В 2001 году Лин снова выбрал Лучио для управления критической фазой проекта, и тот не колебался ни минуты. Он оставил свои университетские лекции, с головой окунулся в дела нашего тоннеля и преисполнился не только присущего нам всем энтузиазма, но и общих для нас страхов и тревог. К своей же обычной жизни он вернулся лишь спустя несколько лет, после того, как в ускорителе установили последний магнит. Для изготовления 1 232 сверхпроводящих магнитов LHC в ЦЕРН разработали не только их подробную конструкцию, но и все необходимое для работы оборудование. В проекте участвовали три компании – итальянская, французская и немецкая; каждой из них предстояло осуществить третью часть поставок. Если бы одна из компаний по какой‑то причине замешкалась, две другие могли бы взять на себя ее часть задачи. Конечно, не обошлось без задержек и всяческих сложностей, но в конце концов мы справились – а ведь это была важнейшая составляющая грядущего успеха нашего коллайдера.
Однако бесчисленные технические и финансовые кризисы, сопровождавшие строительство ускорителя, никак не прекращались. Изготовление магнитов, или систем охлаждения, или оборудования для получения глубокого вакуума, или даже магнитов для фокусировки пучков перед их выводом в зону столкновения (которые по идее были относительно стандартными и которые должны были делать американцы и японцы)… в общем, проблемы подстерегали нас буквально на каждом шагу, и нам приходилось отвлекаться на многочисленные непредвиденные модификации и доработки. Из-за этого, естественно, росли затраты и срывались сроки запуска ускорителя.
1998 год – первоначальная дата, которой Руббиа запугивал сторонников продолжения строительства SSC в Далласе, – была быстро забыта. Впрочем, все понимали, что она послужила лишь инструментом: он воспользовался ею как тореадор мулетой, которой дразнят быка, чтобы тот, пригнув голову, бросился в атаку и подставился под удар. В итоге, из‑за технических задержек и необходимости покрывать дополнительные расходы, дело медленно, но верно растянулось на целое десятилетие. А браво заявленные в 1994 году траты в 2,66 млрд франков постепенно превратились в гораздо более реалистичные 4,6 млрд. Эта сумма оказалась посильна ЦЕРН только благодаря десятилетнему кредиту и значительным сокращениям персонала и общих операционных расходов.
Ссора с начальством
Пока Лин и его команда сражаются с трудностями, в нескольких сотнях метров от корпусов, где проходят испытания прототипов магнитов, ведутся жаркие споры. Тема споров – большая проблема экспериментальной физики, обозначившаяся задолго до официального запуска строительства LHC. О ней заговорили еще в 1984 году, сразу после начала строительства LEP, но поворотный момент наступил в 1990‑м, когда сотни молодых физиков собрались в Ахене – древнем Аквисгрануме, откуда Карл Великий правил Священной Римской империей и где до сих пор цел его каменный трон.
Механизм, с помощью которого предлагаются новые эксперименты и формируются крупные международные коллаборации, устроен следующим образом: инициатива исходит от отдельных людей или от небольших групп, которые спонтанно выступают с докладами, пишут статьи, выдвигают идеи и обсуждают их на разных престижных площадках – в крупных исследовательских лабораториях или в прославленных университетах. Но до одобрения проектов еще далеко, вдобавок всегда существует риск, что даже одобренный проект потерпит фиаско, как это произошло с “Изабель” и SSC. Этот начальный этап прекрасен: ему присущи хаос и необузданность, и на нем можно предаваться самолюбованию, предлагая самые футуристические идеи, – иногда совершенно нереализуемые, а иногда революционные, ломающие прежние парадигмы. Затем следует процесс отбора, в ходе которого идеи фильтруются и очищаются; одновременно на самом нижнем уровне обсуждаются перспективы сотрудничества, спонтанно формируются небольшие группы, члены которых разделяют один и тот же подход; эти группы постепенно начинают напоминать что‑то вроде протоколлабораций. И тогда формулируется конкретное предложение: словно сотни диких цветов, распустившихся на предыдущем этапе, упорядочиваются и преобразуются в целостный проект сада. Предлагается эксперимент, который описывается в коротком документе – письме о намерениях, содержащем общие принципы, цели и основные технологии, необходимые для их достижения.
В этот момент начинается второй, менее спонтанный и более структурированный этап, в ходе которого в игру вступают финансирующие агентства, крупные лаборатории, организованные группы и международные боссы физики высоких энергий. Возникают крупномасштабные коллаборации, которые учитывают необходимые ресурсы, запрашивают согласие наиболее важных институтов и иногда идут на компромиссные изменения в проекте, чтобы заручиться политической и финансовой поддержкой. Предложение о проведении эксперимента превращается в четко сформулированный план, который инженеры преобразуют в более подробные чертежи; стоимость проекта оценивается точнее, и становится ясно, как будут распределены обязанности по строительству.
Настоящий отбор, причем очень жесткий, происходит только в конце этого процесса. Одни предложения принимаются, другие безоговорочно отвергаются; к реализации допускаются лишь официально одобренные эксперименты.
