Тончайшее несовершенство, что порождает всё. Долгий путь частице Бога и Новая физика, которая изменит мир

Возвращаясь к собственно физике хиггсовского бозона, стоит обновить и информацию относительно проектов “фабрики хиггсовских бозонов”, то есть будущего электрон-позитронного коллайдера, призванного с высочайшей точностью измерить все свойства открытой десятилетие назад частицы. Проект Международного линейного коллайдера ILC длиной в десятки километров давно готов, и технологии, необходимые для его реализации, уже продемонстрированы, но начало работ упирается в экономические препятствия. Предполагалось, что коллайдер будет базироваться в Японии, где, несмотря на неспокойную в целом сейсмическую ситуацию, для него было найдено прекрасное, надежное место размещения. В течение нескольких лет научное сообщество ожидало от японского правительства решения о начале строительства, однако оно так и не было озвучено. В марте 2019 года Япония в достаточно обтекаемой формулировке дала понять, что не готова вкладывать миллиарды долларов в этот проект, хотя вообще‑то очень хотела бы поддержать реализацию коллайдера где‑либо в мире. Возможно, если бы ЦЕРН и международное сообщество в физике элементарных частиц гарантировали свой многомиллиардный вклад в строительство установки, Япония бы и “дала зеленый свет”, но это сообщество само ждет финансовые гарантии от Японии. В настоящее время ищутся варианты выхода из сложившегося финансово-административного тупика, и, хотя многие специалисты настроены не слишком оптимистично, от проекта ILC еще не отказались.

Проект циклического мега-коллайдера FCC в ЦЕРН выглядит более жизнеспособным. Работа над технологиями для нового поколения магнитов идет вот уже несколько лет и, несомненно, продолжится. Многотомный технический проект коллайдера был обнародован в начале 2019 года; в нем, в частности, сообщалось, что начать работу следует с электрон-позитронной версии FCC-ee и лишь спустя много лет переходить к протонным столкновениям. При таком поэтапном сценарии работа FCC продлится примерно до 2080‑х годов – для подобных колоссальных научных проектов горизонт планирования может составлять полвека и более! Параллельно идет работа над альтернативными вариантами хиггсовской фабрики. Инновационный линейный коллайдер CLIC должен быть компактнее, чем ILC, но требует развития и демонстрации новых технологий. Давно уже предлагается и совершенно иная установка: мюонный коллайдер, в котором вместо электронов и позитронов будут сталкиваться мюоны и антимюоны высоких энергий. Несмотря на то, что мюоны нестабильны, физики уверены, что успеют произвести их в нужных количествах, ускорить до сверхвысоких энергий и столкнуть до того, как они распадутся. Проект, однако, упирается в технические трудности – прежде всего в технологию охлаждения и фокусировки мюонных пучков.

Все перечисленные проекты обсуждаются с прицелом на их строительство в ЦЕРН. Конечно, все их реализовать не получится: при бюджете в миллиарды швейцарских франков денег хватит от силы на один. Но какой из них? Несколько лет назад, когда формировалась Европейская стратегия в физике частиц на 2020–2026 годы, главным приоритетом оставался LHC, но среди важных целей фигурировали и работы по реализации хиггсовской фабрики. Возможно, через пару лет при обсуждении стратегии развития физики частиц на следующий период будет принято четкое решение в пользу одного из вышеперечисленных проектов. Но это произойдет, только если научное сообщество вообще решится вкладываться сейчас в новый коллайдер; к сожалению, глобальные события последних лет оставляют этот вопрос в подвешенном состоянии.

Китайский проект циклического электрон-позитронного коллайдера CEPC тоже не стоит на месте. В самом конце 2023 года был опубликован технический проект коллайдера, однако “добро” на его строительство от правительства Китая пока не получено. Проект CEPC тоже заявляется как международный, и китайское коммьюнити, несомненно, будет горячо приветствовать вклад зарубежных коллег и компаний. Однако при необходимости Китай будет готов начать работу над его реализацией и своими силами. Поскольку планирование крупных проектов в Китае хронологически привязано к пятилетним планам и нынешняя, четырнадцатая, пятилетка продлится до 2025 года, новости по поводу готовности Китая строить CEPC следует ожидать ближе к концу 2025‑го.

В конце 2021 года в игру вступили и США со своим проектом линейного электрон-позитронного коллайдера C³ (Cool Copper Collider). Предложение было приурочено к обновленной стратегии развития американской физики частиц, однако какого‑либо решения по поводу строительства этой установки еще не принято. Наконец, в еще более далекой перспективе обсуждается и совершенно иной тип ускорителей, в которых частицы будут разгоняться до высоких энергий сверхсильным электрическим полем внутри ячейки с плазмой. Работоспособность такой удивительной схемы уже продемонстрирована: физики сумели ускорить электроны до энергий порядка ГэВ на дистанции меньше метра. Но удастся ли масштабировать установку до сотен метров и энергий в сотни ГэВ – пока неизвестно.