Пол Хэлперн - Коллайдер

Через год Ван де Граафу предложили место научного сотрудника Пальмеровской физической лаборатории, экспериментального центра Принстонского университета. Там он разработал и построил прототип совершенно нового типа электростатического генератора, способного аккумулировать гигантскую энергию и давать мощный разряд. Идея Ван де Граафа состояла в том, чтобы обеспечить непрерывный поток заряда от источника тока к металлической сфере, использовав для этого быстро движущийся изолированный ремень. Для своего первого генератора Ван де Грааф взял шелковую ленту и жестяную банку (в более поздних моделях на смену им пришли другие материалы). Острая щетка, расположенная у основания ремня и подсоединенная к источнику питания, ионизует свое ближайшее окружение, таким образом сообщая конвейерной ленте заряд. Прилипнув к ремню, заряд, в свою очередь, доезжает до верха, где его соскабливает вторая щетка, и оседает на сфере. Весь генератор погружается в газовую среду под давлением, которая изолирует его от внешнего мира и позволяет накопить на сфере ощутимый заряд.

Если внутрь сферы внести источник частиц (радиоактивное вещество или источник ионов), а возле него поместить один из концов полой трубки, то генератор Ван де Граафа превратится в простейший ускоритель. Благодаря разности потенциалов между сферой и землей частицы в трубке приобретают высокие скорости. Если предусмотреть на другом конце мишень, разогнавшиеся снаряды будут попадать прямо в нее.

В Принстоне, а потом и Массачусетском технологическом институте Ван де Грааф постепенно повышал максимальное напряжение своих генераторов. Первые экземпляры давали до 80 000 вольт, а усовершенствованная модель, которую изобретатель представил в 1931 г. на торжественном ужине в честь открытия Американского физического института, поразила сидевших за трапезой одним миллионом вольт (к счастью, не в прямом смысле). Еще более серьезной заявкой стала конструкция, которую Ван де Грааф собрал в самолетном ангаре в Южном Дартмуте, Массачусетс. Она состояла из двух идентичных колон более 7,5 м в высоту, стоявших на вагоне-платформе. Сверху их венчали эмалированные алюминиевые сферы диаметром около 4,5 м каждая. Невероятная мощь этого сооружения попала даже на полосы газет. «Человек мечет молнии в 7 000 000 вольт», - говорилось в заголовке в «Нью-Йорк Таймс» от 29 ноября 1933 г. 29

Греческая мифология повествует, что Прометей украл у богов огонь и наделил человечество священным знанием, как высечь искру, запалить костер, зажечь факел и т. д. Но, несмотря на это вероломное проникновение, право метать гром и молнии в своих врагов, сотрясая небеса ужасающей силой, оставалось за всемогущим Зевсом. Пока не появился генератор Ван де Граафа. Даже такое впечатляющее явление, как молния, люди смогли - пусть в меньшем масштабе, но смогли - воспроизвести в научной лаборатории, положив начало новой прометеевской эпохе, в которой человечеству стали подвластны колоссальные энергии. Радость от осознания новых возможностей, вероятно, нашла свое выражение во многих фильмах ужасов того времени (приведем в пример «Франкенштейна» 1931 г. и «Невесту Франкенштейна» 1935 г.), изображающих жутковатые лаборатории исполинских размеров, где мощнейшие генераторы оживляют одного монстра за другим.

С другой стороны, почему бы вместо дорогих генераторов искусственных молний не поставить себе на службу небесную машину, работающую бесплатно? Природную молнию, конечно, трудно предсказать, и обращаться с ней надо очень осторожно, но были физики, пытавшиеся ускорить частицы и с ее помощью. Летом 1927 и 1928 гт. сотрудники Берлинского университета Арно Браш, Фриц Ланге и Курт Урбан соорудили между двумя соседними горными вершинами в швейцарских Альпах на границе с Италией антенну длинной около полукилометра. К ней исследователи подвесили металлическую сферу, а вторую сферу заземлили, чтобы иметь возможность во время грозы измерить разность потенциалов между двумя проводниками. За один удар молнии напряжение в этой конструкции достигало, по оценке ученых, 15 миллионов вольт. К несчастью, во время экспериментов погиб Урбан. Его коллеги вернулись в Берлин и занялись проверкой того, могут ли разрядные трубки выдерживать высокое напряжение. Общие результаты были опубликованы Брашем и Ланге в 1931 г. 30

Удары молний, даже искусственных, - это обычно единичные события. Когда накапливается большой заряд, создается высокое напряжение, которое существует до тех пор, пока аккумулированному заряду некуда деваться (например, если прибор заизолирован). Подобно прьпунам с отвесных скал, частицы под действием ускоряющей силы устремляются вниз по крутому потенциалу. Но как только они достигли его основания, лететь больше некуда, и точка!

Однако, как подчеркивал Видероэ в описании своего «лучевого трансформатора», частицы, если они бегают по кругу, а не летят по прямой, можно подгонять на каждом цикле, добиваясь все больших и больших энергий. После неудач с испытаниями реальной установки Видероэ забросил идею кругового ускорителя, но его статью прочел блестящий американский физик Эрнест Орландо Лоуренс, которого эта плодотворная идея очень вдохновила.

Лоуренс родился 8 августа 1901 г. в приютившемся среди прерий Кантоне, Южная Дакота. Его родители Карл и Гунда были эмигрантами из Норвегии и оба работали школьными учителями. Карл занимал должность управляющего школ и, кроме того, преподавал историю, Гунда учила математике. Эрнест рос жизнерадостным ребенком. Глядя на него, семья Туве, жившая по соседству, не могла удержаться от сравнения Эрнеста с их собственным сыном Мерле, из-за колик в животе то и дело заливавшимся плачем.

С самого детства у Эрнеста и Мерле, бывшего на полтора месяца старше, завязалась дружба. Они вместе устраивали всевозможные проказы. Например, вроде той, когда однажды вывалили на веранду к соседке гору мусора. Та оказалась дома и схватила Мерле прежде, чем он успел убежать через дыру в заборе. А Эрнесту удалось улизнуть. Оба друга придерживались своего рода кодекса чести и старались никого не обманывать, даже если на уме у них была очередная проделка.

Когда ребятам было по восемь лет, они увлеклись электрическими приборами. Практически все свободное от школы и домашних обязанностей время они проводили, подключая в цепь самодельные батареи и подсоединяя к ним звонки, гудки и моторчики, чтобы посмотреть, какая конструкция лучше работает.

Высокому и нескладному Лоуренсу сверстники дали кличку Скинни («кожа да кости»), но ему не было до этого дела. Его интересы, как и тело, не отличались полнотой. Если не считать тенниса, спорт его мало привлекал, и Лоуренс занимался физическими упражнениями из-под палки, когда отец заставит. В старших классах не проявлял он интереса и к свиданиям и вообще не находил удовольствия в общении. Наоборот, он с головой ушел в учебу и закончил школу на год раньше, а свободное время по-прежнему проводил, собирая вместе с Туве разные механические и электрические устройства. Чтобы достать денег на включатели, трубки и другие радиодетали, Лоуренс на одно лето устроился на ферму. Как же он ненавидел свою работу! Фермер, который его взял, был низкого мнения о его способностях и часто жаловался: «От него толку ни на цент» 31.