Текст книги "В поисках частицы Бога, или Охота на бозон Хиггса"
Автор книги: Иэн Сэмпл
сообщить о нарушении
Текущая страница: 8 (всего у книги 18 страниц)
Ван Хов был генеральным директором ЦЕРНа по исследованиям, а инженер Джон Адамс – исполнительным генеральным директором, и они разделяли ответственность за результативность проектов. Оба начальника отчаянно спорили по поводу предложения Руббиа. Адамс опасался, что европейские страны, финансировавшие ЦЕРН, прореагируют болезненно на это предложение. Они уже заплатили за новый, только что запущенный ускоритель частиц, и вдруг ЦЕРН опять будет просить у них деньги на радикальную модернизацию ускорителя, да еще и на столь рискованный проект! Ван Хов стоял на своем: план Руббиа – лучший вариант, они должны сделать открытие первыми, и ЦЕРН должен немедленно принять предложение американца. На одном заседании страсти так накалились, что Ван Хову пришлось напомнить Адамсу, кто тут руководитель научных программ, и, уже придя в полное неистовство, он заявил, что уйдет в отставку, если Адамс не поддержит его план.
В конце концов Ван Хов добился своего – ускоритель решили подвергнуть капитальной реконструкции. Инженеры и ученые ЦЕРНа собрались вместе, чтобы обсудить, возможно ли это и что нужно сделать. Ученым предстояло доказать, что, во-первых, пучками антивещества можно управлять и, во-вторых, их можно использовать в ускорителе. Если бы они это сумели, то следующим этапом стало бы сооружение новых установок для получения антиматерии и помещения для хранения новых экзотических частиц. Прошел год работы, и инженеры сообщили хорошие новости: им удалось довести в своих экспериментах время жизни антивещества с нескольких микросекунд до 32 часов, а затем охладить антивещество и получить однородные интенсивные пучки. Похоже, Ван Хов поставил на правильную лошадку.
А Джон Адамс отметил достижения своих инженеров своеобразным способом. 8 июня 1978 года он написал стихотворение об успехах Руббиа и ван дер Меера и послал его в виде докладной записки 110110
В архиве ЦЕРНа хранится эта записка Джона Адамса от 8 июня 1978 года, озаглавленная “Утверждение списка оборудования для получения ppbar-столкновений” и адресованная К. Руббиа и Ван дер Мееру.
[Закрыть] . Стихотворение – слишком субъективное и обидное, чтобы его здесь цитировать, – в поэтической форме описывало, как Руббиа использовал талант ван дер Меера в своих корыстных карьерных целях.
Месяцем позже сотрудники ЦЕРНа собрались в аудитории послушать, что скажет Адамс. Он высоко оценил эксперименты с антивеществом и особую роль Симона ван дер Меера, сыгравшего ключевую роль в том, что работа оказалась столь успешной. “Это дает возможность провести модернизацию ускорителя, ранее практически немыслимую”, – заявил Адамс. Действительно, после переделки в коллайдере при столкновении пучков протонов и антипротонов могла бы высвобождаться энергия до 540 ГэВ! Правда, при этом Адамс саркастически заметил, что лаборатория может обанкротиться, зато в ней родилось множество идеи. Свою язвительную речь он завершил так: “В заключение хотел бы добавить: идея модернизации установки —бизнес-проект сотрудника ЦЕРНа Карло Руббиа, предпринимателя и известного трансатлантического “челнока”.
Брошенный в огород Руббиа камень не понравился ряду сотрудников ЦЕРНа. В следующем месяце Адамс был вынужден публично извиниться 111111
В архиве ЦЕРНа хранится это извинение Адамса, озаглавленное “Обращение к сотрудникам ЦЕРНа” и сделанное 24 августа 1978 года.
[Закрыть] . В письме сотрудникам он написал: “Я охарактеризовал Руббиа как предпринимателя, что на современном английском деловом жаргоне означает человека, который в первую очередь видит преимущества плана и выгоду от его реализации и только во вторую очередь – возможность его успешного завершения. К сожалению, у слова “предприниматель”, кажется, есть и другой, менее приятный смысл, и мое замечание было воспринято —ошибочно – некоторыми сотрудниками ЦЕРНа как оскорбление”.
