Текст книги "Пути в незнаемое. Сборник двадцатый"

Автор книги: Ирина Стрелкова

Соавторы: Ольга Чайковская,Натан Эйдельман,Петр Капица,Ярослав Голованов,Владимир Карцев,Юрий Вебер,Юрий Алексеев,Александр Семенов,Вячеслав Иванов,Вячеслав Демидов
сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 48 страниц)

НЕУДОБНАЯ «ДЗИТА»

Открытия бывают разные. Одних ждут годами – о них почти все известно заранее, и долгожданная находка увенчивает экспериментаторов заслуженными лаврами.

В конце шестидесятых годов директор Международного теоретического центра в Триесте Абдус Салам и американский теоретик Стивен Вайнберг предсказали существование промежуточного бозона – переносчика слабых взаимодействий.

В середине семидесятых специально для охоты за бозоном в ЦЕРНе был переоборудован ускоритель со встречными пучками протонов и антипротонов. Летом 1981 года ускоритель заработал, и в начале 1983 года бозон был обнаружен. А еще через год его открыватель, американский физик Карло Руббиа, был увенчан Нобелевской премией. Но еще за два года до открытия этой долгожданной частицы в группе Руббиа начал сниматься фильм о том, как был обнаружен промежуточный бозон. И как только бозон нашли, вышел на экраны физических центров и фильм о его открытии.

Чуть более неожиданным в свое время был четвертый кварк (три предыдущих появились в начале шестидесятых), его не ждали, но тем не менее стоило Рихтеру и Тингу заявить о своем открытии, как место новых частиц в микромире было найдено. Я в то время был студентом и очень хорошо помню, как поздней осенью 1974 года член-корреспондент АН СССР Лев Борисович Окунь отменил свою очередную лекцию, сказав нам: «Несколько дней назад обнаружили новую частицу. Я думаю, что она состоит из новых кварков. Попробуем посчитать некоторые характеристики ее распадов». И мы посчитали. Точнее, считал Лев Борисович, а мы слушали и, кажется, кое-что понимали. В общем, семейство «очарованного» кварка сразу поддалось классификации.

«Дзиту» же не предсказывал никто. Она явилась на свет совершенно неожиданно, а кроме того – обладала одним удивительным и непонятным свойством: рождалась только в распадах самого легкого из семейства ипсилонов и никак не проявляла себя в превращениях других членов семейства. Это очень странно, потому что все ипсилоны состоят из одной и той же пары кварка-антикварка и вести себя должны более или менее одинаково.

Антикварк – это точная копия кварка, его зеркальный двойник, но с противоположным зарядом, так же как позитрон – античастица для электрона.

Но открытие «дзиты» как раз подоспело к двадцатипятилетию ДЕЗИ – подарок лучше не придумаешь. И одно из сентябрьских воскресений, как по заказу теплое и солнечное, было отведено под праздник. Юбилей получился радостный: с аттракционами, играми, лотереями, фейерверками – все, кто был в это время в ДЕЗИ, забросили свои формулы и терминалы и от души веселились, воспевая «дзиту».

Во всех речах на торжестве, включая и речь западногерманского президента Вейцзеккера, брата известного физика-теоретика Карла фон Вейцзеккера, звучала одна и та же мысль: «дзита» – главное событие года, а может быть, и десятилетия, открытие, оправдывающее сам факт существования такого физического центра, как ДЕЗИ, и, может быть, первая ступенька в новую область микромира. Ну как тут не порадоваться!

В честь юбилея всем гостям праздника был выдан бесплатный обед, состоящий из очень вкусного горохового супа с сосисками, и выставлено бесплатное пиво, «фанта» и прочие напитки. Потягивая эти дары организаторов из холодного бокала, я с некоторой завистью смотрел на окружающих и думал, что все-таки очень уж странно выглядит эта «дзита» и немало нам с ней придется повозиться, потому что неподтвержденное открытие – не открытие…

СЕМЬ РАЗ ОТМЕРЬ

Повторение – мать учения, а мать всякого физического результата – проверка, проверка, проверка.

