В поисках частицы Бога, или Охота на бозон Хиггса

Сэмпл Иэн

Когда летом 1983 года американские ученые, специалисты по элементарным частицам, собрались на совещание консультативной комиссии по физике высоких энергий (Нерар), чтобы спланировать свое будущее, концепция ускорителя “Дизертрон” была готова и ждала своего решения. Машину быстро переименовали в Сверхпроводящий суперколлайдер, что звучало гораздо внушительнее. Ученые задумали соорудить гигантский ускоритель-монстр, где пучки частиц будут ускоряться до 20 000 ГэВ, — таким образом, он станет более чем в два раза мощнее LHC, даже если тот усовершенствуют. Настоятельно рекомендуя этот проект правительству, физики утверждали, что его можно построить менее чем за 2 млрд долларов, а эксплуатировать — в течение двенадцати лет. В результате другие предложения по строительству

новых коллайдеров были сняты с рассмотрения. Если бы все пошло по плану, машина эта не только переплюнула бы БАК, но и сделала бы европейский ускоритель устаревшим еще до ввода того в строй. Однако в случае провала американские физики рисковали безнадежно отстать от Европы.

Сверхпроводящий суперколлайдер (SSC) сразу же вызвал споры и разногласия. Обнародование плана совпало с призывом администрации Рейгана “вернуть лидерство” в области физики высоких энергий. Это заявление было воспринято многими физиками за пределами Америки как провокационное. Руководство ЦЕРНа выразило недовольство позиционированием проекта как откровенно национального — это убивало надежды на скоординированные действия мирового сообщества. Математики, в свою очередь, заявили, что пытаясь найти частицу Хиггса или нечто ее заменяющее, физики должны научиться получать частицы с массой около 1000 Гэв, а для решения такой задачи на строительство SSC потребуются огромные суммы государственных денег, которые могли бы быть потрачены с большей пользой в других областях науки. Лидеры ЦЕРНа, в свою очередь, хотели, чтобы суперускоритель строился на их территории, а в Соединенных Штатах предлагали соорудить большой дополнительный линейный электрон-позитронный коллайдер. Европейцы утверждали, что в ЦЕРНе LHC можно построить за одну пятую часть стоимости SSC — не в последнюю очередь потому, что туннель для него уже существовал.

Международные протесты пришли и из мест более отдаленных, чем ЦЕРН. Страны, вовлеченные в разработку проекта Уилсона и Ледермана, обиделись, что десятилетняя работа над машиной VBA растворилась в проекте SSC, а цели извратились, и теперь выходило, что главное — восстановление престижа США как мирового лидера в физике элементарных частиц.

Выступая перед Комитетом по науке и технологии палаты представителей в феврале 1985 года, советник по науке президента Рейгана Джордж Киворт сказал: “Страны или группы стран, которые у дут строить SSC, образуют новый международный исследовательский центр в области физики высоких энергий. И не скрою — я уверен, что, если SSC будет построен в другой стране, это станет серьезным ударом по американскому научному лидерству”.

А между тем в ЦЕРНе Карло Руббиа получил задание — претворить проект LHC в жизнь. Руббиа, тот самый Руббиа, который вместе с Симоном ван дер Меером (инженером, специалистом по ускорителям) был удостоен Нобелевской премии по физике в 1984 году за открытие W- и Z-частиц, был назначен главой нового комитета по планированию будущей лаборатории. Всего через несколько недель после того, как Киворт произнес свою речь, подчеркнув, как важно, чтобы SSC был построен в США, Руббиа вылетел в Японию. Там он сообщил японским физикам: ЦЕРН может построить LHC уже к 1992 году, причем бюджет строительства составит всего 250 млн долларов.

Этот поступок, как говорили некоторые, был характерен для Руббиа. Японские физики, а затем, глядя на них, и ученые из других стран решили принять участие в европейском проекте. Во-первых, их прельщала перспектива участвовать на равных в сложнейших экспериментах на коллайдере, а во-вторых, они надеялись сделать важные открытия еще до того, как SSC будет построен и заработает. Ледерман, услыхав про тактику Руббиа, только улыбнулся. Утверждения руководителей ЦЕРНа о том, что LHC можно построить всего за 250 млн долларов, он на звал, мягко говоря, странными ¹²⁴. Наверное, заявил он, Руббиа делал свои расчеты в ценах 1940 года.

