Магнит сломался невовремя

Момент проходки туннеля американского сверхпроводящего суперколлайдера. В начале 1990-х проект SSC был закрыт. Кто знает, не пришло ли время реанимировать проект?
Источник: SSCcintillator, spring 1993

В Европейском центре ядерных исследований, ЦЕРНе – авария. При очередном испытании узлов строящегося там Большого адронного коллайдера (LHC – попросту говоря, Большого «сталкивателя» элементарных частиц) развалился один из восьми ключевых узлов установки – конструкция из нескольких сверхпроводящих магнитов, которые фокусируют протонные пучки перед их столкновением.

С одной стороны, это не очень страшная авария – все вполне исправимо, и на устранение неполадок потребуется всего месяц. Даже и хорошо, что ошибка обнаружена сейчас, до ввода LHC в эксплуатацию, – случись такое позже, во время эксперимента, хлопот с возвращением LHC в строй было бы куда больше.

Но с другой стороны, эта авария оттягивает момент пуска коллайдера – с ноября 2007 года на весну 2008-го, потому что к месячной задержке прибавляются зимние месяцы, когда ускорители отдыхают. И эта задержка может очень дорого стоить международной команде физиков ЦЕРНа.

LHC – это не установка. Это, если хотите, огромный физический подземный город запредельной сложности. Это 27-километровое кольцо, по которому будут разгоняться протоны; это детектор размером с восьмиэтажное здание, занимающее площадь футбольного поля; это идущий по ста миллионам каналов невообразимый поток данных, которые надо будет обрабатывать – за год их будет накапливаться столько, сколько можно записать в 25-километровой высоты стопке DVD-дисков; это 120 мегаватт потребной электроэнергии, которой хватило бы, чтобы питать электричеством каждый дом в Женевском кантоне; это почти 4 млрд. долларов, истраченных странами – участницами ЦЕРНа на строительство, – сумма, рекордная для ускорительной техники. Фактически это – современный аналог египетских пирамид.

И строится этот женевский колосс с одной только целью – найти так называемый бозон Хиггса, или в просторечии хиггс. Сегодня эта элементарная частица, бозон Хиггса, для физиков – что-то вроде чаши Грааля с некоторыми специфическими особенностями.

Дело в том, что существующая так называемая стандартная модель объединяет все имеющиеся в природе силы в одну. Все, кроме силы гравитации. Стандартная модель очень хорошо объясняет все уже полученные экспериментальные данные, и она, что самое главное, очень красива и убедительна. Настолько красива и убедительна, что ее назвали стандартной, то есть самой что ни на есть доказанной, хотя доказанной она не была.

Согласно этой теории, должен существовать «царь» всех элементарных частиц – бозон Хиггса, который примерно в 190 раз тяжелей протона. Косвенные подтверждения того, что этот бозон существует, уже получены, однако сам он в ускорительных экспериментах до сих пор не встречался – слишком малы были энергии, чтобы разбудить этого монстра. LHC такие энергии предоставляет, и если вдруг бозон Хиггса на этом коллайдере не обнаружат, то это будет означать, что стандартная теория неверна, а природу, по словам одного из физиков, можно будет обвинить в дурном вкусе.

Гонка за бозоном Хиггса началась уже давно, и поначалу никто не сомневался, что ее выиграет тогдашний лидер – США. Американцы размахнулись на сверхпроводящий суперколлайдер (SSC) – в три раза мощней и в три раза больше, чем LHC: «бублик» длиной в 97 км. Однако при строительстве SSC американцы очень сильно вылезли за рамки предписанного бюджета, раздув его с 4,6 млрд. долларов до более чем 8,3 млрд. Конгрессу США это не понравилось, и в 1993 году он прекратил финансирование строительства SSC. Теперь, говорят, в недрах 97-километровой «канавы» предприимчивые люди выращивают шампиньоны.

Участвовал когда-то в этой гонке за бозоном Хиггса и СССР. Но у нас, как говорит академик Борис Иоффе, «все кончилось полнейшим фиаско».

«Построили в Протвино туннель размерами почти такой же, как в ЦЕРНе, кольцо длиной в 22 километра; сделали экспериментальные залы, но делали это так медленно, что когда все это было готово, оно уже не имело никакого смысла, – пояснил в беседе с корреспондентом «НГ» академик Иоффе. – Но туннель вырыли, и вот он так и стоит, наподобие Царь-пушки или Царь-колокола. Если не поддерживать, то он рухнет, вот и поддерживают, но только по той причине, что все остальные варианты дороже и хуже».

Так что теперь единственным участником гонки за хиггсом остался ЦЕРН. Если бозона Хиггса не обнаружат, это будет трагедия, правда, очень маловероятная. Если обнаружат, но больше ничего не найдут, это будет уже даже не трагедия, а просто конец всей ускорительной физики – тупик. Страны – участницы проекта ЦЕРН просто не поймут, зачем им тратить деньги и строить следующий, более продвинутый ускоритель, на который так надеются физики ЦЕРНа.

Единственный вариант, при котором ЦЕРН продолжит свое превосходство, – это если вместе с бозоном Хиггса столкновения на LHC приведут к потоку новых, пока неизвестных миру частиц. Эти частицы предсказаны в теории суперсимметрии, согласно которой каждой элементарной частице соответствует еще одна, намного более тяжелая. Только при этом условии Европа со своим стабильным финансированием сохранит за собой первенство в ускорительной физике.

В противном случае, как утверждает журнал Science, первенство смогут перехватить США или Япония – там куда легче принять соответствующее решение о строительстве нового ускорителя. По мнению академика Иоффе, даже этого быть не может, потому что ускоритель следующего типа должен будет разгонять не протоны, а электроны, а это уже не кольцо, это уже два многокилометровых плеча, это значит все начинать сначала, а на такое не пойдут даже супербогатые американцы.

Но пока об этом кошмаре физикам не хочется даже думать. Пока они спешат достроить свой ЦЕРНовский Большой адронный коллайдер. Это вопрос приоритета, и время работает против Европы. Следующий коллайдер ЦЕРНа, International Linear Collider (ILC), который будет стоить от 10 до 15 млрд. долларов, должен заработать уже в двадцатых годах. Однако если физики опоздают и не получат на LHC первых физических результатов уже к 2010 году, то они рискуют потерять первенство, и коллайдер следующего поколения появится уже не в Европе, а где-нибудь в Японии или США. И здесь играют роль не годы, а месяцы. Так что магнит в ЦЕРНе сломался очень невовремя.