Вскоре в ЦЕРНе началась работа по переделке ускорителя. Важным новым объектом стала система по созданию и хранению антивещества. Антипротоны получались при столкновении пучка протонов с металлической мишенью. На каждый миллион протонов, врезающихся в мишень, образовывался один антипротон. Антипротоны выкачивались, охлаждались и собирались в готовые к запуску в ускоритель пучки.
Для регистрации столкновений частиц требовались детекторы, и, чтобы сделать помещение для них, вырыли две огромные пещеры рядом с ускорителем. Первый детектор был огромным, очень сложным. Он весил более 2000 тонн. Конструкцию его разработал Карло Руббиа. Второй – меньше проще и дешевле – делала команда во главе с французским физиком Пьером Дарьюла. Детектор Руббиа был Голиафом, а детектор Дарьюла – Давидом, впрочем, ЦЕРН дал им более прозаические имена – UA1 и UA2 – по названию пещер, в которых они были установлены.
Строительные работы были в разгаре, когда в 1979 году Питер Хиггс прибыл на конференцию в Женеву. Конечно же он воспользовался шансом посетить ЦЕРН. Хиггсу устроили экскурсию по стройке и показали зияющую дыру в земле, где собирались монтировать установки для получения и хранения антипротонов. В то время работа Хиггса по суперсимметрии в Эдинбурге продвигалась с большим скрипом. Ему стало казаться, что только новое поколение, молодые люди, недавно защитившие свои докторские диссертации, могли сделать что-нибудь стоящее. “То, что они делают за дни, у меня отнимает недели”. – говорил Хиггс.
Говорят, что Эйнштейн однажды заметил, по-видимому полушутливо, что “не получивший заметного научного результата до тридцати лет потом уже никогда этого не сделает”. Сказал ли Эйнштейн эту фразу или нет, но определенная истина в ней несомненно присутствует. В то время Хиггс мучительно размышлял об этом. Он признавался. Я действительно много времени потратил на глупости, поэтому через некоторое время сдался. Мне было грустно. Я больше не мог конкурировать, и мне пришлось признать это”.
А тем временем в Фермилабе, расположенном на окраине Чикаго, разразился кризис. Напряженность в отношениях Роберта Уилсона с вашингтонскими чиновниками быстро нарастала. Уилсона назначили руководить строительством бустерного кольца для ускорителя Фермилаба, в котором использовались сверхпроводящие магниты. С его вводом рассчитывали достичь рекордной энергии 1000 ГэВ. Уилсон считал само собой разумеющимся, что Вашингтон будет финансировать этот проект, но вместо этого он был вызван на ковер для обсуждения сокращения финансирования проекта. Уилсон пытался увильнуть от участия в обсуждении, говоря, что его дело – запускать ускоритель, а не идти с протянутой рукой к чиновникам. Переговоры зашли в тупик, в результате проект потерял шансы на успех. 9 февраля 1978 года Уилсон сдался. В своем заявлении об отставке он жаловался, что из-за плохого финансирования ускоритель Фермилаба работает только на половинной мощности. Как конкурировать с ЦЕРНом, получающим в два раза больше денег? “Наши планы компенсировать их финансовые преимущества за счет увеличения энергии протонов на ускорителе Фермилаба до 1000 ГэВ с помощью использования сверхпроводящих магнитов разрушены из-за нерешительности властей и отсутствия минимальной поддержки”, – с горечью писал он.
В последние месяцы в Фермилабе Уилсон начал работать над прощальным подарком лаборатории – 10-метровым стальным гиперболоидным обелиском. При составлении сметы на сооружение скульптуры он, к своему ужасу, обнаружил, что только один счет – от сварщиков – составил 20 тыс долларов. Уилсон отреагировал в свойственной ему манере – заявил, что будет варить обелиск сам 112112
Fermilab: Physics, the Frontier and Megascience. University of Chicago Press, 2008.