Работа на крупной современной установке наполовину состоит из нудных тестов и ежедневного контроля всех частей детектора. Получив даже самый незначительный результат, экспериментатор снова и снова перепроверяет его. Поначалу я думал, что подобной педантичностью мы обязаны стране, в которой работаем: на немецкой земле все должно делаться аккуратно и точно.

Кстати, о хваленой немецкой аккуратности. Конечно, ее в Гамбурге хватает: автобусы подходят к остановке строго по расписанию – через каждые десять минут, так же пунктуально движутся и поезда метро. Это очень удобно, надо только следить за своими часами, потому что опоздание всего на десять секунд уже может подвести. В путеводителе по Гамбургу я прочел, что самое сильное впечатление на одного из канадских туристов, посетивших город, произвело зрелище, как респектабельного вида горожанин подвел свои часы, когда к остановке приблизился автобус.

Аккуратность свойственна и дорожным рабочим, которые, как и в других странах, постоянно разрывают дороги и тротуары в самых неподходящих местах, однако после окончания работы тщательно убирают за собой всю грязь, а пыль с тротуаров сметают веничками.

И вместе с тем необязательности и разгильдяйства вполне достаточно. Может, в другой стране это не так бросалось бы в глаза, но здесь выглядело как нечто экстраординарное. Так однажды работники ускорителя при осмотре нашей установки и ее магнита открыли какой-то вентиль водяного охлаждения, а закрыть забыли. После включения установки и ускорителя весь АРГУС был залит водой. Пришлось неделю «сохнуть», приводить все в порядок. Удивительно, что детектор вообще заработал. После этого случая стереотип хваленой немецкой аккуратности сильно померк в моих глазах.

Или такелажники ДЕЗИ. Есть, вероятно, какой-то негласный всемирный устав такелажников, который велит им работать исключительно ломом или кувалдой, невзирая на то, какие детали они передвигают – кирпичи или сложнейшие электронные блоки. Немецких такелажников отличало лишь то, что они с подчеркнутым вниманием выслушивали мольбы экспериментаторов обращаться поосторожней со сверхчувствительной аппаратурой, но стоило отвернуться, как брались за лом и продолжали орудовать им как ни в чем не бывало.

А экспериментаторам приходится быть предельно аккуратными по необходимости. При работе сотен тысяч блоков электроники и последующих миллиардов операций на ЭВМ никто не застрахован от случайного сбоя. Случайно сработавший счетчик можно принять за сигнал от проходящей частицы, а этого нельзя. Вот и идут десятки проверок, и все равно результат становится достоверным лишь тогда, когда его подтверждает другая установка. Случайная ошибка одновременно в двух экспериментах, причем абсолютно одинаковая, практически исключена.

Естественно, что подтверждения или опровержения результата «Хрустального шара» ждали от АРГУСа – детектора, работающего в тех же условиях: на том же ускорителе, при той же энергии.

Искать подтверждение тому, что было найдено другими экспериментаторами, – занятие неблагодарное: если открытие подтвердится, то весь тяжкий труд его поиска ляжет в фундамент памятника первооткрывателям, если же подтверждения не будет – скорее всего сомнение возникнет в вашей компетентности.

Но выбора не было, и АРГУС стал искать «дзиту».

ПЕРВОЕ ДЕЖУРСТВО

Для тщательного изучения вопроса – есть «дзита» или нет – было решено провести специальный сеанс набора новой информации. Нам повезло: мы попали на этот сеанс буквально в самом его начале.

На второй день моей гамбургской жизни я узнал, что завтра днем с 8-ми до 16-ти я должен дежурить на установке. Во время круглосуточного сеанса набора информации на ускорителе установка фиксирует все происходящее при столкновении частиц из встречных пучков, и самые интересные события записываются на магнитофонную ленту ЭВМ. На дежурстве надо следить за работой установки и устранять неполадки.

