Достучаться до небес. Научный взгляд на устройство Вселенной
Шрифт:
Вообще, всем международным сообществам ученых не вредно было бы внимательно изучить эволюцию CERN и его нынешнюю деятельность. Не исключено, что это самое успешное международное предприятие всех времен и народов. Даже в непростые послевоенные годы, когда Европа только что вышла из тяжелейшего конфликта, ученые 12 стран сумели объединить усилия и обеспечить развитие своему начинанию.
В первую очередь усилия ученых были направлены на соревнование с Соединенными Штатами и их научными институтами, не испытывавшими нужды в деньгах. До открытия в CERN калибровочных W- и –бозонов почти все открытия в физике элементарных частиц делались на американских ускорителях. Однажды, когда я еще студенткой в 1982 г. была на практике в Лаборатории имени Ферми, один физик вышел в холл и сказал, что они «просто обязаны открыть эти чертовы
И вот ученые Центра действительно нашли векторные бозоны, а теперь, после строительства БАКа, женевский объект, бесспорно, стал мировым центром экспериментальной физики элементарных частиц. Однако нельзя сказать, что это было очевидно заранее, в момент зарождения проекта БАКа. Американский сверхпроводящий суперколлайдер SSC, проект которого президент Рейган одобрил в 1987 г., разгонял бы частицы до почти втрое больших энергий, если бы Конгресс не прекратил его финансирование. Администрация Клинтона поначалу не поддерживала проект, начатый их республиканскими предшественниками, но ситуация изменилась после того, как президент Клинтон лучше понял, каковы в этом деле ставки. В июне 1993 г. он попытался предотвратить закрытие проекта, обратившись к Уильяму Нэтчеру, председателю Комитета по ассигнованиям Палаты представителей Конгресса; в письме было сказано: «Я хочу, чтобы вы знали о моей поддержке сверхпроводящего суперколлайдера… Отказаться от SSC в настоящий момент означало бы показать всему миру, что Соединенные Штаты отказываются от лидерства в фундаментальной науке — позиции, которую никто не оспаривает уже несколько поколений. Времена в экономике сейчас тяжелые, но наша Администрация поддерживает этот проект как инвестицию в науку и технику…». Когда в 2005 г. я встретилась с бывшим президентом, он напомнил мне о проекте SSC и спросил, что мы потеряли, отказавшись от него. Он признал, что, отказавшись от этого проекта, человечество упустило ценную возможность.
Примерно в то же время, когда Конгресс расправился с SSC, налогоплательщики выложили около 150 млрд долларов на борьбу с кризисом в области банковского кредитования; эта сумма многократно превосходила те 10 млрд долларов, в которые обошелся бы Соединенным Штатам SSC. Для сравнения: годовой дефицит бюджета США составляет солидную сумму — 600 долларов на каждого американца, а война в Ираке обошлась в 2000 долларов на каждого гражданина страны. Если бы проект SSC был реализован, сегодня мы уже достигли бы гораздо более высоких энергий, чем когда-либо достигнет БАК. А вскоре мы оказались безоружными перед финансовым кризисом 2008 г. и спасательными акциями правительства, которые обошлись налогоплательщикам еще дороже.
Предварительная стоимость БАКа оценивалась в 9 млрд долларов и была вполне сравнима с предполагаемой стоимостью SSC. На каждого европейца приходится около 15 долларов стоимости коллайдера, или, как любит говорить мой коллега по Центру ядерных исследований Луис Альварес–Гауме, европейцы за каждый год строительства БАКа должны были платить не больше, чем за бутылку пива. Очень сложно оценить в деньгах стоимость фундаментальных научных исследований того типа, которые ведутся на БАКе, но ведь именно фундаментальные исследования подстегнули внедрение электричества, полупроводников, Всемирной паутины и практически всех остальных технических новшеств, изменивших нашу жизнь. Кроме того, фундаментальные исследования развивают научное и техническое мышление, которое затем распространяется на все сферы нашей экономики. Может быть, практические результаты исследований на БАКе трудно сформулировать словами, но его научный потенциал очевиден. Мне кажется, нам следует согласиться с тем, что в данном случае европейцы, скорее всего, выиграют, а не проиграют.