[Закрыть] . Но тут возникла другая проблема. Местные сварщики, работающие в лаборатории, заявили, что ему не разрешено этого делать. “Почему это я не могу? Я – директор, – сказал Уилсон, – и могу делать все, что хочу”. Сварщики объяснили, что если он это сделает, то они уволятся. Сварочный цех в Фермилабе был отделением профсоюза сварщиков, а Уилсон не был членом профсоюза. Тогда Уилсон вступил в профсоюз, зарегистрировался в качестве ученика сварщика и стал работать над скульптурой все свободное время. Уилсон назвал скульптуру “Аква Алле Фуни” (Воду на канаты).Фраза эта взята из истории Рима XVI века, которую Уилсон пересказывал так: “В полной тишине, чтобы звуки не помешали, толпа сановников смотрела, как около тысячи человек с лошадьми поднимали на веревках египетский обелиск, стараясь поставить его вертикально. Когда обелиск был наполовину поднят, жар полуденного солнца нагрел канаты, и они стали трещать, растягиваться и проскальзывать. Когда обелиск накренился вбок, один генуэзский матрос из толпы крикнул “Аква алле фуни!”, что означает “Воду на канаты!”. Людям, поднимающим обелиск, было приказано пролить на канаты воду из бочонков; веревки опять натянулись и выровняли обелиск”.
Вечернюю церемонию открытия и освящения обелиска Уилсон решил посмотреть с небольшого катера —недалеко от главного здания Фермилаба был пруд. Уилсон поднялся на борт с бутылкой шампанского, к нему присоединился Норман Рамсей, председатель Ассоциации университетских исследований (именно ему Уилсон подал свое заявление об отставке). Когда случилась заминка в церемонии, Уилсон не удержался и крикнул в сторону берега: “Воду на канаты!”
Фермилабу был крайне необходим новый, мудрый и дальновидный лидер. Таким человеком был Леон Ледерман из Колумбийского университета в Нью-Йорке. Ледермана высоко ценили, у него была репутация ученого, глубоко преданного науке. Он сделал себе имя в физике, открыв новые частицы. Кроме того, у него было чудесное чувство юмора, в тяжелые моменты он умел вовремя пошутить, тем самым разрядить обстановку и поднять моральный дух своих сотрудников. Однажды во время пребывания в Брукхейвенской национальной лаборатории на Лонг-Айленде Ледерман наблюдал за экспериментом, в котором требовалось оградить оборудование толстым металлическим экраном. Ледерман каким-то образом раздобыл старую пушку с военного корабля, но, когда ее установили, оказалось, что внутри стальной трубы вырезан паз, который может помешать эксперименту. Ледерман нашел худосочного студента и попросил его залезть в пушку – забить мешающий паз тонкой стальной стружкой. Студент возился полчаса, а когда наконец выполз, заявил: “Хватит. Я ухожу”. Ледерман стал упрашивать молодого физика: Но вы не можете так уйти. Где я возьму другого студента нужного калибра?”
Когда речь заходила о физике, Ледерман становился романтиком. Он писал, что его каждодневная работа “заполнена тревогой, болью, лишениями напряженностью, приступами отчаяния, депрессии и уныния”. Все это было правдой, говорил Ледерман но все это стоило пережить ради редких моментов когда тебе приоткрывается что-то новое. Лучшие идеи, утверждал он, всегда приходят рано утром, когда большинство людей еще спит. “Ты смотришь, смотришь и вдруг видишь, что несколько цифр выпадают из ряда прочих – всплеск в данных. Ты обрабатываешь их с помощью разных статистических методов, ищешь ошибки, но пик не исчезает! Он реально существует. Значит, ты что-то нашел! На свете просто не существует ощущения, сравнимого с этим”.
Ледерман приехал в Фермилаб и увидел, что там явно не все в порядке. Сотрудники нервничали и хотели знать, что их ждет в будущем. Будет ли реанимирован проект сверхпроводящего бустерного кольца Уилсона, который позволил бы построить самый мощный в мире коллайдер частиц с энергиями 1000 ГэВ, или же лаборатория пойдет тем же путем, что и ЦЕРН, и преобразует основное кольцо уже существующего ускорителя в протон-антипротонный коллайдер? Чтобы решить эту проблему, Ледерман организовал некое действо, которое назвал День перемирия. Каждый мог высказать свой взгляд на будущее лаборатории, если он у него имелся. Ле дерман пригласил трех мудрецов-мэтров – Бойса Макдэниела из Корнеллского университета, Мэттью Сэндса из Калифорнийского университета в Санта-Крусе и Бертона Рихтера со Стэнфордского линейного ускорителя —присутствовать в качестве судей. Их роль состояла в том, чтобы “с помощью умных, острых вопросов постараться сбить сторонников той или иной точки зрения с их позиции”.