Вскоре американские физики элементарных частиц столкнулись с критикой ближе к дому — со стороны исследователей из других научных центров США. Министерство энергетики обещало, что строительство SSC

будет осуществляться на “целевые деньги” и за счет инвестиций из других стран Но вскоре после объявления о принятии проекта Суперколлайдера, для его строительства забрали 18 млндолларов у обреченного на закрытие коллайдера “Изабель” Брукхейвенской национальной лаборатории. Ученые, работавшие в других областях опасались, что финансирование их исследований также будет урезано, а деньги пойдут на флагман американской науки.

SSC был крупнейшим в мире чисто научным проектом, и потому он неизбежно столкнулся с серьезными препятствиями, причем его продвижение оказалось не единственной трудностью. Возникали разногласия по поводу возможностей машины и конструкции мощных сверхпроводящих магнитов, имевших решающее значение для ее работы. Хотя ни одна из возникавших проблем не казалась непреодолимой, периодические пересмотры стоимости проекта приводили к тому, что она неуклонно возрастала. В то время, когда дефицит бюджета США лег тяжелым бременем на плечи членов конгресса, стремительно растущая стоимость SSC бросала зловещую тень на будущее всего проекта.

В течение нескольких месяцев после того, как президент Рейган официально одобрил строительство нового ускорителя, его знаменитые сторонники выступали на слушаниях, проводимых в подкомитетах палаты представителей. Одним из главных критиков проекта был нобелевский лауреат Филипп Андерсон из Принстонского университета, работавший в области сверхпроводимости и магнитных свойств материалов. Примерно за год до того, как Питер Хиггс и другие ученые опубликовали теорию приобретения субатомными частицами массы в полном виде, Андерсон предложил свой механизм, очень похожий на механизм Хиггса. Андерсон уже не первый раз протестовал против больших государственных инвестиций в исследования по физике высоких энергий. Когда ученые, работавшие в этой области, заявляли, что их исследования направлены на решение самых фундаментальных задач науки, Андерсон отвечал, что исследования Алана Тьюринга в области компьютерных наук или Джеймса Уотсона и Фрэнсиса Крика по расшифровке структуры ДНК не менее фундаментальны.

Другим важным оппонентом Суперколлайдера был Джеймс Крамхансл, уважаемый ученый в области материаловедения из Корнеллского университета ¹²⁵. Мнение Крамхансла в то время имело особый вес, поскольку он должен был стать следующим председателем Американского физического общества — общенациональной организации, в которой представлены все направления физики. Крамхансл утверждал, что Суперколлайдер нанесет вред, отсасывая деньги от других перспективных исследований, где тоже могли быть сделаны открытия. Коллега Крамхансла Джеймс П. Сетна позже объяснил, что Крамхансл “высоко оценивал ту область науки, которую предполагалось развивать с помощью Суперколлайдера, но не в тысячу раз выше, чем другие области”.

Крамхансл, в частности, утверждал, что ускоритель неоправданно большой и дорогой, поскольку в нем использовались старые технологии. Говоря же о новых технологиях, он имел в виду открытые го дом ранее высокотемпературные сверхпроводящие материалы, не требовавшие таких низких температур, как обычные сверхпроводники, которые должны были постоянно купаться в жидком гелии Используя новые материалы, утвержал Крамхансл. можно построить гораздо более мощные и дешевые магниты. Однако тот факт, что для превращения первого сверхпроводника в рабочий магнит для ускорителя потребовалось двадцать лет, нарочито замалчивался. “Несомненно, высокотемпературные сверхпроводники сэкономят нам миллиарды долларов на строительстве и эксплуатации такого ускорителя, как SSC, — писал Крамхансл. — Я нисколько не сомневаюсь, что они станут производиться через три-пять лет” ¹²⁶. Некоторые конгрессмены утверждали к тому же, что, если будут использованы новые магниты, коллайдеру потребуется и в 100 раз меньше запланированной площади. Понятное дело — сторонники Суперколлайдера увидели в этих возражениях лишь желание потянуть время и заморозить проект до тех неблизких времен, когда новые материалы станут доступными.