Я познакомился с Мишелем Делла Негра в Ахене в октябре 1990 года. Я тогда с огромным трудом выцарапал себе эту поездку и даже поссорился из‑за нее со своим начальником. Он не хотел, чтобы я тратил силы на проект, из которого, как он утверждал, никогда ничего не выйдет. Мою затею он считал напрасной тратой времени. Члены группы, в которой я тогда работал, были ошеломлены, услышав крики из моего кабинета. Нехорошо, конечно, разговаривать на повышенных тонах, но в тот раз я по‑настоящему завелся. Что уж такого особенного я попросил? Позволить мне съездить на несколько дней в Германию на конференцию, посвященную новым детекторам, – вот и все! У меня была идея, которая, хотя и казалась мне дурацкой, однако же могла сработать, и я хотел поехать в Ахен, чтобы представить ее и обсудить с сотней безумцев, мечтающих открыть бозон Хиггса на LHC. Но мой шеф отнесся к этой затее плохо, очень плохо. Возможно, он понял, что будет дальше, даже раньше, чем понял это я сам: совсем скоро я уйду создавать другую группу, свою собственную. Да, возможно, уже тогда он догадывался, что наши пути вот-вот разойдутся навсегда.
Но в тот момент мной владело чувство ответственности, и оно требовало, чтобы я поехал в Ахен и изложил там свои идеи. В общем, начальник стал мне угрожать, а я сорвался и наговорил ему грубостей. В конце концов я все‑таки отправился на конференцию, но наши отношения испортились непоправимо. Этот эпизод я часто рассказываю самым молодым своим сотрудникам: “Если у вас есть мечта, не слушайте тех, кто пытается вас остановить, пускай даже это будут самые авторитетные физики мира: следуйте за своей страстью; возможно, осуществить мечту вам и не удастся, но вы точно не пожалеете, что попытались”.
Кристальное сердце CMS
Итак, я поехал в Ахен и предложил использовать кремниевые элементы в трековых камерах. Трековые детекторы – это сердце современных экспериментов по физике частиц, самая важная часть огромной цифровой камеры, которая реконструирует события. На этапе сооружения ускорителя именно эта часть зачастую оказывается наиболее сложной, поскольку детекторы устанавливаются вокруг зоны взаимодействия, находящейся непосредственно за пределами вакуумной трубы, в которой происходят столкновения. Их назначение – регистрировать очень слабые следы пролета сотен заряженных частиц, образующихся в зоне взаимодействия, определять параметры их траекторий и измерять их характеристики. Ожидаемые энергия и светимость LHC настолько велики, что все применявшиеся до тех пор технологии не годились. Предчувствие, что эта проблема может оказаться главным камнем преткновения, тревожило очень многих, в том числе и Руббиа. Карло предложил детектор типа “железный шар” – и вовсе не в шутку. Он считал, что реконструировать траектории частиц в коллайдере невозможно и что ни один детектор не выдержит тех адских условий, которые возникнут в центре зоны столкновений и вблизи нее во время работы ускорителя, и потому предлагал установить вокруг зоны взаимодействия огромную железную сферу многометрового диаметра и оснастить ее внешнюю сторону мюонными детекторами. Все частицы, образующиеся в зоне взаимодействий, будут поглощаться железом, и только мюоны, обладающие наибольшей проникающей способностью, смогут покинуть возникший “ад”. Тут‑то бозон Хиггса, распадающийся, согласно Стандартной модели, на четыре мюона с высокими энергиями, и попадется. Однако мы полагали подход Руббиа ошибочным. Без информации о том, что происходит в сердце ускорителя, открытие бозона Хиггса было бы невозможно. Требовалась уверенность, что четыре мюона приходят точно из одного и того же места и что они не образуются в результате случайно накладывающихся взаимодействий или распада других частиц.
Детекторы с кремниевыми элементами – одна из технологий, в которых я разбираюсь лучше всего. Я принадлежу к числу ведущих мировых экспертов по этому вопросу. Еще будучи совсем молодым, я стал в данной области едва ли не пионером: мы с шефом, тем самым, с которым я потом поссорился, разработали первые детекторы в лабораторных условиях и проверили их работоспособность. Когда мы ввели их в эксперимент, они позволили увидеть настолько четкие детали частиц, что сразу стало возможно большое количество новых измерений.
Тонкие кристаллы сверхчистого кремния, подобные тем, что используются в электронных устройствах, можно сделать чувствительными к прохождению заряженных частиц. В пластинках возможно сформировать множество электродов, расположенных на расстоянии нескольких сотых долей миллиметра друг от друга, которые собирают крошечное облако заряда, образующееся при пролете частицы. Сверхчувствительные усилители регистрируют сигнал, так что точки траектории известны с точностью до нескольких микрон, и восстановить следы, как под микроскопом, – дело нехитрое. С помощью кремниевых детекторов можно визуализировать детали взаимодействий, которые в противном случае были бы совершенно размыты.