Розділ без назви (33)

…набуток премудрости ліпший за перли!

Йов 28:18

Станом як на 1978 рік (коли було підтверджено всі інші передбачення електрослабкої теорії), так і на 1983-й (коли було відкрито W- та Z-частинки) прискорення протонів до достатньо високих енергій для вивчення повного спектра всіх можливих мас бозона Хіггса набагато перевищувало можливості будь-якої з наявних машин. Для цього був потрібен прискорювач, принаймні на порядок потужніший за найпотужнішу з наявних машин. Іншими словами, не колайдер, а суперколайдер.

Сполучені Штати, які домінували в науці та техніці впродовж усього періоду після закінчення Другої світової війни, мали вагомі причини бажати збудувати таку машину. Зрештою, до 1984 року женевський ЦЕРН постав як панівна лабораторія в галузі фізики елементарних частинок у світі. Коли в ЦЕРН було відкрито і W-, і Z-частинку, американська гордість зазнала такого удару, що через шість днів після прес-конференції, на якій було оголошено про відкриття Z-частинки, газета «New York Times» надрукувала редакційну статтю під назвою «Європа — 3, США — навіть не нуль»!

Уже за тиждень після відкриття Z-бозона американські фізики вирішили скасувати спорудження прискорювача проміжної потужності на Лонг-Айленді та піти ва-банк. Вони вирішили збудувати велетенський прискорювач з енергією центру мас, майже в сотню разів більшою, аніж у SPS, що в ЦЕРН. Для цього їм були потрібні новітні надпровідні магніти, тож їхнє дитя дістало назву Надпровідного суперколайдера (SSC).

Після того, як 1983 року американська спільнота фізиків елементарних частинок виступила з пропозицією цього проекту, почалася традиційна мишача метушня різних штатів за урвання шматка велетенського фіскального пирога за його побудову та утримання. Після тривалих політичних і наукових перетягувань каната було обрано місце на південних околицях Далласу, штат Техас, у містечку Ваксахачі. Якими б не були мотиви цього рішення, Техас видавався напрочуд підходящим місцем, адже все, що стосувалося цього проекту, який 1987 року схвалив президент Рейган, було надвеликим.

Велетенський підземний тунель завдовжки 87 кілометрів мав стати найбільшим із будь-коли збудованих тунелів. Проект мав стати удвадцятеро більшим за будь-який інший фізичний проект, за який коли-небудь бралося людство. Запропонована енергія зіткнення пучків, кожен із яких повинен був мати енергію, у двадцять тисяч разів більшу за масу протона, мала б у сотню разів перевищувати енергію зіткнення, досягнуту машиною в ЦЕРН, у якій було відкрито W- та Z-частинки. Для цього були потрібні десять тисяч безпрецедентно потужних надпровідних магнітів.

Перевищення витрат, брак міжнародної кооперації, проблеми з економікою США та політичні махінації врешті-решт призвели до закриття проекту SSC у жовтні 1993 року. Я дуже добре пам’ятаю ті часи. Я тільки-но переїхав із Єлю до Західного резервного університету Кейса, де дістав посаду очільника фізичного факультету й мандат на його перебудову та найм упродовж п’яти років двадцятьох нових членів професорсько-викладацького складу. За перший рік після нашого оголошення про відкриття вакансій, у 1993–1994, ми отримали більше двохсот резюме від провідних науковців, які працювали над SSC, а тепер лишилися без роботи й будь-яких перспектив. Багато з них були дуже просунутими, з досвідом роботи на професорських посадах поважних університетів, які вони полишили задля роботи на вістрі прогресу. Це було дуже сумно, і більше половини з тих людей були змушені взагалі піти з цієї галузі.

Очікувана вартість проекту на момент його закриття 1993 року виросла з початкових 4,4 мільярда доларів, закладених у бюджет 1987 року, до 12 мільярдів. Хоча це були, та й зараз є величезні гроші, доцільність зупинки цього проекту викликає сумніви. На нього вже було витрачено 2 мільярди доларів, і було завершено будівництво двадцяти чотирьох кілометрів тунелю.

Рішення зупинити проект не було чорно-білим, проте, ухвалюючи його, слід було б звернути більшу увагу на кілька речей: від збитків, пов’язаних із втратою значної частки вихованих країною талановитих фахівців із фізики прискорювачів та експериментаторів у галузі фізики елементарних частинок до перекреслення багатьох нових проривів, які могли стати плодами витрат на розвиток високих технологій і принести користь нашій економіці. Мало того, якби SSC було збудовано та запущено в експлуатацію згідно з планами, ми вже десятиліття тому могли мати відповіді на експериментальні запитання, що стоять перед нами й досі. Чи вплинуло б наше знання цих відповідей на наші дії впродовж цього часу? Гадаю, що ми так цього й не дізнаємося.

Ці 12 мільярдів доларів були б витрачені за період у 10–15 років, упродовж спорудження комплексу та процедури його введення в експлуатацію, а отже, його вартість становила б десь близько мільярда на рік. За мірками федерального бюджету це невелика сума. Мої політичні погляди широко відомі, тож я нікого не здивую, якщо висловлю припущення, що, скажімо, США не стали б менш захищеними, якби урізали на цю суму свій роздутий щорічний оборонний бюджет, який від цього зменшився б менш ніж на відсоток. Ба більше, усі витрати на SSC, гадаю, були б порівнювані з витратами на кондиціювання повітря та транспортування вантажів у рамках нашого катастрофічного вторгнення в Ірак 2003 року, від якого постраждали наша загальна захищеність та загальний добробут. Тут я просто не можу ще раз не звернутися до свідчення перед Конгресом Роберта Вільсона щодо прискорювача у Фермілабі: «[Це нове знання] ніяк безпосередньо не стосується захисту нашої країни, хіба що сприяє тому, що вона є гідною захисту».