Собрание началось в 9 часов утра и ноября 1978 года и продолжалось до 3 утра следующего дня. Измученные бурными, весьма эмоциональными спорами, физики решили закрыть прения —они с нетерпением ждали решения Ледермана. На следующее утро за кофе и сэндвичами с лососем Ледерман с тремя мудрецами обсудили ситуацию. Преобразование основного ускорительного кольца в протон-антипротонный коллайдер дало бы шанс обогнать ЦЕРН в поисках W– и Z-частиц, но доводы сторонников этого плана не показались мэтрам и Ледерману убедительными. Вместо этого он решил бросить все ресурсы на строительство сверхпроводящего бустерного кольца, которое и собирался сконструировать Уилсон, и таким образом превратить ускоритель в более мощный коллайдер. Будущий ускоритель назвали “Теватроном”.
Решение Ледермана вовсе не означало, что ЦЕРН остался единственным участником гонки за первенство в открытии W– и Z-частиц. В Брукхейвенской национальной лаборатории тоже вовсю разрабатывались планы по строительству нового коллайдера, предназначенного специально для охоты за предсказанными частицами. В машине, названной “Изабель”, конструкторы решили использовать сверхпроводящие магниты, и она должна была быть запущена в начале 1980-х годов. Примерно в то же время готовился к экспериментам и модернизированный европейский коллайдер. Работы в ЦЕРНе шли успешно. Установки для получения и хранения антипротонов были запущены и работали. Детекторы установлены на свои места и проверены Системы охлаждения пучков заработали. В июле 1981 года после героических трехгодичных усилий в реконструированном ускорителе встретились первые пучки антипротонов и протонов. В течение нескольких часов камеры детекторов регистрировали столкновения частиц и античастиц, которые исчезали, оставляя после себя “облако” высокой энергии.
В Брукхейвене же коллайдер “Изабель” столкнулся с серьезными трудностями. Оказалось, сконструировать сверхпроводящие магниты не так просто, как думали американские инженеры. В то время как в ЦЕРНе физики уже начали с помощью своего модернизированного ускорителя поиски новых частиц, инженеры в Брукхейвенской лаборатории еще только работали с масштабными моделями. До настоящих испытаний коллайдера оставалось еще несколько лет.
Поскольку Фермилаб, а теперь и Брукхейвенская лаборатория выпали из гонки за право первыми обнаружить W– и Z-частицы, между собой соревновались две команды ЦЕРНа. Хотя оба – Карло Руббиа и Пьер Дарьюла – работали в одной и той же лаборатории, они возглавляли две независимые группы физиков и курировали два разных детектора. Правила игры в ЦЕРНе были таковы: группы, работающие на различных детекторах, не показы вали сразу свои данные друг другу. Это обеспечивало уверенность в правильности результата: если одна команда делает открытие, другая его проверяет и либо подтверждает, либо опровергает. Кроме того, это обеспечивало лояльность команд и заставляло их соревноваться друг с другом.
В августе 1982 года всем руководителям ЦЕРНа объявили, что они должны подготовиться к приему важного гостя. Имя держалось в секрете, но было строго приказано обеспечить безопасность гостя, и физики провели тщательный осмотр установки на случай, если кто-то спрятал там бомбу. Важным гостем оказалась Маргарет Тэтчер, тогдашний премьер-министр Великобритании. Ей организовали частный визит в лабораторию. Он пришелся на период свертывания боевых действий в войне за Фолклендские острова. Тэтчер, химик по образованию, закончила Оксфордский университет, и, попав в лабораторию, она настаивала, чтобы с ней общались как с коллегой. Физики рассказали миссис Тэтчер про охоту на W– и Z-частицы и про то, как в случае их обнаружения будет доказана теория электрослабого взаимодействия, то есть объединения электромагнетизма и слабого взаимодействия. По ходу экскурсии ученый из команды Карло Руббиа Алан Астбери сделал краткую презентацию и сказал: “Если нам повезет и Дед Мороз существует, мы увидим W-частицы до конца года”. Услышав это, Тэтчер наставила палец на Астбери и сказала: “Отлично, я позвоню вам в январе – узнать, нашли ли вы эти таинственные частицы”. Она не уточнила, что будет делать, если физикам не удастся их найти. Перед отъездом Тэтчер взяла с генерального директора ЦЕРНа Хервига Шоппера обещание связаться с ней лично, как только частицы обнаружат 113113
Письмо из архива ЦЕРНа от 20 декабря 1982 года, копия направлена сэру Алеку Моррисону, президенту Совета ЦЕРНа.