Известие о том, что дежурить – завтра, причем в полном одиночестве, ошарашивает: электроника, регистрирующая сигналы установки, размещена в десятках шкафов, и поначалу рассчитываешь не один месяц тщательно знакомиться с этими шкафами. Однако темпы – совсем иные.

Руководитель сеанса показывает десяток аварийных кнопок – на случай пожара, короткого замыкания, утечки газа и прочих бедствий – и советует смотреть на вещи проще. На этом инструктаж заканчивается. На первый взгляд такая тактика похожа на «бросание щенят в воду», однако позднее я понял, что иначе просто нельзя – темп, темп, темп…

Так или иначе, но мне пришлось усесться в кресло управления бездной гудящей и мигающей электроники через 48 часов после прибытия.

Первое, что я решил сделать, – перечитать инструкцию для аварийных ситуаций. Третий или четвертый пункт ее гласил, что содержание одного из компонентов в газе, наполняющем центральную часть детектора, не должно превышать 12 %, иначе создается угроза взрыва. Я поднял глаза на счетчик, показывающий расход и содержание газа, и чуть не выскочил из кресла: счетчик показывал ровно 12 %. Однако установка почему-то продолжала работать как ни в чем не бывало. Я пытался вспомнить, что и в каком порядке надо отключать. Правда, мне чудилось, что во время инструктажа на этом проклятом счетчике были те же цифры – 12 %. Но уверенности не было, поэтому, как пишут в романах, «холодный пот выступил у меня на лбу».

Кроме шуток, положение было не из приятных. Я не знал, куда бежать, кого спросить и что делать. Установку отключать я все-таки не решался, потому что включение ее могло затянуться на несколько часов, а отмечать первое же дежурство потерей такого количества драгоценного времени – перспектива не заманчивая. Однако взрыв – еще страшнее, поэтому я все же позвонил наверх, в общую комнату АРГУСа, где обычно работали канадцы. Мне повезло: несмотря на ранний час, кто-то из них взял трубку.

Страх, вероятно, исказил и без того не идеальный мой английский язык, поэтому пришлось просьбу о помощи повторить раз пять, но в конце концов она была воспринята, и через пару минут в дверях «голубой хижины» появился мрачный Дуг Годдард и спросил, какого лешего мне надо. Молча я ткнул пальцем в счетчик, решив, что в такой ответственный момент моя устная речь только запутает дело. Годдард недовольно взглянул на счетчик, потом опять на меня и сказал: «Да, этот поганый счетчик сломался у нас еще год назад. Чем я еще могу быть полезен?» Угроза взрыва отступила не сразу, поэтому я еще раз показал ему на счетчик. Он посмотрел на меня уже почти сочувственно, молча вышел за дверь и через минуту вернулся с бутылочкой холодной «фанты», которую купил в автомате, стоящем неподалеку. В общем-то температура в «голубой хижине» в любое время года одна и та же – 18°, и перегреться я не мог, но Годдарда, должно быть, уже стал пугать мой малоосмысленный вид, и он решил чуть охладить меня. Протянув бутылку и сказав какую-то длинную фразу, Годдард исчез, а я повалился обратно в кресло, поняв, что взрыва пока не будет.

Перед крестом, на столе, – два дисплея. Один из них – управляющий, на котором дежурный может отключить те или иные части установки, изменить режим работы, определить форму записи информации и тому подобное. Дежурный может сделать многое, и подробный список возможностей лежит в памяти машины, простым нажатием клавиши его можно вызвать на экран того же дисплея – для чтения и обучения. Второй дисплей – информационный, на нем все время горит строк тридцать информации о том, как работают главные узлы детектора. Каждые тридцать секунд информация обновляется. На эти строки надо время от времени поглядывать, делать выводы и принимать меры при помощи первого дисплея.

Посматривать я, конечно, посматривал, но вот выводов никаких сделать пока не мог, а посему и мер не предпринимал.

Конечно, управляют работой АРГУСа не сами дисплеи, эти экраны с клавиатурой – лишь удобное средство диалога между дежурным и компьютером, который контролирует всю работу установки.

