Тончайшее несовершенство, что порождает всё. Долгий путь частице Бога и Новая физика, которая изменит мир - Гвидо Тонелли

При утверждении экспериментов устанавливается их бюджет, то есть по каждому эксперименту определяется потолок расходов; выходить за эти пределы не позволяется. Мы должны были уложиться в 475 млн швейцарских франков – бюджет, одинаковый для обоих экспериментов. Но это не означало, что средства были нам гарантированы. Они появились бы только в том случае, если мы сумели бы убедить ученых по всему миру принять участие в нашем предприятии и побороться со своими финансирующими организациями за помощь в создании CMS.

Любой такой эксперимент – коллективное предприятие, в котором участвует вся планета. Каждая страна – или сама по себе, или в группе с другими странами – действует в рамках одного либо нескольких подпроектов, которые она берется реализовать. Как правило, отдельные блоки экспериментальной установки изготавливаются в различных национальных лабораториях по централизованно заданным спецификациям. Затем все перевозится в ЦЕРН, где собирается, устанавливается и приводится в действие.

Так, мы летим на просторы постсоветской России, чтобы договориться о продаже сотен тонн латуни, которая требуется для наших калориметров. Северный флот ВМФ, базирующийся в Мурманске, выводит из эксплуатации большое количество тяжелых артиллерийских снарядов. Если нам удастся убедить моряков уступить латунь из боеголовок дешевле, чем она стоит на Западе, мы сэкономим миллионы франков. Российские коллеги-физики приходят нам на помощь, и у нас все получается. В результате переплавки одного миллиона снарядов мы получаем триста тонн латуни и таким образом вносим свой вклад в разоружение. Затем мы отправляемся в Таксилу, заветное место в пакистанских горах, где в археологическом музее хранятся артефакты с надежными свидетельствами о пребывании здесь Александра Македонского. Мы летели туда, чтобы осмотреть завод по производству тяжелых танков. На нем можно производить крупногабаритное стальное оборудование, которое будет использоваться для поддержки специального калориметра. Дальше – полет в Японию: тамошняя компания по производству полупроводников обещает изготовить большое количество кремниевых пластин для наших детекторов. Но лучше поехать и проверить все на месте. И мы летим туда и после прелюбопытнейшего завтрака, состоявшего из овощного супа и сырых креветок, натягиваем специальные комбинезоны и ботинки и отправляемся в чистые помещения, где выращиваются и обрабатываются кристаллы кремния. Несколько дней мы обсуждаем с японскими инженерами все детали, чтобы понять, достижимы ли наши цели. А затем мчимся в Корею, чтобы посетить верфи, на которых можно изготовить оборудование для установки магнита.

Все эти поездки нужны еще и для того, чтобы познакомиться с новыми группами и подыскать новых участников коллаборации. Таких поездок было множество, но одна мне запомнилась особенно. Я приехал в Фермилаб, чтобы попытаться привлечь к проекту своих многочисленных друзей: ведь я проработал в этой лаборатории немало лет. Лаборатория по сборке полупроводниковых детекторов, оборудованная между прудами с утками и лужайкой, очень бы пригодилась для производства десятков тысяч элементов, необходимых нам для CMS. Руководил ею мой коллега, физик из Чикаго, с которым мы провели несколько приятных вечеров за столом с любимой едой Текса Уиллера[29] – стейками толщиной в палец и горой картошки фри. По глазам коллеги я понял: он будет в игре; да, я убедил Джо Инканделу присоединиться к нашему предприятию.

То были годы, богатые и на чудесные события, и на конфликты. Временами технологии, предложенные какой‑то группой, не давали желаемого результата; от них приходилось отказываться и сразу начинать искать что‑то иное. Некоторые из тех, кто годами работал над этой технологией, но вдруг осознавал, что она никому не нужна, не могли справиться с разочарованием и даже покидали эксперимент. После мучительных споров пути старых друзей, долгие годы трудившихся бок о бок, все же расходились.

А ведь были еще и кризисы, через которые мы прошли на стадии строительства и касавшиеся в основном наиболее чувствительных компонент. Магнит, трековая камера и электромагнитный калориметр – это технологические жемчужины, делающие эксперимент CMS уникальным. Но их конструкция настолько обогнала свое время, а сами они оказались настолько сложны в изготовлении, что любая неудача с ними могла легко обернуться провалом всего проекта.

О трековой камере сказано уже достаточно. Магнит – это огромный соленоид, цилиндрическая катушка длиной 13 м и диаметром 6 м. При таком размере его можно собрать только по частям, поскольку ни одно устройство в мире не способно совладать с ним как с единым целым. Индукция магнитного поля внутри него должна достигать 4 Тл – это самый большой сверхпроводящий магнит в мире. Но для его обмоток не годился ни один из известных типов кабеля; надо было создавать новый, способный выдерживать электрический ток очень высокой плотности, исключительно стабильный и механически настолько прочный, чтобы он мог выдержать чудовищное – в тысячи тонн силы – растяжение, вызываемое в катушке магнитными силами. Размер катушки не позволял доставить ее в ЦЕРН по автострадам: тоннели были для нее маловаты. Мы разработали план ее погрузки на баржу в Марселе, а затем медленной буксировки по реке Роне – именно так поступали реставраторы великих готических соборов. На последнем участке пути нам пришлось воспользоваться проселками, проходящими через живописные швейцарские деревни, но перед этим еще демонтировать все светофоры и дорожные указатели, потому что иначе катушку было не провезти.

Перейдем теперь к электромагнитному калориметру. Было решено, что свое внимание мы сосредоточим на фотонах и электронах. Наши первоначальные сомнения рассеялись, когда стало ясно, что их можно реконструировать даже в ужасных условиях LHC. Однако нам требовался очень специальный калориметр. Возможность реконструировать на нем распады бозона Хиггса на электроны с очень высокими энергиями – важное достижение. А если бы масса бозона Хиггса оказалась в диапазоне 100–150 ГэВ, то мы смогли бы использовать редкий, но очень чистый распад, служащий верным признаком присутствия этой частицы, – распад на два высокоэнергетических фотона. Сложный электромагнитный калориметр сделал бы CMS еще более конкурентоспособным и увеличил бы его шансы на успех.

И калориметру CMS суждено было стать настоящим сокровищем, соединившим в себе 75 000 сцинтилляционных кристаллов – сверхбыстрых датчиков, реагирующих слабой световой вспышкой на каждый поглощенный его (калориметра) массивным телом электрон или фотон. Измерив, сколько света было излучено, можно с совершенно уникальной точностью определить суммарную энергию поглощенных частиц, но для этого нужно иметь достаточное количество кристаллов достаточной чистоты, изготовить которые, похоже, не был способен никто в мире. Нам требовался совершенно необычный материал: соль, в состав которой входят два непрозрачных и тяжелых металла – свинец и вольфрам. Соединяясь с кислородом, они чудесным образом превращаются в огромные кристаллы, очень плотные и прозрачные. Это истинное чудо