Коллайдер - Пол Хэлперн

Хотя полезно иногда порассуждать, что было бы, если бы произошло то-то и то-то, физики не могут себе позволить смаковать свою горькую долю. Некогда оглядываться на прошлое - на границе достигнутых энергий еще много необследованных участков. Обронив сожаления на техасских прериях, в конце 90-х американские физики, занимающиеся частицами, собрались с духом и устремились кто на север Иллинойса - выжимать из «Теватрона» все соки, - а кто за океан в страну кантонов - исследовать гурманское взаимодействие между плавленым сыром и порубленным кубиками мясом. В конце концов, у швейцарской Женевы есть свой шарм, секрет которого хорошо описал Ледерман. Сравнивая ее с Ваксахачи, он написал: «В Женеве… не так много ресторанов, где подают ребрышки, зато есть фондю, а ее имя запоминается и произносится гораздо легче»83.

Все надежды обнаружить бозон Хиггса и получить легчайшие суперсимметричные частицы человечеству сейчас следует возлагать на Большой адронный коллайдер. Хотя его максимальная энергия будет меньше, чем у ССК, - 14 ТэВ против 20,-теоретические оценки дают оптимистический прогноз: если «хиггс» существует, БАК должен его найти. Если все пойдет как задумано, скоро у современной физики будет повод для радости.

Рожденный наносить удары. Как строился Большой адронный коллайдер

Век, в который мы живем, - это век открытия основных законов природы, и это время уже никогда не повторится.

Ричард Фейнман.

Характер физических законов 84, 1965 г.

В отличие от захватывающих дух водных горок американской физики высоких энергий, в ЦЕРНе исследования шли плавно, как пароход по реке Роне. На каждом витке естественной эволюции ускорителей возникали все более мощные агрегаты, разгонявшие частицы до все более высоких энергий. У американской физики элементарных частиц появился сильный политический привкус, с которым судьба проектов стала зависеть от настроений власть предержащих. Что касается ЦЕРНа, благодаря независимой администрации, а также его заинтересованности во всяческой поддержке и сопровождении уже утвержденных программ он мог успешно закладывать план работы лабораторий на десятилетия вперед.

Один из секретов эффективной работы ЦЕРНа - его способность задействовать старые проекты в качестве узлов новых современных приборов. Скажем, протонный синхротрон, закончив функционировать как отдельная установка, стал инжектором частиц в составе протонного суперсинхротрона (ПСС). Тот, в свою очередь, тоже много где пригодился. Он, в частности, производил предварительный разгон частиц для более мощных машин. Из ЦЕРНа мало что прямиком отправляется на свалку, поэтому-то и обходится он сравнительно недорого.

Это умение разбирать устаревшие проекты «на запчасти» отражает общее стремление европейцев сэкономить пространство и драгоценные ресурсы. Люди в Европе живут теснее, и расточительствовать не в их привычках. Трудно себе вообразить, чтобы Старый Свет решился на постройку комплекса вроде ССК с нуля, да еще вдалеке от всех лабораторий.

Классический пример «вторичной переработки сырья» в ускорительной технике - это тоннель Большого электрон-позитронного коллайдера (БЭП), ставший домом для Большого адронного коллайдера. С 1983 по 1988 г. этот тоннель являлся крупнейшим объектом гражданского строительства в Европе. По сути, инженерам особо негде было развернуться: основное кольцо планировалось вклинить между женевским аэропортом и Юрскими горами. Закладывая заряды, рабочие медленно одолевали твердую горную породу. Чтобы подстроиться под местный рельеф, пришлось наклонить кольцо на полтора градуса. Как ни удивительно, но оно получилось нужного размера и почти идеально уместилось в одной плоскости (когда кольцо замкнули, его концы состыковались с точностью до сантиметра). Это поис-тине подарок судьбы, что под БАК не понадобилось рыть новый тоннель, а можно было использовать уже готовый.

Впервые о планах опустить в кольцо БЭП охлажденные сверхпроводящие магниты и превратить его тем самым в адронный коллайдер (как предлагал Руббиа с соавторами) заговорили в 80-х гг. (Адроны, в том числе протоны, гораздо тяжелее электронов, поэтому, чтобы их удерживать в том же самом кольце, требуются магниты посильнее, например сверхпроводящие.) Ходят слухи, что Руббиа засматривался на этот тоннель с того самого времени, как открылся БЭП. Впрочем, многие церновские физики надеялись, что БАК получится закончить прежде, чем на свет вылупится ССК. То и дело раздавались возгласы, призывавшие установить срок открытия БАК на два года раньше, чем у ССК, и продемонстрировать американцам свое превосходство. Закрытие американского проекта прибавило европейцам энтузиазма. БАК становился главной и единственной надеждой экспериментально обнаружить определенные типы тяжелых частиц. Эпоха миниатюрных ускорителей прошла, и на смену конкуренции мировых лабораторий, проверяющих результаты друг друга, должно было прийти международное сотрудничество с центром в Европе.

