Коллайдер
Шрифт:
Несмотря на внутренние противоречия, первая администрация Буша-старшего оказывала ССК всестороннюю поддержку на федеральном уровне. Занимавшийся в прежние годы в Техасе бизнесом и политикой, Буш не понаслышке знал обстановку в этом штате. Потому он видел ССК в списке национальных научных приоритетов, и каждый год под его давлением Конгресс утверждал финансирование этого проекта. А пытаясь завоевать благосклонность американской политической элиты, сборку и настройку детекторов Министерство энергетики распределило почти по всем штатам.
Проект остался на плаву, даже когда в начале 1990 г. было объявлено об удвоении оценочной стоимости, достигшей астрономических 8 млрд долларов. Сумму пришлось увеличить, поскольку возникли инженерные проблемы - связанные с магнитами и другими
Сверхпроводящий магнит на самом деле очень тонкий прибор. Чем сильнее магнитное поле в нем, тем больше внутренние напряжения и тем больше вероятность, что катушка и остальные детали будут мелко колебаться. В этих осцилляциях выделяется тепло, способное разрушить сверхпроводящее состояние и испортить или привести магнит в негодность. Магниты ССК, дающие поле в 6,5 тесла (единица измерения индукции поля в СИ), а это более чем в полтора раза сильнее, чем у «Теватрона», подвергались значительному риску. Чтобы ограничить мелкие дрожания, в нужные точки магнита были аккуратно вставлены стальные скобы. Для настройки тех магнитов годился только метод проб и ошибок. Один из ключевых этапов проверки из двенадцати магнитов прошли только три. Инженеры не знали уже, что и придумать, чтобы получить работоспособный магнит.
Авторов проекта волновал, кроме того, размер отверстия в магните. Чем меньше проход, тем дешевле он обходится, но тем большую опасность он представляет для пролетающего сквозь него потока протонов. Стоит неточно прицелиться, и интенсивность столкновений упадет, а эксперимент сорвется. После долгих обсуждений руководство ССК сочло нужным на всякий случай расширить отверстия в магнитах.
Среди остальных поправок в то время значилось увеличение обхвата коллайдера до 86 с лишним километров и удвоение энергии впрыскиваемых протонов (именно с этой энергией ускоренные протоны поступают в основное кольцо). Все эти изменения выливались в кругленькую сумму. Хотя некоторые члены Конгресса пришли в ужас от новых цифр, общее мнение было тогда таково, что надо увеличить смету, а не закрывать проект. На стройку стали перечисляться деньги, и осенью 1990 г. лаборатория начала обретать осязаемые формы.
Планировалось, что ССК будет состоять из цепочки ускорителей, сообщающих протонам все большую и большую энергию, прежде чем они поступят в огромное кольцо коллайдера. Эта обязанность возлагалась на линейный ускоритель и каскад из трех синхротронов: на низкие, средние и высокие энергии. Тоннели под линейный ускоритель и самый маленький синхротрон предполагалось вырыть первыми.
Тут и там, как трава на равнинной глади прерий, стали вырастать приземистые здания: Конструкторская магнитная лаборатория, Испытательная магнитная лаборатория, Центр перекрестной проверки ускорительных систем… Эти здания должны были стать залогом успеха под землей. В них было все необходимое, чтобы проектировать, собирать и испытывать различные типы сверхпроводящих магнитов. Две крупные компании, «Дженерал Дайнэмикс» и «Уэстингхаус», взяли на себя задачу выпустить тысячи дипольных магнитов. В будущем протонам, оседланным этими магнитами, как дикие быки, предстояло устроить самое грандиозное подземное родео в мире.
Тем временем в Техас все прибывали люди, постепенно заполнившие более 2000 рабочих мест. Кто прельстился престижем этого своего рода «Манхэттенского проекта» физики элементарных частиц, а кто просто приехал на хорошую зарплату. Влекомые возможностью обнаружить бозон Хиггса или найти суперсимметричных двойников частиц, многие предприимчивые физики сорвались с насиженных мест на юг от манящего огнями Далласа в надежде, что на рулетке коллайдера выпадет их число. Для ученых на пике карьеры это была настоящая лотерея. Одни уехали сюда, бросив свои постоянные должности, другие целиком и полностью завязали со своей старой профессией и решились глотнуть свежего воздуха.