[Закрыть] . Ей хотелось узнать об этом не из газет”, —вспоминал Шоппер.
К ноябрю коллайдер частиц в ЦЕРНе уже заработал и развил энергию достаточно высокую для того, чтобы из нее могли родиться W-частицы (если, конечно, они действительно существовали). Из миллиардов зарегистрированных столкновений Руббиа и Дарьюла отобрали миллион для детального анализа. Сама W-частица столь неустойчива, что исчезает почти сразу, как только рождается, поэтому церновские команды искали не ее саму, а продукты ее распада – электроны (или их антиподы в мире антиматерии позитроны) и нейтрино. Поскольку нейтрино пролетают через детекторы, не оставляя следа, ученые определяют их присутствие по потере энергии в столкновениях с другими частицами – вылетая, нейтрино уносят энергию с собой.
До конца года команда ЦЕРНа зарегистрировала несколько столкновений, которые выглядели так, будто в них рождались W-частицы. Все необходимые проверки и сбор доказательств могли занять несколько месяцев. Поскольку приближалось Рождество, Хервиг Шоппер отправил поздравление Маргарет Тэтчер на Даунинг-стрит, 10. Напомнив премьер-министру об обещании связаться с ней, как только W– и Z-частицы будут обнаружены, он писал: “Мне хотелось бы к рождественским поздравлениям прибавить сообщение о том, что открытие действительно сделано, и, хотя неопровержимых доказательств еще нет, я тем не менее рад сообщить Вам строго конфиденциально, что недавно полученные результаты указывают на его неизбежность”. Он подписался, заверив Тэтчер, что свяжется с ней сразу же, как только “будут получены окончательные и неопровержимые доказательства”.
В январе следующего, 1983 года на конференции в Риме Дарьюла и Руббиа впервые представили свои последние результаты. Руббиа описал пять столкновений, похожих на рождение W-частицы, но подчеркнул, что результаты “очень предварительные”. Один слайд в докладе Руббиа был подписан так: “Si sono rose, fioriranno”, что означает: “Если это розы, они обязательно будут цвести” 114114
См.: Krige, 2001.
[Закрыть] . Дарьюла выступал после Руббиа. Он также был весьма осторожным и выделил четыре столкновения, которые, казалось, демонстрируют рождение W-частиц. Так случилось, что Леон Ледерман должен был выступить на этой конференции с заключительным словом. Открытие W– и Z-частиц кажется неизбежным, сказал он, но призвал своих коллег-физиков развивать в себе здоровый скептицизм до тех пор, пока результаты не станут более убедительными 115115
О поиске W– и Z-частиц см.: Christine Sutton at Cern and Peter Zerwas at the German laboratory. The W and Z at LEP. Cern Courier. May 2004: Pierre Darriulat.The W and Z particles: a personal recollection. Cern Courier, April 2004.
[Закрыть] .
Через неделю Руббиа и физик из команды Дюрьюла по имени Луиджи ди Лелла докладывали результаты, полученные обеими командами, перед учеными ЦЕРНа в аудитории центра. Руббиа выступал в первый день. Он подчеркнул, что решающее значение для соревнующихся команд имеет согласованность их действий на пути к важнейшему открытию. Ди Лелла выступил на следующий день. Он сказал, что его команде еще необходимо подтвердить их результаты, прежде чем можно было бы с уверенностью утверждать, что открытие сделано Сразу после выступления ди Лелла Руббиа созвал свою команду. Он считал, что пришло время публиковаться. Руббиа вытащил черновик статьи с описанием данных, полученных к тому времени, и сказал, что любой, кто хочет внести изменения, должен сделать это до конца дня. В статье не утверждалось, что W-частицы обнаружены, но были представлены имевшиеся к тому времени свидетельства их рождения. Рукопись передали в редакцию “Physics Letters”, работавшую тут же, в ЦЕРНе.
