Новое явление в физике: скандал с ускорением

«Не проверяйте сегодня Архив, если вы не готовы провести за его чтением два часа. Нет, даже три», - написал 31 октября в своем блоге итальянский физик Томмазо Дориго. Совет, конечно, возымел обратный эффект: все бросились к компьютерам. Впрочем, многие физики и так уже знали, что в Архиве - открытой библиотеке электронных препринтов - появилась особенная работа. Четыре сотни ее авторов из так называемой международной коллаборации CDF заявили, что обнаружили явление, которое не укладывается в рамки современной физики.

А работа была вот о чем. Ученые из CDF проводили эксперименты на ускорителе элементарных частиц и заметили, что некоторые частицы рождались совсем не там, где предписывала теория. Это удивительное явление может открыть неизвестные до сих пор области физики, выходящие за границы современных воззрений. «Представляю, как орды физиков-теоретиков сегодня сдают авиабилеты, отменяют конференции и лекции, чтобы выделить время для серьезных размышлений», - мечтал в своем блоге Дориго, один из авторов той статьи.

Он оказался не так уж далек от истины: статью стал обсуждать весь мир, и не только в научном смысле. Другой популярный физик-блоггер Питер Войт из Колумбийского университета обратил внимание, что за три недели до публикации CDF в Архиве появилась еще одна статья на похожую тему. В ней физики-теоретики Нима Аркани-Хамед и Нил Вейнер предсказали некоторые из тех явлений, которые потом в ходе эксперимента обнаружила CDF. Такая поразительная прозорливость не могла не обратить на себя внимание. Но Войт предположил, что Аркани-Хамед и Вейнер могли иметь доступ к внутренним документам коллаборации. И объяснил, что июльские черновики статьи ученых из CDF можно было легко найти на их сервере через Google.

По сути это были обвинения в жульничестве. Разразился скандал: оскорбленные теоретики ругались с подозревающими их экспериментаторами. Впрочем, проступку, в котором их обвиняют, сложно подобрать название: это не плагиат, не нарушение эмбарго, не искажение данных. Даже если они и использовали чужие черновики, в научном сообществе нет четкого закона, описывающего, что можно и чего нельзя делать с неопубликованной информацией. Благодаря развитию интернета доступность ее все время возрастает. Получается, что уже сейчас можно приобщиться к потенциально великому открытию, просто полазив по сети.

МОЛЧИ, СКРЫВАЙСЯ И ТАИ

История со статьей CDF с самого начала напоминала детектив. Такие открытия не делаются за один день: сначала долго собирают данные, потом обрабатывают и анализируют их, а затем перепроверяют то, что получилось. Большая часть коллаборации узнала об удивительных результатах лишь полгода назад. До этого небольшая группа, обнаружившая явление, держала данные в строгом секрете даже от своих коллег. «Все мы люди, - объясняет Дориго, - если бы об этих данных узнали все, начались бы разговоры в коридорах, обсуждение в переписке. Информация могла бы просочиться наружу. А там, глядишь, кто-нибудь воспроизведет эксперимент и опубликует статью раньше тебя. Физика - это ведь всегда такое соревнование». Он называет потенциального конкурента, который мог бы воспользоваться данными, - это коллаборация DZero, работающая на том же ускорителе элементарных частиц - «Тэватроне».

Американский «Тэватрон» - самый мощный из современных протон-протонных коллайдеров. В нем проводятся столкновения протонов с антипротонами. Энергия столкновения столь велика, что частицы распадаются, порождая целый каскад событий. Специальные детекторы фиксируют новые рождающиеся частицы. Когда ученые увидели, что определенные частицы - короткоживущие мюоны - рождаются в нескольких сантиметрах от места столкновения, они сначала не поверили. Согласно теории мюоны могли бы рождаться максимум в нескольких миллиметрах, но эксперимент явно показывал обратное: мюоны появлялись порой даже за пределами трехсантиметровой вакуумной трубы, в которой сталкивались протоны. Версию об ошибке пришлось отбросить, когда таких событий накопилось более 150 000.

На этом странности не кончались. Мюоны не только появлялись где их не ждали - нередко рождался не один мюон, а много. В этом случае мюоны рождались не где угодно, а примерно на линии движения первого появившегося. Такая мюонная (или лептонная) струя - очень странное явление, которое не укладывается в рамки Стандартной модели - наиболее полной современной теории, описывающей элементарные частицы и виды их взаимодействия.

Ученые давно пытаются выйти за пределы Стандартной модели, найти «скрытую долину», или, согласно другой метафоре, «новую физику». Основные надежды возлагаются на Большой адронный коллайдер (см. Newsweek №38 за 2008 г.), но, пока он не введен в строй, те, кто работают на ускорителях поменьше, стараются справиться своими силами.

