всегда исписанная уравнениями (“Мои коллеги тоже используют комнату”, — говорит он, махнув в сторону доски рукой). На клочке бумаги, приклеенном к высокому шкафу для документов, стоящему рядом со столом, нарисован герой комиксов: он направляет пистолет на другого человечка, а в словесном пузыре, выходящем из его рта, прочитывается надпись: “Не двигаться!” Ледерман объясняет: “Он охраняет мои работы. Я не хочу, чтобы кто-то копался в них”.
Он обладает удивительным чувством юмора и ухмыляется, рассказывая, как его ругали все эти годы за придуманное им название “частица Бога”. Как-то Ледерман пошутил, что это название обидело сразу две группы людей: тех, кто верил в Бога, и тех, кто не верил. Однако он сразу становится серьезным, когда речь заходит о влиянии религии на научное образование в Америке и позже, когда мы говорим о том, что могло бы быть, если бы Суперколлайдер был построен. “Мы нашли бы бозон Хиггса к 1998 или 1999 году, — говорит он. — Мы или нашли бы его, или поняли, что там еще происходит со всей Стандартной моделью”. Гибель SSC означала: американские надежды на победу в охоте на частицы Хиггса теперь связаны только с “Теватроном” в Фермилабе.
В то время как колесо фортуны поднимало Суперколлайдер вверх и сбрасывало вниз, на другой стороне Атлантики в Европе запустили крупнейший ускоритель частиц, равного которому мир еще не видел. По размеру он был в несколько раз меньше американского фантастического Суперколлайдера и занимал туннель с длиной окружности 17 миль, вырытый на глубине 100 метров под землей на территории ЦЕРНа под Женевой. Ускоритель был назван Большим электрон-позитронным коллайдером (LEP), это была самая лучшая машина для создания и изучения Z-частиц. Предполагалось, что впоследствии ее переделают для работы в области еще больших энергий, где, как считалось, прячется бозон Хиггса.
Ученые, охотившиеся за бозоном Хиггса в ЦЕРНе, не имели понятия, что их ожидает. Поговорите с физиками в их офисах в ЦЕРНе, и даже теперь они вряд ли понимают это. Один исследователь — участник всех этих событий — сказал мне, что у него ушел целый год на то, чтобы оправиться от стресса после гонок на Большом электрон-позитронном коллайдере. Похоже, охота на частицы Хиггса никогда не была и никогда не будет простым делом...
Глава 7
Бозон Хиггса и “железная леди”
Чтобы попасть в основной комплекс ЦЕРНа из Международного аэропорта Женевы, нужно ехать на запад по улице Рут де Мейрин. На входе охранники попросят документ, исчезнут с ним на мгновение, а затем вернутся и пропустят вас, махнув рукой. За турникетом вы увидите скопление офисных зданий и паркингов, связанных между собой автомобильными дорогами и пешеходными тротуарами.
Кажется, что вы попали в университет, охваченный строительным бумом из-за дешевого бетона. Кампус занимает в общей сложности 30 га и расположен прямо на франко-швейцарской границе. Несмотря на огромную территорию, тут трудно заблудиться: на стенах зданий — гигантские номера, из-за чего весь комплекс похож на ожившую огромную карту.
Одно из самых популярных зданий ЦЕРНа — здание номер 501, похожее на отель среднего класса. Это главная столовая. Вы входите туда, берете поднос, наливаете кофе из кофемашины, минуете стойки, уставленные тарелками с салатами и фруктами, после чего вас ждет шеренга поваров
По другую сторону касс расположены бесконечные ряды столов, которые заполняются в обеденное и вечернее время сотрудниками в джинсах и футболках. Если погода не слишком противная, кое-кто занимает столики на террасе, откуда открывается вид на аэропорт и Альпы. Говорят, в хороший день можно увидеть даже Монблан.
ЦЕРН — научный центр мирового класса, но, гуляя по его территории, видишь довольно скромную, аскетичную картину. ЦЕРН просто обязан быть таким: он получает взносы от 20 государств-членов, общей суммой 1 млрд долларов в год, но ни один доллар из этой немалой суммы не предназначен для украшения зданий и разведения садов. В ЦЕРНе деньги буквально “зарываются в землю”.
