Тончайшее несовершенство, что порождает всё. Долгий путь частице Бога и Новая физика, которая изменит мир - Гвидо Тонелли Страница 18

надо было наполнить проект деталями. Руководить процессом Руббиа пригласил еще одного итальянца – Джорджо Брианти, одного из ведущих специалистов по ускорителям и магнитам. Выбор оказался как нельзя более удачным. Брианти придумал новаторское решение, которое позволило добиться огромной экономии. Вместо того чтобы строить две независимых линии для двух пучков протонов, движущихся в противоположных направлениях, он предложил разместить две отдельные вакуумные трубы, в которых циркулируют пучки, в одном и том же магните. Эта потрясающая идея помогла вдвое сократить количество магнитов для ускорителя!

Таким образом, LHC, уже использующий тоннель и инфраструктуру LEP, мог бы значительно сэкономить и на магнитах. Для него требовалось построить 1 250 дипольных магнитов, а не 2 500, необходимых в традиционной схеме. Короче говоря, LHC должен был обойтись дешевле SSC, но дать схожие результаты. Многие считали эту идею блефом, однако жребий был брошен.

…И вот наконец 6 августа 1992 года. В Далласе, среди удушающей жары, проходит XXVI конференция по физике высоких энергий, посвященная новому великому американскому научному предприятию. Тысячи физиков со всего мира собрались в месте, где США символически собираются подтвердить свое превосходство. Нас везут в Уоксахачи, где мы видим совершенно новые испытательные линии с первыми магнитами, работающими в соответствии с техническими требованиями. Мы посещаем большие, недавно построенные, но уже полные людей здания. Спускаемся, надев каски, в огромные шахты – преддверия тоннелей. Их уже прорыто несколько километров, и будущее выглядит радужным и безоблачным. Все готово к грандиозному торжеству.

Когда берет слово Руббиа, в конференц-зале становится до неправдоподобия тихо. Карло обрушивает на аудиторию каскад стремительно следующих один за другим слайдов. Вывод, им сделанный, совершенно ясен: LHC будет готов к 1998 году, на нем будет делаться та же физика, что и на американском SSC, но обойдется она вдвое дешевле.

Американцы, привыкшие чувствовать себя отличниками, не любят, когда им так агрессивно, едва ли не нагло дышат в затылок; вот и сейчас они не могут скрыть своего раздражения европейцами и полагают, что Руббиа блефует. Расходы на строительство LHC не будут настолько малы, магниты наверняка не удастся изготовить в срок – но вызов уже брошен, и публика понимает, что игра пойдет всерьез.

Пока в Европе группа амбициозных молодых ученых разрабатывала детекторы невозможных конструкций для LHC, команда SSC в США, пытавшаяся отвечать на инициативы ЦЕРН, начала испытывать серьезные трудности. В особенности это касалось финансирования.

Первый пересмотр сметы расходов был проведен еще в 1989 году, и в результате начальная смета возросла до 5,9 млрд долларов. Позднее, для более надежной регистрации реакций при столкновениях, комиссия экспертов предложила изменить конструкцию магнитов – с тем, чтобы диаметр вакуумной трубы можно было увеличить с 4 до 5 см. Казалось бы, это мелочь, но такое изменение конструкции неизбежно влекло за собой некоторое уменьшение магнитного поля внутри сверхпроводящих катушек, так что бюджет пришлось пересматривать заново: надо было либо магниты ставить чаще, либо тоннель удлинять. Короче говоря, к 1991 году стоимость проекта достигла уже 8,6 млрд долларов. Когда же после энного по счету пересмотра весь проект потребовал вложения 11,5 млрд долларов, стало понятно, что чаша терпения народных избранников переполнена и катастрофа неминуема. 27 октября 1993 года, спустя десять лет после закрытия проекта “Изабель” и всего через год после вызова, брошенного в Далласе Карло Руббиа, Конгресс США подавляющим большинством в 283 голоса против 143 окончательно закрыл проект SSC. К этому времени было потрачено 2 млрд долларов на 23 км тоннеля, который на долгие годы останется немым укором, напоминающим об одном из самых громких научных провалов ХХ века. Полторы тысячи физиков, инженеров и техников, работавших над проектом (причем некоторые из них – не один год) были уволены буквально за пару недель.

Это стало шоком для всего мирового научного сообщества и колоссальным ударом по американскому сообществу физиков, специализирующихся в области физики высоких энергий. Им, возможно, уже никогда не оправиться от последствий такого потрясения.

По иронии судьбы, в тот самый год, когда строительство SSC было окончательно остановлено, Леон Ледерман, один из отцов этого проекта, опубликовал свою самую известную книгу, привлекшую к охоте за бозоном Хиггса интерес широкой публики: The God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question?[21].

Детекторы невозможных конструкций

Прошло уже более 20 лет с начала 1990‑х, времени, когда мы небольшими группами собирались в ЦЕРН, чтобы поговорить о LHC – новом, тогда только еще проектируемом ускорителе. Я и сегодня отлично помню и споры о принципах, которые должны лежать в основе конструкции гигантских детекторов, и чертежи этих детекторов, набросанные шариковой ручкой на бумажных салфетках в кафетерии ЦЕРН.

Это была пора горячих споров, невероятного энтузиазма и горьких разочарований. Случались, конечно, и конфликты, иногда весьма серьезные, вовлекавшие в себя немалую часть наших коллег, которые считали нас слегка помешанными, ибо технологии, предлагаемые нами, были слишком уж завиральными, а высокая светимость коллайдера, которой мы стремились достичь, – разрушительной для него. Многие из более опытных ученых смотрели на нас снисходительно, словно думая про себя: “Дай бог нашему теляти волка споймати… вот только шансов‑то маловато”. А иные недоуменно поднимали брови, глядя на новое поколение сорокалетних физиков, которые почему‑то верили, будто у них получится то, что до сих пор не удалось никому: открыть бозон Хиггса.

Мечта нашей немногочисленной группы энтузиастов стала сегодня реальностью и, как это частенько случается, представляется со стороны непрерывной чередой успехов на пути к славе. На самом же деле это была авантюра, рискованная и очень трудная: рассчитывая на победу, мы осознавали и опасность сокрушительного провала.

Современный детектор элементарных частиц в чем‑то схож с огромной цифровой фотокамерой. Принцип его работы прост. В каждом ускорителе есть одна или несколько специальных зон, называемых зонами взаимодействия, где пучки фокусируются в предельно малом объеме и пересекаются и где происходят столкновения. Частицы, рождающиеся в результате подобных столкновений, надо зарегистрировать и распознать, и для этого используются целые системы детекторов – аппаратные комплексы, каждый из которых включает в себя высокочувствительные датчики, способные зафиксировать мельчайшие всплески энергии при вылете частиц из зоны взаимодействия.

В ускорителе протоны движутся очень плотными сгустками: в каждом сгустке примерно сто миллиардов протонов. Оказавшись в зоне взаимодействия, сгусток сдавливается еще больше – в нитевидную область диаметром около 0,01 мм и длиной 10 см. Временной интервал между двумя соседними сгустками составляет двадцать пять наносекунд (то есть миллиардных долей секунды), а всего в LHC может одновременно разгоняться до 2 800 сгустков. Это значит, что, поскольку столкновения двух сгустков протонов в LHC