Следующий день был суббота, но в ЦЕРНе жизнь кипела как обычно. Утром Карло Руббиа по пути в столовую столкнулся с ди Лелла, и они немножко поболтали. Руббиа сказал, что обе команды должны помнить о риске, на который идут, публикуя результаты раньше времени. “Если вы хотите публиковать сейчас – ваше дело, но если зарегистрированные события не рождение W-частиц, а что-то еще, ваша карьера на этом и закончится”, – предупредил он. “Нет, мой Бог, нет! —воскликнул ди Лелла. – Мы же не сумасшедшие, спешить не будем. Мы обязательно все как следует обдумаем”. А статья Руббиа тем временем была уже на столе рецензента.
В понедельник утром Руббиа получил известие, что публикация статьи одобрена. Сразу же один из членов его команды вылетел в Амстердам со статьей, чтобы передать ее в руки издателя. Хервиг Шоппер тогда был в командировке в Японии, там он и получил телекс, в котором сообщалось, что статья принята. Он тут же отправил факс Маргарет Тэтчер, в котором говорилось, что W-частицы обнаружены, и полетел обратно в ЦЕРН. На следующий день Шоппер созвал пресс-конференцию с Руббиа и ван дер Меером с одной стороны и Дарьюла с другой. В пресс-релизе, выпущенном в тот же день, сообщалось, что в статье Руббиа подтверждено открытие W-частиц. На следующий день эта новость украсила первую страницу газеты “New-York Times”. Статья Дарьюла была опубликована через три недели после статьи Руббиа.
Описывая эту гонку в 2004 году, Дарьюла сказал, что у него нет никакой обиды на коллег, и похвалил осторожность, проявленную его командой. “Я горжусь тем, что мы сопротивлялись оказываемому на нас давлению, направленному на то, чтобы мы публиковали данные быстрее, чем считали правильным. Уступить было бы глупостью и ребячеством, проявлением неуважения к науке. ...Мы должны были не просто предположить, что обнаружили W-частицы, но вести себя так, как будто никто, кроме нас, их не искал”.
Летом 1983 года, через шесть месяцев после открытия W-частиц, ЦЕРН объявил, что команда Руббиа обнаружила также и Z-частицу, характерной чертой которой был ее распад на электрон и позитрон, разлетавшиеся друг от друга с огромной скоростью. Команда Дарьюла спустя некоторое время опять подтвердила открытие Руббиа. Поиски завершились впечатляющим хет-триком 116116
Хет-трик – в хоккее и футболе три гола, забитые одним игроком.
[Закрыть] ЦЕРНа, и последние сомнения относительно того, что ЦЕРН – основной игрок на мировой арене, развеялись.
Открытие W– и Z-частиц – именно то доказательство, которое было необходимо физикам, чтобы окончательно поверить в теорию электрослабых взаимодействий. Оно же было и мощным доказательством правильности теории Хиггса – ведь теория электрослабых сил для физиков имеет смысл, только если механизм Хиггса или что-то очень похожее на него существует в реальности.
В перерыве между обнаружением нейтральных токов и получением первых треков W– и Z-частиц теоретики ЦЕРНа сделали первое подробное описание того, как частица Хиггса должна выглядеть, если она вдруг появится в коллайдере 117117
J. Ellis, M.K. Gaillard and D.V. Nanopoulos. A phenomenological profile of the Higgs boson. Nuclear Physics B. Vol. 106,197. P. 292-340.
[Закрыть] . Пользуясь своим физическим языком, они рассказывали о ней на сорока восьми страницах – оставили некий эквивалент полицейского фоторобота. Вместо описания черт лица преступника в статье объяснялось, как частицы Хиггса могут возникать при столкновениях, в какие частицы они могут превращаться и каковы шансы их увидеть на разных установках. И наконец, теоретики прикинули, как долго эти частицы жили бы после рождения. Полученное значение находилось в интервале от 600 микросекунд до 10 фемтосекунд (10 -14с).