Утім, це вже політичні, а не наукові питання, а за демократичного устрою Конгрес, який представляє народ, має право й несе відповідальність за визначення пріоритетності видатків на ті чи інші великі державні проекти. Спільнота фізиків елементарних частинок, можливо, просто занадто призвичаїлася до стабільного потоку грошей упродовж Холодної війни й не доклала необхідних зусиль для інформування громадськості й Конгресу щодо змісту та цілей цього проекту. Немає нічого дивного в тому, що в скрутні для економіки часи першою чергою урізають фінансування речей, що видаються занадто езотеричними. У той час я дивувався, чому було необхідно саме закрити проект замість призупинки його фінансування до покращення економічної ситуації чи розвитку технологій, які могли б зменшити його вартість. Ані тунель (який нині поступово заповнюється водою), ані будівлі лабораторій (нині зайняті хімічною компанією) нікуди б не поділися.

Попри такий розвиток подій у США, ЦЕРН рухався далі зі своєю новою машиною — Великим електронно-позитронним колайдером (LEP), розробленим задля детального вивчення фізичних властивостей W- та Z-частинок. Свіжоспечений Нобелівський лауреат, невгамовний Карло Руббіа, усіляко спонукав цей проект, і 1989 року, коли нову машину було запущено, став директором лабораторії.

27-кілометровий тунель викопали на глибині приблизно 100 метрів навколо старого SPS, який тепер використовують для випускання електронів і позитронів у більше кільце, де вони далі розганяються до величезних енергій. Ця машина, розташована на околицях Женеви, була настільки велика, що перетинала під горами Юра французький кордон. Європейці краще знаються на тунелях, аніж американці, тож, коли тунель було завершено, його кінці зійшлися з точністю до одного сантиметра. Мало того, ЦЕРН як міжнародний спільний проект багатьох країн не вплинув суттєво на ВВП жодної з них.

Нова машина успішно працювала понад десятиліття, а після колапсу американського проекту SSC велетенський тунель LEP стали розглядати як кандидата на створення його зменшеної версії — далеко не настільки потужної, проте достатньо високоенергетичної для дослідження більшої частини простору параметрів, у якому могла існувати частинка Хіггса, про яку так довго казали фізики. Певну конкуренцію склала збудована у Фермілабі машина під назвою «Теватрон», яку експлуатували з 1976 року, а 1984 року вона вийшла на рівень потужності, який зробив її найвисокоенергетичнішою протонно-антипротонною машиною у світі. Станом на 1986 рік енергія зіткнення протонів і антипротонів, що кружляли 6,5-кілометровим кільцем із надпровідних магнітів у Фермілабі, досягла позначки майже у дві тисячі еквівалентів енергії маси спокою протона.

Проте якою б значною ця величина не була, її було замало для дослідження більшої частини доступного частинці Хіггса діапазону параметрів, і для її відкриття в «Теватроні» природа мала б явити милість. Утім, на рахунку «Теватрона» усе-таки був один видатний успіх — довгоочікуване відкриття 1995 року велетенського правдивого кварка, який у 175 разів важчий за протон і наразі залишається наймасивнішою з виявлених у природі елементарних частинок.

За відсутності, таким чином, видимої конкуренції впродовж чотирнадцяти місяців після закриття SSC рада ЦЕРН схвалила будівництво в тунелі LEP нової машини — Великого адронного колайдера (LHC). Проектування й розробка нової машини та її детекторів потребувала певного часу, тож LEP продовжував працювати у своєму тунелі ще майже шість років, а тоді мав закритися на реконструкцію. Після цього на завершення спорудження нової машини та детекторів частинок, які повинні були використовувати для пошуку бозона Хіггса та/або іншої нової фізики, мало піти ще майже десять років.

Це, звісно, за умови, якщо працездатну машину та надійні детектори взагалі можна було збудувати. Це було найскладніше інженерне завдання, до якого коли-небудь приступали люди. Проектні специфікації надпровідних магнітів, обчислювальних центрів та інших аспектів машини й детекторів вимагали технологій, значно досконаліших за будь-які з наявних на той час.

На концептуальне проектування машини пішов цілий рік, а ще за рік було схвалено два спільні проекти головних експериментальних детекторів. США, чиї коні в цьому забігу участі не брали, були допущені до ЦЕРН як країна-«спостерігач», що дало змогу американським фізикам відіграти ключову роль у проектуванні й розробці детекторів. 1998 року спорудження каверни, у якій мав розташовуватися один із головних детекторів, CMS, було затримано на шість місяців, оскільки робітники виявили на будмайданчику галло-романські руїни IV століття нашої ери з віллою та навколишніми полями.

Велетенські каверни, у яких під землею розташовуватимуться обидва головні детектори, були закінчені через чотири з половиною роки. Упродовж наступних двох років під землю в спеціальну шахту опустили 1232 велетенські магніти, кожен завдовжки п’ятнадцять метрів і вагою 35 тонн, які потім доставляли на місця призначення за допомогою спеціально розробленого транспортного засобу, здатного переміщатися тунелем. Ще за рік свої місця зайняли останні деталі двох великих детекторів, і о 10:28 ранку 10 вересня 2008 року машину було вперше офіційно увімкнено.