Иэн Сэмпл - В поисках частицы Бога, или Охота на бозон Хиггса

Вечернюю церемонию открытия и освящения обелиска Уилсон решил посмотреть с небольшого катера —недалеко от главного здания Фермилаба был пруд. Уилсон поднялся на борт с бутылкой шампанского, к нему присоединился Норман Рамсей, председатель Ассоциации университетских исследований (именно ему Уилсон подал свое заявление об отставке). Когда случилась заминка в церемонии, Уилсон не удержался и крикнул в сторону берега: “Воду на канаты!”

Фермилабу был крайне необходим новый, мудрый и дальновидный лидер. Таким человеком был Леон Ледерман из Колумбийского университета в Нью-Йорке. Ледермана высоко ценили, у него была репутация ученого, глубоко преданного науке. Он сделал себе имя в физике, открыв новые частицы. Кроме того, у него было чудесное чувство юмора, в тяжелые моменты он умел вовремя пошутить, тем самым разрядить обстановку и поднять моральный дух своих сотрудников. Однажды во время пребывания в Брукхейвенской национальной лаборатории на Лонг-Айленде Ледерман наблюдал за экспериментом, в котором требовалось оградить оборудование толстым металлическим экраном. Ледерман каким-то образом раздобыл старую пушку с военного корабля, но, когда ее установили, оказалось, что внутри стальной трубы вырезан паз, который может помешать эксперименту. Ледерман нашел худосочного студента и попросил его залезть в пушку — забить мешающий паз тонкой стальной стружкой. Студент возился полчаса, а когда наконец выполз, заявил: “Хватит. Я ухожу”. Ледерман стал упрашивать молодого физика: Но вы не можете так уйти. Где я возьму другого студента нужного калибра?”

Когда речь заходила о физике, Ледерман становился романтиком. Он писал, что его каждодневная работа “заполнена тревогой, болью, лишениями напряженностью, приступами отчаяния, депрессии и уныния”. Все это было правдой, говорил Ледерман но все это стоило пережить ради редких моментов когда тебе приоткрывается что-то новое. Лучшие идеи, утверждал он, всегда приходят рано утром, когда большинство людей еще спит. “Ты смотришь, смотришь и вдруг видишь, что несколько цифр выпадают из ряда прочих — всплеск в данных. Ты обрабатываешь их с помощью разных статистических методов, ищешь ошибки, но пик не исчезает! Он реально существует. Значит, ты что-то нашел! На свете просто не существует ощущения, сравнимого с этим”.

Ледерман приехал в Фермилаб и увидел, что там явно не все в порядке. Сотрудники нервничали и хотели знать, что их ждет в будущем. Будет ли реанимирован проект сверхпроводящего бустерного кольца Уилсона, который позволил бы построить самый мощный в мире коллайдер частиц с энергиями 1000 ГэВ, или же лаборатория пойдет тем же путем, что и ЦЕРН, и преобразует основное кольцо уже существующего ускорителя в протон-антипротонный коллайдер? Чтобы решить эту проблему, Ледерман организовал некое действо, которое назвал День перемирия. Каждый мог высказать свой взгляд на будущее лаборатории, если он у него имелся. Ле дерман пригласил трех мудрецов-мэтров — Бойса Макдэниела из Корнеллского университета, Мэттью Сэндса из Калифорнийского университета в Санта-Крусе и Бертона Рихтера со Стэнфордского линейного ускорителя —присутствовать в качестве судей. Их роль состояла в том, чтобы “с помощью умных, острых вопросов постараться сбить сторонников той или иной точки зрения с их позиции”.

Собрание началось в 9 часов утра и ноября 1978 года и продолжалось до 3 утра следующего дня. Измученные бурными, весьма эмоциональными спорами, физики решили закрыть прения —они с нетерпением ждали решения Ледермана. На следующее утро за кофе и сэндвичами с лососем Ледерман с тремя мудрецами обсудили ситуацию. Преобразование основного ускорительного кольца в протон-антипротонный коллайдер дало бы шанс обогнать ЦЕРН в поисках W- и Z-частиц, но доводы сторонников этого плана не показались мэтрам и Ледерману убедительными. Вместо этого он решил бросить все ресурсы на строительство сверхпроводящего бустерного кольца, которое и собирался сконструировать Уилсон, и таким образом превратить ускоритель в более мощный коллайдер. Будущий ускоритель назвали “Теватроном”.