Статья, написанная сотрудниками ЦЕРНа Джоном Эллисом, Мэри Гайар и Димитрием Нанопулосом, начиналась с предупреждения: “Ситуация с о зонами Хиггса неопределенная. Следует подчеркну прежде всего, что они, и это очень вероятно, не существуют в природе”. Авторы закончили статью извинениями перед экспериментаторами, работающими на коллайдере, – они признавались, что у них нет никаких идей, как рассчитать массу бозона Хиггса. Анализируя общие технические трудности поиска частицы Хиггса, Эллис, Гайар и Нанопулос делали вывод: “По этим причинам мы не призываем ставить трудоемкие эксперименты по поискам бозона Хиггса, но считаем, что ученые, ставящие эксперимент, в котором он может появиться, должны знать, как он может выглядеть”. Статья была более чем осторожная, но она дала ученым первый ориентир в охоте на частицы Хиггса.
Серия открытий, сделанных в ЦЕРНе, оказала глубокое воздействие на развитие физики элементарных частиц в Америке. Весть о том, что европейские ученые обнаружили Z-частицы, пришла за несколько дней до важнейшего совещания Консультативной комиссии по физике высоких энергий США (Нерар), планирующей выделение средств на установки для исследований. Новости из Европы заставили членов комиссии насторожиться. Американские физики теряли почву под ногами, и им была необходима сильная встряска. Джордж Киворт, физик из Лос-Аламоса, который стал научным советником Рональда Рейгана после его избрания в 1980 году, сказал, что мировое лидерство Америки в физике высоких энергий приходит к концу. В последние годы американские физики довольствовались правительственными подачками, а европейцы в это время смело двигались вперед”, – признал он 118118
Technology Review. Vol. 86 (1983).
[Закрыть] .
Настроение было подогрето передовицей в “New York Times”, опубликованной в июне 1983 года, на второй день встречи физиков в Вудс-Хоуле, штат Массачусетс. Заголовок был убийственный: “ЕВРОПА – 3, США – ДАЖЕ НЕ Z-НОЛЬ”. Поздравляя ЦЕРН с безусловным подтверждением теории объединения электромагнитных и слабых взаимодействий 119119
New York Times. 6 июня 1983 г.
[Закрыть] , Киверт продолжал: “Плохие новости состоят в том, что европейцы стали лидерами в гонке по поиску строительных блоков материи”. Автор передовицы признал, что “национальность открытия не имеет большого значения в физике”, поскольку американцы тоже работают в ЦЕРНе и других европейских лабораториях, но подчеркнул важность конкуренции в процессе познания. Американские ускорители должны быть построены так, чтобы выиграть соревнование, иначе лучше их не строить вообще. Три мяча, забитые Европой, – это были открытия W– и Z-частиц в ЦЕРНе и открытие на немецком ускорителе глюонов (так метко назвали частицы, склеивающие кварки внутри протонов и нейтронов). Статья заканчивалась так: разгромный счет в соревновании с Европой призывает США к “серьезному реваншу”.
Через месяц комиссия Нерар опубликовала свои рекомендации. “Изабель”, Брукхейвенский ускоритель стоимостью 500 миллионов долларов, закрывался. Американским физикам был необходим такой ускоритель, который бы придал мощный им пульс в гонке за частицами, превзошел ЦЕРН в мощности и лидировал в этой области в течение следующих десятилетий. Ускоритель планировали назвать Сверхпроводящим суперколлайдером. В нем будут сталкиваться встречные пучки с ошеломляющими энергиями 40 ТэВ, что примерно в 400 раз больше, чем изначально планировалось в следующем коллайдере ЦЕРНа, который все еще находился в стадии проектирования. Цель этой удивительной новой машины – обнаружение частицы Хиггса и добыча долгожданного доказательства происхождения массы.
В статье о Сверхпроводящем суперколлайдере для американского журнала “Physics Today” Леон Ледерман и Шелдон Глэшоу предупреждали: если США не удастся построить установку, “потери понесет не только наша наука, мы все ощутим их в более широком смысле – пострадает наша национальная гордость, ослабнет уверенность в нашем технологическом превосходстве. Когда мы были детьми, Америка делала большую часть вещей лучше всех в мире. Так должно быть и впредь!”.
