Лиза Рэндалл - Достучаться до небес: Научный взгляд на устройство Вселенной

За год все в тоннеле было приведено в порядок; ремонтные работы обошлись примерно в 40 млн долларов. Проект располагал достаточным количеством запасных магнитов, чтобы заменить те 39 штук, которые уже невозможно было отремонтировать. В сумме замены потребовали 53 магнита (14 квадрупольных и 39 дипольных), расположенные в аварийном секторе тоннеля. Кроме того, пришлось очистить больше 4 км вакуумной трубки, установить новые ограничители на 100 квадрупольных магнитов и добавить 900 новых предохранительных клапанов для стравливания давления гелия. Было также установлено 6500 новых датчиков, обеспечивающих безопасность магнитной системы.

Самый большой риск, пожалуй, представляло наличие в системе 10 000 соединений между магнитами, каждое из которых потенциально могло вызвать те же проблемы. Опасность была выявлена, но можно ли было сказать наверняка, что проблема не возникнет вновь где‑нибудь в другой точке кольца? Необходимо было предусмотреть механизмы, способные выявить эту проблему, прежде чем она приведет к аварии. Инженеры CERN приняли вызов и вновь оказались на высоте. Теперь доработанная система регистрирует даже крохотные падения напряжения, свидетельствующие о присутствии сопротивления в каких‑то соединениях и возможном нарушении герметичности криогенной системы, охлаждающей установку до рабочих температур. Однако было решено еще немного отложить пуск коллайдера, чтобы доработать систему выпускных гелиевых клапанов и проверить лишний раз все контакты, а также медные кожухи самих магнитов. Конечно, это означало, что высшие энергии столкновений, на которые рассчитан БАК, будут достигнуты позже. Тем не менее новые системы, призванные отслеживать и стабилизировать состояние коллайдера, дали Лину и другим ученым уверенность в том, что в системе не возникнет критическое давление и катастрофы даже в самых тяжелых условиях удастся избежать.

В каком‑то смысле нам всем повезло, что инженеры и физики сумели устранить все эти недостатки, прежде чем коллайдер был выведен на рабочий режим, а экспериментальные установки подверглись облучению. Взрыв обошелся в год задержки, в течение которого ученые не могли гонять по тоннелю реальные пучки и пробовать их сталкивать. Год есть год, но, если говорить о поиске фундаментальной теории вещества, который ведется уже 40 лет, это совсем немного — а ведь человек пытается проникнуть в тайны Вселенной уже не одну тысячу лет.

21 октября 2008 г. администрация CERN провела все же одно запланированное заранее мероприятие. В тот день я вместе с полутора тысячами других физиков и мировых лидеров присутствовала на праздновании официального открытия БАКа недалеко от Женевы, которое было с немалым оптимизмом заранее — за несколько лет — запланировано на эту дату. Естественно, когда событие планировалось, никто не мог предвидеть, что за несколько недель до торжества произойдут катастрофические события. Праздничный день был полон торжественных речей, музыки и — что важно на любом культурном событии в Европе — хорошей еды. Несмотря на тревоги, связанные с сентябрьским инцидентом, все были полны оптимизма и надеялись, что эксперименты на коллайдере прольют свет на некоторые из тайн, окружающих темное вещество и фундаментальные природные взаимодействия.

Многие сотрудники Центра были недовольны тем, что празднование пришлось на такое трудное и тревожное время, но я считала, что это событие — символ успеха международного сотрудничества. Праздник был устроен не в честь великих открытий; он должен был подчеркнуть потенциал БАКа и энтузиазм, с которым множество стран приняли участие в его создании. Некоторые речи звучали поистине вдохновляюще. Так, французский премьер–министр Франсуа Фийон отметил значение фундаментальных исследований и то, что мировой финансовый кризис не должен мешать научному прогрессу. Президент Швейцарии Паскаль Кушпен говорил о благородном труде на благо общества. Профессор Жозе Мариану Гагу, португальский министр науки, техники и высшего образования, говорил о том, что наука выше бюрократии, а стабильность необходима для по–настоящему крупных научных проектов. Многие иностранные партнеры в тот день впервые посетили CERN. Рядом со мной во время церемонии сидел человек, работавший в Женеве в представительстве Евросоюза, но ни разу прежде не бывавший в Центре. После знакомства с Центром он сказал мне, что собирается в самом ближайшем будущем вновь приехать туда с друзьями и коллегами.

Вновь дело дошло до запуска БАКа 20 ноября 2009 г., и на этот раз все прошло с поразительным успехом. Мало того, что протонные пучки впервые за год закружились по тоннелю… Через несколько дней они наконец столкнулись, породив потоки частиц, которые направились прямиком в экспериментальные детекторы. Лин признал, что БАК работает даже лучше, чем он ожидал; это замечание показалось мне несколько странным—удивительно слышать такое от человека, трудами которого эта замечательная установка воплотилась в жизнь.

Маурицио Пьерини, молодой итальянский ученый, объяснил мне, что имел в виду Лин. Тесты, которые при настройке LEP в 1980–е годы заняли 25 суток (тогда по этому же тоннелю циркулировали пучки электронов и позитронов), на этот раз завершились меньше чем за неделю. Протонные пучки получились замечательно точными и стабильными. И все протоны послушно двигались по заданной траектории — отклонений почти не было. Оптика работала, стабильность сохранялась, трасса была восстановлена успешно. Реальные пучки полностью соответствовали тому, что показывали компьютерные модели.

Надо сказать, что экспериментаторы были очень удивлены, когда в 17:00 в воскресенье, всего через пару дней после начала новых испытаний, им сообщили, что на следующий день будут проведены первые столкновения. Считалось, что между возобновлением генерации пучков после аварии и первыми реальными столкновениями, которые можно будет наблюдать и измерить, должно пройти какое‑то время. А оказалось, что возможность испытать регистрирующую аппаратуру на реальных протонных пучках — а не на космических лучах, которыми экспериментаторы пользовались, ожидая пуска коллайдера — уже близка. Однако сообщили им об этом только накануне, а это означало, что нужно срочно перенастраивать компьютерные триггеры, которые должны сообщать компьютерам, какие именно столкновения интересуют экспериментаторов. Маурицио живо описал охватившую всех тревогу: ведь никто не хотел упустить первую реальную возможность провести эксперимент. На тэватроне, к примеру, результаты первого теста оказались испорчены из‑за случайного совпадения частот циркуляции пучка и записывающей системы. Никому не хотелось повторения подобной неудачи. Конечно, наряду с тревогой все заинтересованные лица чувствовали сильнейшее возбуждение.