Возможно, «Тэватрону» это удалось. Cтранное поведение мюонов можно объяснить, допустив, например, что открыта принципиально новая частица (или сразу несколько). Для нее, учитывая время действия, блоггеры уже предложили название - «хэллоуинская». Но, может быть, экспериментаторы просто неправильно обработали статистику? Многие сотрудники CDF даже сочли, что статью нельзя публиковать без еще одной внутренней проверки, и отказались подписываться под ней. Таких оказалось очень много - 200 человек, треть всей коллаборации. Физики уже ждут, когда за проверку возьмутся друзья-конкуренты из DZero.

«ПОСЛЕСКАЗАНИЕ»

Самые бурные обсуждения, однако, вызывает даже не предстоящая проверка, а публикация, выложенная в Архив еще 6 октября. В ней американские ученые Аркани-Хамед и Вейнер описывали новую теорию темной материи. И в частности, предсказали те самые лептонные струи. «На мой взгляд, предсказание таких струй в статье возникает без достаточного обоснования», - подчеркивает Дориго из CDF.

Физик-блоггер Войт предположил, что кто-то из нескольких сотен авторов проговорился кому-то постороннему, но оказалось, что человеческий фактор скорее всего ни при чем. Войт обнаружил вероятный канал утечки с помощью Google: июльские черновики статьи лежали на внутреннем сервере CDF, но скачать их мог кто угодно. «Раз Google их проиндексировал, значит, его робот дошел до них по каким-то публично доступным ссылкам, - объясняет он. - А значит, кто-то еще мог пройти этим же путем». Прежде чем объявить об этом публично, Войт сообщил о своей находке в CDF, где быстро исправили ошибку. А в блогах тем временем появился ответ самих «обвиняемых».

Первым ответил Вейнер. Он заявил, что узнал про эксперимент CDF из блога самого Войта. «Вы посмотрите, он написал это буквально через час после публикации статьи. В полночь по Америке! Да еще и “официально” - от имени всех соавторов», - возмущается Дориго в разговоре с Newsweek. Вспыльчивый итальянский физик тут же предложил Вейнеру во всем признаться.

На помощь коллеге пришел Аркани-Хамед. Несмотря на молодость, он занимает высокое место в условной научной иерархии и даже входит в список ста гениев современности, составленный британской компанией Creators Synectics. После предсказания лептонных струй в блогах все чаще можно увидеть осторожное: «Если Нима получит Нобелевку…». Аркани-Хамед выразил свое отношение к блогосфере словами известного физика Говарда Джорджи: «Закончив возиться с бурой грязью, я умою руки». Но все же не поленился написать в блоге Дориго длинный ответ.

Аркани-Хамед убедительно объяснил, что в его и Вейнера предсказаниях нет ничего удивительного и не так уж точно они совпадают с тем, что обнаружили физики из CDF. После чего действительно «умыл руки» и исчез из блогосферы. Зато в дориговском блоге появился Дуглас Финкбейнер, еще один соавтор Аркани-Хамеда и Вейнера. Он написал остроумную пародию на один из комментариев Дориго. Финкбейнер поменял местами экспериментальную статью и теоретическую и «обвинил» сотрудников CDF в том, что они специально подстроили свои результаты под предсказания. Это, по его мнению, хорошо иллюстрирует абсурдность всех подозрений.

Прямых доказательств того, что теоретики подсмотрели работу в интернете, действительно нет. Аркани-Хамед и его соавторы строили свою теорию, опираясь на результаты более ранних экспериментов. В частности, на свежие данные российско-итальянского детектора «Памела». «Зачем я в это полез, теперь уже не очень понимаю, - признался Дориго Newsweek. - Это не моя работа - скандалы раздувать. Но я сказал то, что думал. И совершенно не ожидал, что они [Аркани-Хамед и соавторы] будут отрицать использование данных CDF».

«Вопрос-то действительно важный, - соглашается Войт. - Есть разница между предсказанием и “послесказанием”». Теория, благодаря которой было сделано удачное предсказание, вызывает гораздо большее уважение, чем теория, удачно объяснившая уже известные данные. В первом случае модель демонстрирует свою предсказательную силу. «Дальнейшая работа расставит все на свои места, но если Большой адронный коллайдер приведет нас к “новой физике”, то я готов держать пари, что мы еще не раз станем свидетелями подобных историй», - уверен Войт. Потоки сырых данных станут гораздо больше, число потенциальных открытий тоже увеличится. Но возрастет и соблазн так или иначе использовать чужие результаты.

Александр Бердичевский