с ним сидели еще два заместителя главного редактора PRL, ответственных за высокую энергию физику: профессор Грег Ландсберг и профессор Дэниел Кабрера.
В конце концов он спросил:
— Что же вы думаете?
— Мм… — Грег Ландсберг задумался надолго, прежде чем ответить - Трудно сказать.
Гристто закатил глаза:
— Ты так долго молчал, я думал, у тебя будет какая-нибудь гениальная мысль, а в итоге… вот и всё?
- Что ты здесь несёшь?
А Кабатт, стоявший рядом, сказал:
— Может быть, две тысячи групп данных немного мало?
— Действительно, немного мало, — согласился Гристто. — "По крайней мере, должно быть десять тысяч групп."
Для такого важного заключения 2000 экспериментальных данных – недостаточно.
Но Ландесберг в этот момент уже не стал говорить пустяки:
— Если бы действительно было десять тысяч групп, вы думаете, он отправил бы нам статью, а не в «Nature или «Science»?».
- Ээ...
Гристо и Кэббет посмотрели друг на друга; похоже, это действительно логично.
Возможно, именно потому что их статьи не соответствовали спецификациям двух крупнейших журналов, они отправили свою статью сюда.
Так размышляя долгое время, Гристо в конце концов принял решение:
— Хорошо, 2000 групп данных уже достаточно, чтобы вызвать сомнения у физиков. Нам не стоит требовать большего.
— Лучше принять его как можно скорее и сразу же включить в следующую неделю.
Он с сожалением сказал:
— Мир физики уже слишком долго пребывал в покое, пора добавить немного суеты.
Так вот, наступил второй недельный период.
С выходом нового номера PRL его читатели на обложке увидели большое уравнение, но в нём было замешано вопросительное знание.
Масса [W±] — 80,4 ГэВ/c².
ГэВ/с² — официальная единица измерения энергии в области высоких энергий, которая основана на уравнении Эйнштейна E=mc², поэтому m равно E/c².
Эта обложка оказалась очень интересной и вызвала интерес у многих читателей.
Значение W± должно быть W-бозоном, так что насчёт массы W-бозона уже были сделаны выводы?
Стандартная модель рассчитала 80379 MeV/c², а большинство экспериментальных результатов также подтверждают это значение в данном диапазоне. Даже если есть отклонения, они всё же попадают в границы погрешности.
Как теперь вновь возникает этот вопрос на обложке?
Журналы такого рода обычно на своих обложках представляют самые важные результаты исследований, опубликованные в этом выпуске.
Таким образом, читатели PRL открыли журнал, нашли на его обложке эту статью и начали её читать.
Во-первых, название этой статьи поразило их своей неожиданностью: масса W-бозона превышала 0,1%.
— Какой бред!
Неужели стандартная модель заблуждается?
Хорошо, если сказать, что стандартная модель ошибается, это не совсем точно. Но если сказать, что она несовершенна, или плоха, то в физическом мире это общеизвестный факт.
Современная стандартная модель основана на всех известных сегодня физических теориях и экспериментах, но все еще не может объяснить многие вещи. Прежде всего, это касается гравитации, которая в стандартной модели отсутствует полностью. Кроме того, стандартная модель не объясняет такие явления, как темная материя и темная энергия.
Поэтому стандартную модель можно назвать лишь полуточной теорией.
Тем не менее, предсказание стандартной модели о массе W-бозона до сих пор считалось общепринятым.
Теперь эта статья ставит под сомнение это утверждение.
В особенности потому что эта статья опубликована в журнале PRL!
Авторитет журнала PRL, разумеется, не требует лишних слов.
Сердца всех читателей внезапно стали биться чаще.
Европейская организация по ядерным исследованиям располагает своей штаб-квартирой в Женеве.
В одной из лабораторий раздался крик:
— Хулицзянь, это правда?
Войдя внутрь, он увидел старика с переполненным удивлением лицом.
Этот старик, по имени Фрэнк Вильчек, был теоретиком физики и математиком.
А в 2004 году благодаря предложенной ими вместе с двумя другими физиками теории асимптотической свободы, которая оказала огромную помощь физикам в понимании сильного взаимодействия, они были удостоены Нобелевской премии по физике.
Можно сказать, что они настоящие звезды физики.
В этот момент, держа в руках свежий номер журнала PRL и глядя на статью на обложке, он воскликнул.
Рядом с ним несколько ведущих физиков из CERN также держали в руках журналы PRL и выражали удивление.
Эта статья занимала всего семь страниц, но содержащаяся в ней информация потрясла их до глубины души.
— Масса бозона W действительно превышает ожидания?
— Не уверен... Самое главное — насколько обоснован его метод обработки данных?
По этому поводу все посмотрели на Фрэнка Вильчека.
Несмотря на то что математика Вильчека не достигла уровня Эдварда Виттена, удостоенного премии Филдса, в их физическом сообществе он был весьма известен. Ведь именно он, с помощью ручки и бумаги, на чистом листе вывел принцип прогрессивной свободы.