За креслом – еще два дисплея, уже побольше размером. Правда, кресло, в котором сидишь, вращающееся. Так что «за» и «перед» креслом – понятия относительные. И опять же, один из дисплеев – управляющий, а другой – информационный. На них можно получать гораздо более подробные сведения о том, что и как работает: сколько раз сработал за сутки каждый счетчик, каждая мюонная камера, каждая ниточка дрейфовой камеры.

Дрейфовая камера – центральная часть детектора – ажурное чудо экспериментального искусства, сотканное из многих тысяч тоненьких ниточек, натянутых в разных направлениях. Ниточки эти дают сигнал, когда мимо них пролетает частица, но иногда могут забарахлить – засигналить, даже если никаких частиц нет. Поэтому на экран дисплея и выводятся сведения о том, кто сколько раз сработал: если ниточка дает сигнал и без частицы, она будет видна на экране как пик на общем ровном фоне.

К экранам надо обращаться пару раз за дежурство, просматривая аналогичные гистограммы для основных узлов детектора. По желанию можно сразу же получить оттиск изображения на бумаге. Рядом с дисплеями лежат толстенные тома подшивок гистограмм за все предыдущие дни работы. Сравнивая полученную картинку с архивом, можно судить об изменениях, произошедших в детекторе. Но в тот день мне не суждено было изучать экраны: только я окинул взглядом свои владения, чтобы убедиться, что ничего пока не загорелось, как дверь «голубой хижины» отворилась и вошел профессор Зоргель – директор ДЕЗИ.

Владимир Михайлович уже успел представить меня директору, когда мы пробегали мимо него вчера по дороге из столовой, так что встретились мы как давние знакомые. Точнее, профессор широко улыбался, а меня охватил ужас: во-первых, я еще ни разу не общался с директорами наедине, а во-вторых, дежурство мое происходило в субботу, и я подумал, что натворил что-то ужасное, раз уж пришлось прервать субботний отдых директора и вызвать его на установку.

Однако профессор Зоргель никаких признаков беспокойства не проявлял. Он завел разговор о «дзите», о проблемах и сложностях современной физики и опять-таки о моих научных интересах. «Дались им мои научные интересы», – думал я, стараясь поддерживать разговор и в то же время исподтишка оглядываясь в поисках признаков пожара, наводнения или утечки газа. Очевидно, совмещал эти занятия я не слишком удачно, и профессор, по-видимому, решил, что мешает мне плодотворно работать, извинился за вторжение, пожелал найти «дзиту» и откланялся.

Совершенно обессиленный, я снова опустился в кресло и опять огляделся по сторонам. Все было по-старому: огня не было видно, газовый счетчик показывал, что вот-вот раздастся взрыв, но самое удивительное – установка непрерывно работала и продолжала набирать информацию, как будто электроника, поняв, что толку от меня не будет, взяла на себя ответственность за все происходящее.

Через пару месяцев я понял, что если все работает нормально, вполне можно не вмешиваться, а сидеть в кресле и изучать всевозможные таблицы и гистограммы, как бы вживаясь в работу установки, проникаясь ее духом. К сожалению, такая смена выпадает очень редко. Чаше всего что-нибудь отказывает, и приходится неполадку устранять как можно быстрее, чтобы не терять ни минуты времени. Для справки: за секунду на магнитофонную ленту ЭВМ записывается 4—5 событий, то есть за сутки работы – около четырехсот тысяч.

В СТРЕМЛЕНИИ К СОВЕРШЕНСТВУ

Такая ситуация может удивить: что же это за работа, если все время что-нибудь ломается? Работа действительно не совсем обычная и очень непростая, немного похожая на жизнь в непрерывно перестраиваемом доме.

Дело в том, что все участники сотрудничества АРГУС, да и большинства всех международных групп – физики. Самая сложная и совершенная установка для них не самоцель, а только путь к решению физических проблем. Начав создавать установку, они ждут не дождутся, когда она заработает. А как только детектор становится более или менее работоспособным, его пускают в дело и уже в процессе работы подчищают шероховатости и недоделки.