Окончательное решение начать возводить БАК было принято через год с небольшим после заморозки ССК. 16 декабря 1994 г. девятнадцать стран, входивших тогда в ЦЕРН, постановили выделить в течение 20 лет 15 млрд долларов на строительство самого мощного коллайдера на Земле. Благодаря твердому слову европейских лидеров континент, подаривший миру Галилея и Кеплера, готовился снова выйти в авангард науки.

БАК, в отличие от ССК, был избавлен от пристального внимания политики. Каждая европейская страна - член ЦЕРН облагается ежегодным взносом, который определяется ее валовым национальным продуктом. Бюджет ЦЕРНа пополняется в основном за счет более богатых стран, таких как Германия, Франция и Великобритания, и обычно размер взносов не выносится на ежегодное обсуждение. (Правда, Великобритания в последнее время проявляет некоторую осторожность в отношении будущих научных программ.) То есть руководство ЦЕРНа рассчитывает на вполне конкретные суммы и, соответственно, учитывает их в своих планах.

Кроме того, европейцы никогда не брали пример с Америки и не организовывали конкурсов на лучшую площадку под проект. Французское население Пэи-де-Жекс, региона, где пролегает большая часть тоннеля, никто не втягивал в кампании а-ля «Руки прочь от Жекса!» и не устраивал здесь политических игрищ. Наоборот, местные жители мирно уживаются с обосновавшимся надолго соседом, и ЦЕРН делит землю с фермерами, виноделами, производителями сыра и другими завсегдатаями здешнего ландшафта. Как гласит местный девиз, Жекс - это «un jardin ouvert sur le monde»[23].

Что касается швейцарской стороны границы, в Женеве всевозможные международные ассоциации давно стали привычным делом. Город, в котором родилась Лига Наций и подписывались судьбоносные договоры, изобилует штаб-квартирами мировых организаций: европейское отделение ООН, Всемирная организации здравоохранения, Международная организация труда, Международная федерация обществ Красного Креста и Красного Полумесяца и другие. ЦЕРН с его организациями-партнерами тоже встретил здесь теплый прием. В калейдоскопе языков, на которых говорят исследователи из разных стран, слышны и английский, и русский, и теория поля. Тактичные обитатели Женевы со всеми найдут общий язык - они бы и на вавилонском столпотворении не потеряли присутствия духа.

Женеву трудно чем-то удивить: она насмотрелась революционных преобразований. На фоне Реформации и Просвещения подземные сражения частиц вряд ли наберут хоть сколько-нибудь больше нуля по исторической «шкале Рихтера».

А вот если поехать на запад от Женевы, то попадешь во французскую сторону, где царят тишина и покой. Чтобы не нарушить эту идиллию, ЦЕРН стремился ступать по здешней земле очень осторожно. По разбросанным тут и там пастбищам и винным фермам у подножия укутанных в туман Юрских гор ни за что не догадаешься, что на глубине около ста метров здесь пролегло гигантское ускорительное кольцо. И только редкие указатели, по которым ориентируются водители церновских микроавтобусов, и линии электропередач, прочерчивающие золотисто-зеленый пейзаж, служат едва заметным намеком.

Кстати, об электроэнергии. Она вызвала, пожалуй, больше всего толков, так как львиная доля электропотребления в этом регионе приходится на ЦЕРН. Сначала лаборатория находилась на попечении Швейцарии, а теперь электричество сюда поставляет Франция. Когда все системы вступят в строй, ЦЕРНу будет нужно столько же электроэнергии, сколько потребляет весь кантон Женева. А поскольку в регионе преобладает электрическое отопление, зимой энергоресурсы будут в особом дефиците.

В итоге, будучи соседом, всегда готовым пойти навстречу, ЦЕРН решил подстраивать свое энергопотребление под текущую ситуацию, например, заранее планируя на самый холодный период технические перерывы. Хоть из-за них накопление данных и задерживается, зимнее выключение, к счастью для экспериментаторов, увлекающихся спортом, приходится как раз на разгар лыжного сезона в прилегающих Альпах.