Бозон Хиггса. От научной идеи до открытия «частицы Бога» - Джим Бэгготт

Проект получил президентское одобрение, но все же вызывал много сомнений. В своем докладе представитель Департамента энергетики объяснял, что ССК станет международным предприятием при финансовой поддержке других стран. Но заявления американских физиков сорвали ему всю игру. С какой стати другие страны будут поддерживать проект, который явно задуман для того, чтобы вернуть американцам лидерство в физике высоких энергий? У Европы, во всяком случае, были твердые обязательства перед ЦЕРНом. Неудивительно, что ССК не привлек особого внимания за океаном.

Возмущение нарастало и в самом сообществе американских физиков и теперь вылилось в открытую конфронтацию. При таких огромных затратах чем придется пожертвовать ради поиска бозона Хиггса? Были много и других, по отдельности гораздо менее дорогостоящих проектов, которые с гораздо большей вероятностью могли привести к потенциально ценным технологическим прорывам. Бюджета американских физиков не хватило бы на финансирование всех этих проектов вместе с ССК, и они оказались под угрозой. Неужели физика высоких энергий действительно в тысячу раз более ценна, чем другие области науки?

Слова «большая наука» превратились в ругательство.

ССК пользовался поддержкой со стороны конгресса и сената, пока не было известно предполагаемое местонахождение нового коллайдера. Национальные академии наук и техники США получили 43 предложения от 25 разных штатов. Техасское правительство назначило специальную комиссию, и та пообещала выделить миллиард долларов, если ССК построят на территории Техаса. Возможно, имело смысл построить новый коллайдер на территории Фермилаба, где уже была готовая инфраструктура и множество физиков, которые потребуются для работы. Но в ноябре 1988 года Национальные академии решили, что ССК будет строиться в геологической формации мелового периода Остин-Чок, глубоко под техасской прерией в округе Эллис, где когда-то располагались хлопковые плантации.

Вице-президент Рейгана техасец Джордж Буш сменил его на президентском посту всего за два дня до того, как было объявлено место строительства. Никто не намекал, что академии приняли предвзятое решение, но Буш вступил в ряды убежденных сторонников проекта. Однако теперь, когда стало известно место, поддержка конгрессменов и сенаторов от других штатов стала быстро сходить на нет.

Физикам приходилось вырывать средства у конгресса в постоянной борьбе, и каждый раз, когда проект ставили на рассмотрение, их вызывали в конгресс. Между тем предварительная смета расходов росла как на дрожжах, по мере того как инженеры яснее осознавали все последствия строительства огромного кольца сверхпроводящих магнитов. К тому времени, как в 1990 году государство выделило средства для начала строительства, смета почти удвоилась до 8 миллиардов долларов.

В Остин-Чоке пробурили пробные шурфы, у Ваксахачи, на части площади в 7 тысяч гектаров, отведенной под проект правительством Техаса, построили кое-какую инфраструктуру. Возникли лаборатории для конструирования и испытания магнитов. Поднялись крупные постройки, где разместились охладители, чтобы охлаждать до жидкого состояния гелий, необходимый для поддержания нужной температуры сверхпроводящих магнитов.

Для работы на детекторах сформировались два коллектива. Коллаборация соленоидального детектора должна была включать тысячу физиков и инженеров из более чем ста различных научных институтов мира. Это был детектор общего назначения стоимостью 500 миллионов долларов. Как ожидалось, он должен был начать регистрировать данные еще до конца 1999 года. Предполагалась также группа работы с гамма-излучением, электронами и мюонами (группа ГЭМ) такой же величины, чтобы составлять конкуренцию коллаборации соленоидального детектора.

Многие физики решили рискнуть и либо взяли продолжительный отпуск на своей текущей работе, либо совсем уволились и переехали, чтобы работать на проекте ССК. В целом около двух тысяч человек собралось в районе Ваксахачи. Постороннему человеку, незнакомому с делами ССК, вся эта деятельность, наверное, казалась весьма воодушевляющей. Строились лаборатории, бурились шурфы, съезжались толпы людей.

Но были другие признаки, не такие радужные. Власти США бились с уже большим бюджетным дефицитом, который продолжал расти. В январе 1992 года президент Буш вернулся из поездки в Японию с пустыми руками: японцы настаивали, что ССК не является международным проектом и потому они не будут его поддерживать. Все громче звучали протесты против «большой науки». В июне палата представителей конгресса проголосовала за поправку к федеральному бюджету, которая закрывала проект ССК. Проект не закрылся только благодаря вмешательству сената.