В соответствии с устоявшейся традицией, когда данные с коллайдера снимают две группы, каждая со своим детектором, к ССК были допущены две коллаборации. Первая, «Коллаборация соленоидального детектора» (SDC), насчитывала около тысячи исследователей
Второй группой под названием «Гамма-кванты, электроны и мюоны» (GEM, жемчужина (англ.).) руководили Барри Бариш из Калтеха, состоявшийся экспериментатор с окладистой бородой и спускающейся на плечи серебристой шевелюрой, и Уильям Уиллис из Колумбийского университета, один из изобретателей калориметрии на жидком аргоне. Под их началом собралась целая ватага исследователей, чей детектор был нацелен на слежку за электронами, фотонами и мюонами. GEM хотели разместить на противоположной стороне от SDC, в другой точке пересечения пучков. Оба детектора должны были охотиться за научными новостями независимо, как две конкурирующие газеты, чьи редакции находятся в разных концах города.
К несчастью, ни один из них так и притронулся к ароматному блюду из частиц. По мере того как последнее десятилетие XX в. шло к своей середине, у проекта ССК появлялось все больше противников. Причем не столько из числа политиков, стремящихся сохранить бюджет в целости и сохранности, сколько из физиков, которых интересовали другие области физической науки. Далеко не все направления экспериментальной физики требуют 8-миллиардных кушей, а результаты там подчас не менее революционные.
Взять хотя бы высокотемпературную сверхпроводимость (ВТС). В 80-х гг. швейцарец Карл Мюллер и немец Йоханнес Беднорц произвели в физике настоящий фурор, открыв керамическое соединение, у которого температура перехода в состояние с нулевым сопротивлением электрическому току была гораздо выше, чем у ранее известных сверхпроводников. При этом физики располагали лишь относительно недорогими материалами, а исследования свои проводили в небольшой (во всяком случае, по сравнению с ЦЕРНом или «Фермилабом») Научно-исследовательской лаборатории IBM в Цюрихе. В последующих экспериментах, включая эксперименты Пола Чу в Университете Хьюстона, удалось получить вещества с еще более высокими температурами сверхпроводящего перехода. Хотя по человеческим меркам эти керамические сверхпроводники трудно назвать теплыми, у многих из них сопротивление остается нулевым даже выше точки кипения жидкого азота. А погрузить какой-либо материал в жидкий азот гораздо дешевле, чем выдумывать, как бы охладить низкотемпературный сверхпроводник - других раньше и не знали - почти до абсолютного нуля. Так что находка Мюллера и Беднорца не только обошлась дешевле, чем, скажем, топ-кварк, но и дала возможность экономить средства в будущих исследованиях, не говоря уже о прикладном значении сверхпроводимости.
Поскольку открытия в области материалов соотносятся с жизнью людей явно больше, чем физика высоких энергий, многие ученые, занимающиеся этими дисциплинами, уверены, что финансирование должно идти по крайней мере в равных пропорциях. «Мы наблюдаем очевидный перекос, - считает физик Нейл Эшкрофт из Корнелльского университета.
– Физика твердого тела составляет основу высоких технологий, компьютерных чипов и всех электронных устройств, на которых держится современное производство. Но когда дело доходит до крупных проектов, она оказывается на задворках»77.
Среди критиков «большой науки» числился и один из первооткрывателей реликтового излучения Арно Пензиас, тоже считавший расходы на ССК неоправданно завышенными. «Те, кто агитирует за ССК, говорят, что он поднимет популярность науки среди населения и привлечет в эту область много молодежи, - делился Пензиас своим мнением.
– Но если вдруг у нас не хватит денег, чтобы научить эту самую молодежь? Просто потому, что мы их потратили не на образование, а на вот такие агрегаты. Что тогда? Нация должна определиться со своими научными приоритетами, мы должны спросить сами себя, что нам по-настоящему необходимо»78.