Глава 6
Конец Сверхпроводящего суперколлайдера
Элвин Трайвелпис, бывший партнер Леона Ледермана по покеру, стоял за дверьми Зала Кабинета в Западном крыле Белого дома, где проходят совещания министров США. В руках Трайвелпис держал огромный мольберт, на котором были закреплены большие, яркие рисунки 120120
В основу этого рассказа легли два больших интервью, взятых мною у Трайвелписа, он же предоставил мне копии нескольких своих пространных лекций по истории Суперколлайдера.
[Закрыть] . Формат и цвет были выбраны обдуманно – дело происходило темным, мрачным январским вечером 1987 года, а по слухам зрение у президента Рейгана было уже не тем, что раньше.
Директору Управления по энергетическим исследованиям Трайвелпису предоставили право на пятнадцатиминутую аудиенцию – за эти минуты он должен был уговорить президента и его министров одобрить строительство самого крупного и дорогостоящего коллайдера в мире. Сторонники проекта считали, что, если Белый дом поддержит их и ускоритель будет построен, это обеспечит США превосходство в физике высоких энергий на десятилетия вперед, причем на самом передовом ее крае. В противном случае лидерство американцев в познании тайн природы останется в прошлом – ученые других стран активно наступали им на пятки.
Название “Сверхпроводящий суперколлайдер” для многих звучало как вид дьявольского оружия, которое суперзлодей (суперзлодейка) из комиксов мог (могла) построить в своем логове и, угрожая им человечеству, требовать больших денег. На самом деле это был первый в мире ускоритель элементарных частиц, специально разработанный для поисков бозонов Хиггса 121121
Более подробно о Суперколлайдере и проблеме происхождения массы см. в статье.: J. David Jackson, Maury Tigner and Stanley Wojcicki. The Superconducting Supercollider. Scientific American, 1986.
[Закрыть] . Позиционируя машину как “орудие охоты за частицами Хиггса”, физики негласно признавали, что эти неуловимые частицы стали наиболее важным и желанным призом в физике высоких энергий.
Суперколлайдер стал машиной мечты американских физиков, но на самом деле в поисках бозонов Хиггса они рассчитывали не только на него. В Фермилабе на ускорителе “Теватрон”, руководимом Ледерманом, где уже начали сталкивать протоны и антипротоны, появились некоторые шансы найти бозоны Хиггса раньше европейцев. “Теватрону” было суждено посоревноваться с Большим электрон-позитронным коллайдером (LEP) ЦЕРНа, который запустили через два года. Долгое время ускорители шли ноздря в ноздрю. Но Сверхпроводящий суперколлайдер должен был обойти их обоих.
Трайвелпис заранее отправился на встречу – опаздывать к президенту не полагается. По дороге он встретил Уильяма Мартина, заместителя министра энергетики. Мартин без излишних реверансов напомнил ему, как много времени и денег было потрачено на организацию этой аудиенции в верхах а потом добавил, что все друзья и коллеги Элвина верят, что он убедит президента в необходимости нового ускорителя. Уходя, Мартин сказал: “Только не надо нервничать”. До этого момента Трайвелпис был совершенно спокоен, а тут вдруг заволновался.
Войдя в Зал Кабинета, Трайвелпис разложил бумаги на столе. Комната тем временем начала заполняться. Когда приехал президент Рейган, Трайвелпис воспользовался возможностью и сфотографировал его, а затем приступил к презентации. Он был достаточно наслышан о том, как принимаются решения вашингтонскими властями, а потому не стал докучать собравшимся политикам сухой лекцией по физике элементарных частиц. Чтобы получить высочайшее одобрение на строительство Сверхпроводящего суперколлайдера, он превратил доклад в игру и обратился к образам, которые, как он надеялся, будут более понятны членам кабинета, – к ружьям и стогам сена.
Обсуждение началось достаточно традиционно. У Трайвелписа были заготовлены рисунки маленьких шаров, изображавших субатомные частицы, сталкивающиеся на огромных скоростях. Он показал и рисунки, на которых схематически было показано строение атома. Трайвелпис объяснил, что, только когда были построены достаточно мощные ускорители. ученые смогли заглянуть в глубь атома, и там они нашли размазанный по пространству электрон, много пустого пространства и твердое центральное ядро, само состоящее из протонов и нейтронов, каждый из которых построен из кварков.