О тучах уныния, которые начали сгущаться вокруг проекта, рассказал Вайнберг в своей популярной книге «Мечты об окончательной теории», опубликованной в 1993 году. Он писал:[135] «Несмотря на продолжающееся строительство и бурение, я знал, что финансирование проекта может прекратиться. Я мог представить себе, как засыплют пробные шурфы и опустеет здание магнитов, и только слабеющие воспоминания немногих фермеров останутся свидетелями того, что в округе Эллис планировали построить огромную научную лабораторию. Возможно, я находился под влиянием викторианского оптимизма [Томаса] Гексли, но мне не верилось, что это случится или что в наше время поиск окончательных законов природы будет прекращен».

В опубликованной в том же году книге Ледермана «Частица Бога», намного более мечтательной, он грубо пробуждается от грез, в которых любезно беседовал с греческим философом Демокритом[136]: «Черт». Сонно поднимая голову от бумаг, я понял, что снова дома. Мне бросилась в глаза фотокопия с газетным заголовком: «Конгресс ставит под вопрос финансирование суперколлайдера». Мой компьютер запикал, это пришло электронное «приглашение» в Вашингтон на сенатское слушание по вопросу ССК».

В ноябре 1992 года на президентских выборах в США победил Билл Клинтон, обойдя Джорджа Буша и независимого кандидата – техасского бизнесмена Росса Перо. К следующему июню смета ССК выросла до 11 миллиардов, и палата представителей снова проголосовала против. Как заметил Рафаэль Каспер, заместитель директора ССК: «Голосование против ССК стало в какой-то момент символом фискальной ответственности. Вот дорогостоящий проект, против которого можно голосовать»[137].

Клинтон в основном поддерживал проект, но не так преданно, как Буш и Рейган. К тому же у проекта появился соперник в виде программы строительства Международной космической станции стоимостью 25 миллиардов долларов, которая также должна была базироваться в Техасе, в Джонсоновском космическом центре НАСА в Хьюстоне.

В сентябре 1993 года Вайнберг, Рихтер и Ледерман сделали последнюю отчаянную попытку помочь ССК. Британский физик Стивен Хокинг прислал видеообращение в поддержку. Но все напрасно.

В октябре палата представителей США с перевесом в один голос проголосовала в пользу МКС. На следующий день она проголосовала против ССК два к одному. На этот раз не было никаких отсрочек. Финансирование выделялось для консервации уже построенных объектов. Уже было потрачено 2 миллиарда и вырыт 23-километровый туннель (см. рис. 19), но никакой викторианский оптимизм не мог спасти проект. ССК умер.

Писатель Герман Вук, лауреат Пулицеровской премии, написал роман «Яма в Техасе» на основе истории ССК. В авторском предисловии он говорит так[138]:

«После того как [физики] изобрели атомную и водородную бомбы, они были любимцами конгресса. Но все внезапно и грубо кончилось. Единственное, что осталось от так и не начавшегося поиска хиггсовского бозона, – это яма в Техасе, огромная заброшенная яма.

Она по-прежнему там».

Рис. 19

К моменту, когда конгресс США закрыл проект ССК в октябре 1993 года, уже было потрачено 2 миллиарда долларов и вырыт 23-километровый туннель под техасской прерией. Источник: Научно-технический электронный архив ССК

16 декабря 1994 года, через год с небольшим после закрытия ССК, страны – участники ЦЕРНа проголосовали за выделение 15 миллиардов долларов в течение 20 лет на перестройку БЭПа, когда истечет его срок действия, и переоборудование его в протон-протонный коллайдер. Идея Большого адронного коллайдера (БАК) впервые обсуждалась еще за 10 лет до того, на симпозиуме ЦЕРНа в швейцарской Лозанне в марте 1984 года. Он мог бы достичь энергии столкновения до 14 ТэВ, это меньше половины максимальной энергии ССК, но более чем достаточно, чтобы найти бозон Хиггса.

Руббиа заявил, что ЦЕРН «выложит туннель БЭПа сверхпроводящими магнитами»[139].

9

Фантастический миг

Глава, в которой о бозоне Хиггса рассказывают словами, понятными даже британскому политику, в ЦЕРНе обнаруживают признаки бозона, включают Большой адронный коллайдер, и он взрывается