Реализация долгосрочных проектов невозможна без веры, упорства и ответственности. К сожалению, в Соединенных Штатах все труднее встретить подобные качества. Прежде американская мечта вела нас к необычайным научным и техническим достижениям. Однако разумное и необходимое долгосрочное планирование становится все более редким явлением. Следует признать, что Европейский союз умеет доводить свои проекты до логического конца. Проект БАКа был задуман четверть века назад
Более того, CERN сумел привлечь к участию в проекте не только 20 стран — членов Центра, но и 53 государства, не входящие в организацию; все они принимали участие в проектировании, строительстве и испытаниях оборудования; сейчас на БАКе работают ученые из 85 стран. США официально тоже не является членом CERN, но сейчас в основных экспериментах на БАКе американцев участвует больше, чем граждан какой бы то ни было другой страны.
Всего в работе задействовано около 10000 ученых — примерно половина всех физиков Земли, занимающихся элементарными частицами. Пятая часть от этих десяти тысяч работает в Центре на постоянной основе и живет поблизости. С пуском БАКа столовые Центра перестали справляться с нагрузкой; практически невозможно было пообедать, чтобы не задеть подносом другого физика.
Население Центра многонационально; приезжающего сюда американца поражает, как много различных языков можно услышать в кафе, лабораториях и переходах. Кроме того, американец обязательно заметит непривычную вещь: здесь все курят и пьют вино. Некоторые американцы отмечают также превосходное качество еды в местных кафе и еды вообще. Европейцы с их более изысканным вкусом, как правило, находят это утверждение сомнительным.
Среди многочисленных сотрудников и гостей Центра есть и инженеры, и администраторы, и, естественно, множество физиков, которые непосредственно занимаются экспериментами; также здесь работает более 100 физиков–теоретиков. Центр устроен по иерархическому принципу. Вопросами политики и главными стратегическими решениями занимаются старшие администраторы и Совет. Глава Центра — генеральный директор (DirectorGeneral, DG); для американца название этой должности слегка отдает комедией, но на самом деле все объясняется просто: под началом генерального директора работает немало простых директоров. Совет Центра — это руководящий орган, ответственный за основные стратегические решения, в частности за планирование. Особое внимание Совет уделяет Комитету научной политики — главному совещательному органу, который помогает оценивать эксперименты и их научную ценность.
Крупные экспериментальные сообщества с тысячами участников имеют собственную структуру. Работа в них распределяется в соответствии с детекторными компонентами или типом анализа. Конкретная университетская группа может, к примеру, отвечать за какую-то часть аппаратуры или за один из типов возможной теоретической интерпретации результатов. У ученых–теоретиков в CERN больше свободы, чем у экспериментаторов; каждый может работать над любой интересующей его темой. Иногда работа теоретиков имеет отношение к каким-то конкретным экспериментам, но в основном сфера их интересов — идеи, которые вряд ли получится экспериментально проверить в ближайшем будущем.
Тем не менее все без исключения специалисты по физике элементарных частиц с огромным интересом следят за развитием событий на БАКе. Они понимают, что будущие исследования в их области зависят от успешных экспериментов и открытий ближайших 10-20 лет. Они понимают масштабы задачи, но в глубине души согласны, что БАК как проект заслуживает самых восторженных оценок.
КРАТКАЯ ИСТОРИЯ БАКа
Главным архитектором БАКа стал Лин Эванс. Я слышала одно из его выступлений в 2009 г., но встретиться с этим человеком мне довелось лишь на конференции в Калифорнии в начале января 2010 г. Момент был удачным — БАК наконец начал работать, и даже сдержанный валлиец Эванс светился радостью.
Лин прочел тогда чудесный доклад о тернистом пути, который ему пришлось преодолеть в процессе работы над Большим адронным коллайдером. Он рассказал о зарождении идеи коллайдера в 1980–х, когда CERN впервые официально рассмотрел вопрос о возможности его строительства. Затем следовал рассказ о событиях 1984 г., который большинство считает официальным началом истории БАКа. Тогда физики встретились в Лозанне с представителями отрасли машиностроения и представили им идею — столкнуть между собой два пучка протонов с энергией 10 ТэВ; позже целевая энергия была снижена до 7 ТэВ. Почти через 10 лет, в декабре 1993 г., физики представили в Совет Центра амбициозное предложение — построить БАК за десять лет. В то время план был отвергнут.