Мало того: даже после конца сборки, в первые месяцы исследований, в головы авторов приходят сотни идей об улучшении конструкции, которые они воплощают «на ходу». Что-то получается, что-то – нет, но всякая установка больше похожа на все время меняющийся живой организм, чем на застывшее железное изваяние. Поэтому только два утренних часа моего первого дежурства прошли в одиночестве, а потом в «голубой хижине» все время кто-нибудь крутился, что-то подсоединял, смотрел на экраны дисплеев, подсчитывал на бумаге или задумчиво изучал потолок. Я с завистью смотрел, как они безошибочно выуживают нужный им провод среди сотен таких же, на мой взгляд ничем не отличающихся, и думал: хорошо им, работающим на установке с самого ее зарождения, они знают характер своего детища, все его слабые и сильные места. А как быть новичкам?

Довольно скоро я узнал, что все предусмотрено для облегчения жизни новичков. Во-первых, в памяти ЭВМ лежит подробнейшее описание того, что она умеет делать. Во-вторых, такое же подробное описание висит на каждом шкафу электроники, и в нем описаны самые типичные поломки. В-третьих, рядом с управляющим дисплеем положен список телефонов экспертов по всем частям установки – звонить можно и нужно в любое время суток.

И если первое мое дежурство прошло нервно, но более или менее гладко в смысле работы установки, то во время второго я уже пытался кое-что усовершенствовать, а на третьем – получал истинное удовольствие от окружающего гудения и моргания, потому что начал понимать его смысл. Время между дежурствами было заполнено чтением многотомной эпопеи «Установка АРГУС», чтением увлекательным и полным всевозможных открытий.

Только вот после первых дежурств читать не удавалось – уставал. И по совету профессора Дардена я отправлялся на прогулку.

ОЛЕНИ, ФАЗАНЫ, КРОЛИКИ

Один из принципов существования в ДЕЗИ – полная самостоятельность. Никто никого не водит за руку: тебе дают план территории и дают возможность ориентироваться самому.

Кроме плана на каждом шагу к вашим услугам всевозможные указатели, поясняющие, где что расположено. Заблудиться практически невозможно, и все же, честно говоря, лучшим ориентиром для меня лично была высоченная труба котельной, стоящая рядом со зданием ДОРИС. На нее я ориентировался, когда шел на работу, ее же искал, когда с работы возвращался.

И сам город Гамбург точно так же весь переполнен схемами, объявлениями и указателями – по нему передвигаться оказалось даже легче, чем по территории ДЕЗИ, ни разу не пришлось справляться о пути, все было обозначено просто и наглядно. Но выбрались в город мы не сразу, а первые прогулки проходили по территории ДЕЗИ.

Вокруг – много зелени, кусты малины, ежевики, а поздним вечером на тропинках и траве можно заметить быстро удирающих от тебя кроликов. ДЕЗИ расположен на окраине города, и зверьки существуют здесь довольно свободно. Они успели разобраться в режиме работы людей и безбоязненно греются на солнце в выходные дни – по субботам и воскресеньям. Иногда можно встретить и фазанов. Очень приятно наблюдать всякую живность в совсем вроде бы не подходящем месте. А под балконом моего номера в гостинице (жил я на первом этаже) на зеленой лужайке выросли маслята. Я долго любовался ими, даже сделал несколько слайдов, а потом все-таки выбрал самые большие грибы, срезал и, поджарив в сметане, съел с большим удовольствием. Самые симпатичные – маленькие и крепкие – оставлены были на вырост для завтрашнего урожая. Но на следующий день рано-рано утром любитель ровных газонов – садовник нашей гостиницы – безжалостно скосил их вместе с травой. А чтобы поискать грибов на других газонах, свободного времени как-то не нашлось.