Мало кто знает больше Лина Эванса, что ЦЕРН делает с поступающими от стран-доноров деньгами. Когда Эванс входит в столовую, он выглядит довольно беззаботным человеком. Вот он — в шортах и рубашке поло, только что с местного поля для гольфа. Официально он в отпуске. У Эванса, которому остался год до пенсии, аккуратный короткий ежик седых волос, задубевшая загорелая кожа и фигура бывшего регбиста. Можно сказать, что работа под землей у него в генах. Он родился в валлийской деревне Абердер, где издавна добывали уголь, и его отец провел большую часть жизни в шахте, под землей.
За сорок лет работы в ЦЕРНе Эванс потрудился практически на всех коллайдерах, строившихся здесь в разные годы. Пятнадцать лет назад он возглавил команду, начавшую собирать из отдельных узлов главное детище ЦЕРНа — БАК, Большой адронный коллайдер (LHC). Всем было ясно, что именно Эванс должен стать лидером — ведь никто лучше его не знал, как строить ускоритель.
LHC — это современная история ЦЕРНа, но я приехал сюда, чтобы узнать о его прошлом. До того как Эванс был назначен руководителем проекта LHC, он был руководителем предшественника LHC в ЦЕРНе — Большого электрон-позитронного коллайдера (LEP), строившегося в 1983-1988 годах. Поскольку американский проект Сверхпроводящего суперколлайдера почил в бозе, LEP стал первым ускорителем частиц, начавшим серьезную охоту на бозон Хиггса130. Хотя к тому времени “Теватрон” лаборатории Ферми находился в рабочем состоянии, там не удалось зарегистрировать достаточного количества столкновений частиц с высокими энергиями, так что у американских ученых пока не было шансов поймать бозон Хиггса. Потребовалась серьезная модернизация как самой машины, так и детекторов, чтобы “Теватрон” стал главным охотником за неуловимыми частицами. Но это случилось уже через 15 лет после запуска LEP.
Когда LEP был построен, эта машина оказалась крупнейшей научной установкой в мире и самой сложной из всех, с которыми когда-либо имел дело ЦЕРН. Строительство и эксплуатация коллайдера подняли столько проблем, что их хватило на учебные примеры для студентов технических вузов на десятилетия вперед. ЦЕРН славился тем, что его ученые умеют сталкивать протоны друг с другом. Но LEP был уходом от традиции — он предназначался для столкновений электронов и позитронов — эквивалентов электронов в антивеществе. Поскольку и электроны и позитроны — истинно элементарные частицы, их нельзя разбить на более мелкие части, столкновение их друг с другом лоб в лоб приводит только к выделению энергии, которая превращается в совершенно новые виды материи.
Офис Лина Эванса находится недалеко от столовой, в пяти минутах езды на машине. И вот мы входим в его кабинет. Проглядев какие-то бумаги, лежавшие у него на столе, Эванс садится и начинает свой рассказ. Полки за его спиной заставлены фрагментами ускорителя, а среди фотографий, которыми увешана одна из стен, есть снимок Эванса рядом с Питером Хиггсом. “LEP был уникальной машиной”, — с удовольствием вспоминает Эванс.
Планировалось, что коллайдер будет запущен в два этапа. На первом пучки частиц, прежде чем столкнуться, должны ускориться примерно до 50 ГэВ каждый. Задача этого этапа заключалась в том, чтобы получить огромное количество Z-частиц и изучить их до мельчайших подробностей. На втором этапе энергия пучков должна быть увеличена до 80 ГэВ каждый, что достаточно для рождения пар W-частиц, которые также планировалось детально изучить.
Если вы собираетесь строить ускоритель элементарных частиц, например такой, как LEP, вам необходимо учесть бесконечное число факторов. Прежде всего вы должны найти компромиссное решение при выборе размеров. Малые кольцевые коллайдеры неэффективны, потому что, когда вы ускоряете электроны на траекториях малого радиуса, они теряют много энергии в виде излучения131. Большие ускорители более эффективны в этом смысле, у них кривизна траектории электронов меньше, однако их строительство гораздо дороже.
В начале ЦЕРН планировал построить для LEP 50-километровое кольцо, но стоимость оказалась заоблачной. Остановились на 27-километровом кольце и четырех огромных детекторах для регистрации новых частиц, которые могли бы появиться на свет при каждом столкновении.
Определившись с размером машины, стали искать место для нее. Принять это решение оказалось не