Решение Ледермана вовсе не означало, что ЦЕРН остался единственным участником гонки за первенство в открытии W- и Z-частиц. В Брукхейвенской национальной лаборатории тоже вовсю разрабатывались планы по строительству нового коллайдера, предназначенного специально для охоты за предсказанными частицами. В машине, названной “Изабель”, конструкторы решили использовать сверхпроводящие магниты, и она должна была быть запущена в начале 1980-х годов. Примерно в то же время готовился к экспериментам и модернизированный европейский коллайдер. Работы в ЦЕРНе шли успешно. Установки для получения и хранения антипротонов были запущены и работали. Детекторы установлены на свои места и проверены Системы охлаждения пучков заработали. В июле 1981 года после героических трехгодичных усилий в реконструированном ускорителе встретились первые пучки антипротонов и протонов. В течение нескольких часов камеры детекторов регистрировали столкновения частиц и античастиц, которые исчезали, оставляя после себя “облако” высокой энергии.

В Брукхейвене же коллайдер “Изабель” столкнулся с серьезными трудностями. Оказалось, сконструировать сверхпроводящие магниты не так просто, как думали американские инженеры. В то время как в ЦЕРНе физики уже начали с помощью своего модернизированного ускорителя поиски новых частиц, инженеры в Брукхейвенской лаборатории еще только работали с масштабными моделями. До настоящих испытаний коллайдера оставалось еще несколько лет.

Поскольку Фермилаб, а теперь и Брукхейвенская лаборатория выпали из гонки за право первыми обнаружить W- и Z-частицы, между собой соревновались две команды ЦЕРНа. Хотя оба — Карло Руббиа и Пьер Дарьюла — работали в одной и той же лаборатории, они возглавляли две независимые группы физиков и курировали два разных детектора. Правила игры в ЦЕРНе были таковы: группы, работающие на различных детекторах, не показы вали сразу свои данные друг другу. Это обеспечивало уверенность в правильности результата: если одна команда делает открытие, другая его проверяет и либо подтверждает, либо опровергает. Кроме того, это обеспечивало лояльность команд и заставляло их соревноваться друг с другом.

В августе 1982 года всем руководителям ЦЕРНа объявили, что они должны подготовиться к приему важного гостя. Имя держалось в секрете, но было строго приказано обеспечить безопасность гостя, и физики провели тщательный осмотр установки на случай, если кто-то спрятал там бомбу. Важным гостем оказалась Маргарет Тэтчер, тогдашний премьер-министр Великобритании. Ей организовали частный визит в лабораторию. Он пришелся на период свертывания боевых действий в войне за Фолклендские острова. Тэтчер, химик по образованию, закончила Оксфордский университет, и, попав в лабораторию, она настаивала, чтобы с ней общались как с коллегой. Физики рассказали миссис Тэтчер про охоту на W- и Z-частицы и про то, как в случае их обнаружения будет доказана теория электрослабого взаимодействия, то есть объединения электромагнетизма и слабого взаимодействия. По ходу экскурсии ученый из команды Карло Руббиа Алан Астбери сделал краткую презентацию и сказал: “Если нам повезет и Дед Мороз существует, мы увидим W-частицы до конца года”. Услышав это, Тэтчер наставила палец на Астбери и сказала: “Отлично, я позвоню вам в январе — узнать, нашли ли вы эти таинственные частицы”. Она не уточнила, что будет делать, если физикам не удастся их найти. Перед отъездом Тэтчер взяла с генерального директора ЦЕРНа Хервига Шоппера обещание связаться с ней лично, как только частицы обнаружат 113 113 Письмо из архива ЦЕРНа от 20 декабря 1982 года, копия направлена сэру Алеку Моррисону, президенту Совета ЦЕРНа. . Ей хотелось узнать об этом не из газет”, —вспоминал Шоппер.