В общем, первое время для прогулок вполне хватило территории физического центра, и оказывали они прямо чудотворное действие – очень хорошо отдыхалось среди травы, фазанов и кроликов. Потом диапазон моих походов раздвинулся на пару километров – я уже доходил до парков на берегу Эльбы. Там – свое удовольствие: олени. И у каждого достаточно просторного вольера стоит автомат, в котором за несколько монеток можно получить пакетик орешков и покормить оленей. Увы, пора возвращаться на установку.

ЗНАКОМСТВО С ОСЦИЛЛОГРАФОМ

Дежурства – лишь малая толика работы, которую мы делали в АРГУСе. Главной нашей заботой были мюонные камеры. Это железные конструкции длиной в несколько метров и шириной сантиметров в пятьдесят. Они прослеживают путь мю-мезонов и передают информацию о точных координатах в ЭВМ. Мю-мезоны – частицы, которым не преграда метровая толща магнита АРГУСа, поэтому мюонные камеры расположены и внутри детектора, и окружают его со всех сторон.

На второй день после нашего приезда в списке экспертов рядом с надписью «мюонные камеры» появились наши телефоны и имена. Так я стал специалистом по мюонным камерам.

Чтобы быть уверенными в работе камер, мы решили проверять их регулярно, не дожидаясь поломок. Точнее, решал у нас все Владимир Михайлович, а я старался как можно точнее выполнять его указания.

«Возьми осциллограф и проверь совпадение сигналов по времени в мюонном мастере», – это указание было первым. (Мюонный мастер – это сигнал, по которому информация с мюонных камер и сопутствующих счетчиков передается в ЭВМ. Надо, чтобы сигналы со всех отдельных камер и счетчиков передавались строго одновременно.)

Честно признаюсь, что с приборами мне приходилось сталкиваться не часто, несмотря на то, что физикой частиц я занимаюсь уже восемь лет. Основным делом всегда была обработка результатов на ЭВМ, и в программировании я кое-что понимал, но вот осциллограф видел только издалека. Вряд ли можно считать себя после этого физиком-экспериментатором, но я оправдывал свое незнание возросшей специализацией и разделением труда в физике. «Каждый должен хорошо делать свое дело», – так думал я раньше. Оказывалось, что в АРГУСе принцип иной: «Каждый должен хорошо делать все, что касается его части установки».

Поэтому, когда я сообщил Владимиру Михайловичу, что ни разу не брал в руки осциллографа, он улыбнулся и, поддерживая шутку, сказал: «Этак окажется, что ты и паять не умеешь!» Паять я тоже не умел, но рассуждать на эту тему не осмелился. Когда стало ясно, что я не шучу, Владимир Михайлович несколько минут сидел молча и смотрел в дверь «голубой хижины»; чувствовалось, только воспитание не позволяет ему высказать вслух, что он обо мне думает.

Скажу сразу: через час я уже вполне осмысленно что-то там измерял при помощи осциллографа, а еще через день – паял оторванные концы проводов. Выхода не было – пришлось превращаться в экспериментатора.

Пайка и работа с электроникой – наименее неприятные виды работ на установке.

Мюонные камеры, как уже было сказано, приборы довольно громоздкие, а повесить их надо с точностью не хуже сантиметра – именно такая точность в измерении координаты частиц от них требуется. Закрепить пятиметровую махину так точно дело непростое, а когда делают его такелажники при помощи своего любимого лома, то и безнадежное. Поэтому несколько дней мы выправляли неверно висящие камеры. Пришлось не менее ста раз забираться на шестиметровую высоту и орудовать там гаечными ключами и отвертками. Обучился и этому.

Так что дежурства – это цветочки. Однако ничего не поделаешь… Я впервые ощутил, что на мне лежит колоссальная ответственность за большое дело и если я чего-то не сделаю, кроме меня – некому. Сначала непривычно и страшновато, а потом даже чувство гордости распирает и начинаешь себя уважать.

Дела на установке – обязательная программа для каждого экспериментатора. Есть и произвольная – обработка результатов на ЭВМ.