Фрэнк Вильчек задумался и сказал:
— С этим у меня проблем нет. Методы, используемые здесь, безупречны.
— В особенности матрица ошибок прекрасно анализирует различные типы ошибок и очень четко их классифицирует.
— Затем он применяет метод сингулярного разложения, позволяющий разложить матрицу ошибок и тем самым разделить сложные источники ошибок на отдельные компоненты. Он может идентифицировать каждый источник ошибки и количественно оценить его влияние на конечный результат.
— Мы все знаем, что количественная оценка ошибок очень важна.
— В конце концов, он использует формулу распространения ошибок.
— Говоря об этом, Вильчек воскликнул: «Действительно гений, способный доказать гипотезу о близнецах! Его новая формула распространения ошибок идеально сочетает в себе преимущества всех его предыдущих методов и достигает невероятной точности.
— Я уверен, что если бы мы использовали этот набор методов для поиска частицы Хиггса, то смогли бы обнаружить больше сигналов этой частицы.
Услышав это от Вильчека, другие профессора переглянулись друг на друга.
В таком случае методы, описанные в этой статье, не подлежат сомнению.
Но ведь всего лишь 2000 групп данных? — сказал он.
Профессор Лиам Ходжкинсон сказал.
Действительно, немного мало, — сказал Вильчек с улыбкой. — Но это не так уж и важно. Для этого результата 2000 групп данных уже достаточно, чтобы сказать что-то определённое. Да и эти 2000 групп данных взяты из китайского BEPC. BEPC отстаёт от LHC в плане развития, например, по уровню погрешности при прямых измерениях.
BEPC использует разные датчики, которые, вероятно, не так хороши, как у LHC, — сказал Вильчек. — В том числе и по разрешению детекторов. Так что если бы мы могли использовать данные LHC для расчётов, то, думаю, результат был бы более точным.
Кроме того, для большей убедительности потребуется как минимум миллион данных.
Все присутствующие кивнули в знак согласия.
Тогда мы должны пригласить Сяо И? — спросил кто-то из них.
Если можно пригласить, то это, конечно, лучше всего, — сказал Вильчек.
Но как раз в это время кто-то вдруг сказал:
— Профессор Джорджо Паризи звонит мне, он хочет присоединиться к нашей дискуссии онлайн.
— Джорджо?» — Вильчек опешил и сразу сказал: — «Да, я помню, что он в последнее время ездил в Китай. Он там всё ещё находится?
— Похоже, он там все еще есть?
— Тогда он наверняка уже общался со Сяо И. — сказал Вильчек. — «Давайте скорее подключим его, мне очень хочется узнать, что у него там».
— Хорошо, профессор Вильчек.
Вскоре они включили большой экран в этом исследовательском кабинете, и на экране появился Джорджо Паризи.
— Здравствуйте, — приветствовал их с улыбкой Паризи.
— Привет, профессор Паризи, — ответили ему и другие, в том числе Вильчек. Однако в этот момент они обратили внимание на то, что рядом с Паризи стоят еще два человека. Одним из них был Тан Ифан, которого все сотрудники CERN знали, ведь раньше у них часто были совместные проекты и встречи. А вот молодое лицо заставило их ненадолго задуматься, прежде чем они его узнали. «Это… Сяо И?» — Паризи рассмеялся:
— Да, это Сяо И, открыватель проблемы сверхмассы W-бозона. Думаю, вы все уже читали его статью.
— Как завершились ваши обсуждения?
— Мы сохраняем оптимистичный настрой и считаем, что стоит попробовать, — сказал Вильчек.
— Хорошо, это и есть причина моего обращения к вам. Теперь позвольте представить господина Тана, — сказал Джорджо Паризи, кивнув. Затем он отошел в сторону, уступив место Тан Ифану.
Тан Ифан выразил желание получить данные о столкновениях в LHC. Вильчек после небольшой паузы ответил:
— Это не проблема, но я также от имени CERN хочу присоединиться к этому исследованию. Мы, конечно же, не хотим пропустить такого важного открытия. Тан Ифан улыбнулся и сказал:
— Конечно, это вполне разумно. Наш Институт высоких энергий Китая с гордостью будет сотрудничать с CERN. Вильчек тут же рассмеялся и сказал:
— Хорошо, так и решим.
Таким образом, две ведущие организации по исследованиям в области высоких энергий пришли к соглашению о совместном изучении проблемы массы W-бозона.
После этого CERN отправил данные о столкновениях LHC, собранные за последнее время, в Институт высоких энергий Китая, и обе стороны начали совместную обработку данных по сигналам W-бозона. Цель — обработать 1 000 000 записей!
Такая масштабная совместная работа для изучения высоких энергий – обычное дело. Конечно, немного отличается от прежних случаев: раньше другие исследовательские институты старались сотрудничать с CERN, и CERN обычно занимал ведущую позицию. Ведь у CERN больше всего высокоэнергетических физиков в мире, а также самый мощный ускоритель частиц.
Остальные институты могли только завидовать.
