Коллайдер - Пол Хэлперн

Вклад федерального правительства не поддается однозначной оценке, поскольку имел место очевидный конфликт интересов. Желания Конгресса, Министерства энергетики и самих экспериментаторов не совпадали, а подчас оказывались даже несовместимыми. Взять хотя бы группу Тайнера (CDG), на которую почти целиком легло первичное планирование проекта. Когда настало время переходить к сооружению коллайдера и организовывать лабораторию, неожиданно бразды правления захватила Ассоциация исследовательских университетов (URA) - структура, в ведении которой находился «Фермилаб» и с которой Министерству энергетики нравилось иметь дело. Тайнер в глазах вышестоящих выглядел этаким «ковбоем в духе Вильсона»75, и они опасались, что он откажется слепо выполнять требования Конгресса и министерства. Поэтому URA остановила свой выбор на сравнительно новом человеке и назначила на пост директора лаборатории гарвардского физика Роя Швиттерса. Тайнер, немного побыв его заместителем, в феврале 1989 г. написал заявление об увольнении и вернулся в Корнелльский университет. Уходя, он также унес с собой свой ценный технический опыт, в том числе полученный за те пять лет, что он помогал проектировать ускоритель. А как бы этот опыт пригодился в строительстве ССК!

Как отмечает историк науки Майкл Рьордан, Швиттерс и URA пошли вразрез с принятой практикой: они дали право голоса частным промышленным компаниям76. Раньше, до ССК, за развитие ускорительных лабораторий полностью отвечали ученые, которые, когда надо было, нанимали инженеров. Скажем, Вильсон спланировал «Фермилаб» почти от и до сам. Швиттерс предпочитал другой подход. Он привлекал профессионалов не только из академической, но и из промышленной среды, чтобы они все вместе трудились над решением инженерных задач, возникавших при сооружении будущей величайшей в мире научной установки. Среди последних было немало людей из оборонной и аэрокосмической индустрии, которые ни разу не имели дело с физикой высоких энергий. Окончившаяся «холодная война» и сократившиеся военные расходы вынудили многих из них сменить место работы. Из своих предыдущих компаний эти промышленные рабочие принесли в лабораторию определенный дух оборонного института. Кроме того, и профессиональные ученые ощущали это острее, чем кто бы то ни было, - бывшие военные не справлялись с научными задачами. Все эти факторы привели, согласно Рьордану, к конфликту культур, который оттолкнул опытных исследователей, но никак не привлек новых.

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 нюансами, - которые заставили пересмотреть первоначальную конструкцию.

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 со всего света из более чем сотни организаций. Во главе стоял Джордж Триллинг из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли. Их многоцелевой детектор весил 26 тысяч тонн, в высоту был как 8-этажный дом и стоил 500 млн долларов. Вступить в строй и начать копить данные он должен был осенью 1999 г. Не так уж невероятно, что «хиггс» он обнаружил бы еще до боя часов, возвещающих о начале нового тысячелетия.

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.