Но на этот раз Институт высоких энергий Китая и CERN сотрудничают как равные партнеры. Это естественно, ведь методы, которые они используют, принадлежат Сяо И, а сейчас он представляет Институт высоких энергий Китая.
Новость быстро распространилась среди физиков, вызвав переполох. уже в мире вспыхнули бурные обсуждения, и многие физики начали спорить о правдивости этой информации. CERN выступило с заявлением, а по открытым данным, этот проект возглавляет профессор Вильчек, что без сомнения указывает на то, что CERN придаёт этому заявлению большое значение и готов идти дальше, чтобы подтвердить этот вывод.
В результате все физики пришли в волнение. На международной платформе для обмена знаниями BihouQuora, в разделе по физике, появился новый вопрос, который за несколько дней собрал почти тысячу ответов и комментариев.
— Что это означает?
Я здесь цитирую отрывок из интервью с профессором Эдвардом Виттеном.
В.:
— Профессор Виттен, какая позиция Стандартной модели в физике?
— Позиция Стандартной модели, думаю, для большинства физиков — вещь, которую хочется ненавидеть, но приходится использовать. Она объединяет все наши текущие знания в физике: физика — наука, основанная на опыте, то есть на изучении явлений и объектов через наблюдения, эксперименты и анализ данных.
Поэтому, даже если теория с математической точки зрения безупречна, её нельзя проверить этими тремя способами, она бесполезна, как, например, струнная теория.
Конечно, именно потому что стандартная модель — совокупность всех наших текущих знаний, если в будущем появятся открытия, выходящие за рамки нашего опыта, это совершенно нормально. И поскольку человеческий опыт по сравнению с Вселенной поистине ничтожен, я думаю, таких возможностей предостаточно.
— А если такие вещи все-таки обнаружат, что это значит для физики?
— Это будет сюрприз, это будет неизведанный клад. Честно говоря, я жду этот день. Может быть, появятся открытия, которые помогут подтвердить теорию струн?
Ответ профессора Виттена прекрасно иллюстрирует значение сверхмассивности W-бозона для физики. Это сюрприз, означающий, что в физике ещё многое предстоит исследовать.
Сейчас сотрудничество CERN и Института высоких энергий Китая действительно означает для нас признание возможности сверхмассивности W-бозона. Наша цель — подтвердить эту возможность. Согласно плану, мы собираемся проверить как минимум миллион пар данных. Это масштабный проект, который займет около шести месяцев.
Все могут ждать окончательных результатов. Если в итоге окажется, что масса W-бозона действительно превышает ожидания, физическая общественность будет в шоке. Это укажет на новые физические явления или потребует корректировки модели Хиггса, а также учтут эффект самодействия. В общем, каждый аспект очень важен. А если нам удастся подтвердить существование новых физических явлений, то это станет настоящей революцией в физике!
Вот и все, что я хотел сказать.
Конечно, в конце концов, я всё же хочу озвучить самый реальный совет для нас, обычных исследователей. Открытие того, что масса W-бозона превышает ожидания, главным образом связано с математическими методами, использованными Сяо И в своей статье. Это совершенно новый подход к обработке ошибок и анализу данных, который заслуживает изучения и освоения каждым исследователем. Сейчас его называют теорией анализа ошибок.
Эта теория может быть очень полезна для анализа любого типа частичного ускорителя, и даже есть надежда на ее применение в медицинских циклотронах. Конкретные методы применения мне неизвестны, но по сути она позволяет с высокой точностью диагностировать заболевания у пациентов или проводить высокоточное лечение злокачественных опухолей, минимизируя ущерб здоровым тканям.
Этот ответ уже получил более десяти тысяч лайков и множество комментариев.
Еще один день, когда здание физики так и не построили (печально).
Золотая ценность Стандартной модели всё ещё снижается!
Вы, CERN, занимаетесь исследованиями путешествий во времени? У вас нет связи с Джоном Титором? Не тайно ли вы исследуете создание микрочерных дыр для уничтожения Земли?
Пожалуйста, я из CERN, а не SERN.
Это значит, что в ближайшие годы поступить на физику высоких энергий будет отличным выбором, если получится там найти что-нибудь невероятное.
Держись, малыш! Может быть, ты обнаружишь новую частицу, которая будет названа именем твоего.
Сейчас пойду изучать статью Сяо И!
. . .
В разгорешившемся обсуждении все с нетерпением ждали этого события.
Но единственная проблема, пожалуй, в том, что придётся ждать ещё шесть месяцев.
Однако для подавляющего большинства физиков высоких энергий шесть месяцев — не так уж много, и их больше всего интересует статья Сяо И.
Теория анализа ошибок Шэя уже давно стала предметом горячих споров среди физиков.
Ведь сейчас, будь то CERN или другие организации с ускорителями частиц, а также медицинские компании, разрабатывающие циклирующие ускорители для медицинских целей, все они предлагают высокие зарплаты специалистам по теории анализа ошибок Шэя.
Слава и богатство — то, что ждет тех, кто рискнёт!
В этой бурной атмосфере физических открытий время текло медленно.