Достучаться до небес: Научный взгляд на устройство Вселенной

К чести инженеров Центра, они нашли простой способ воспользоваться существующими электрическими датчиками, установленными вдоль траектории пучка через каждые 53 м и обеспечивающего работоспособность электроники при пролете пучка. Инженеры изготовили специальный прибор размером с шарик для пинг–понга с генератором импульсов внутри, который мог перемещаться по той самой трубке, по которой должен был двигаться протонный пучок. Гонимый сжатым воздухом, «шарик» мог пройти целый сектор длиной 3 км, вызывая срабатывание электроники при прохождении каждого датчика. Если же электроника не регистрировала его на очередном контрольном пункте, это означало, что прибор уткнулся в разрушенный «палец». После этого инженеры приступали к ремонту на конкретных стыках, не вскрывая каждое соединение вдоль трассы.

После разрешения этой проблемы дорога к пуску БАКа, казалось, была расчищена. Все оборудование смонтировали, и коллайдер можно было запускать. В 2008 г. множество людей на планете держало за БАК кулаки; наконец‑то пришло время первого пробного пуска.

СЕНТЯБРЬ 2008–го: ПЕРВЫЕ ИСПЫТАНИЯ

Большой адронный коллайдер формирует протонные пучки и по-, еле серии ускоряющих «толчков» «впрыскивает» их в финальный кольцевой ускоритель. Там эти пучки направляются по кольцевой траектории вдоль тоннеля, чтобы, сделав крут, возвратиться в точности в ту же точку. Протоны получают возможность многократно пройти по кольцевому маршруту, прежде чем их начнут периодически отклонять и весьма эффективно сталкивать. Необходимо было последовательно протестировать каждый из этих этапов.

Первой вехой на этом пути стала проверка того, действительно ли пучки протонов могут циркулировать по тоннелю. Оказалось, что могут. Поразительно, но, когда после многих лет борьбы и с техническими, и с финансовыми проблемами в сентябре 2008 г. CERN запустил установку, два протонных пучка были сформированы практически без сучка, без задоринки; результат превзошел все ожидания. В тот день впервые два пучка протонов по очереди прошли по громадному тоннелю в противоположных направлениях. На этом шаге ввели в действие механизм инжекции; запустили средства управления контроля; убедились, что магнитное поле может удержать протоны на трассе, а магниты имеют заданные параметры и работают синхронно. В первый раз эта последовательность событий была реализована вечером 9 сентября. Все работало по плану или даже лучше на следующий день, когда проводились испытания.

Все, кто участвовал в проекте, описывают 10 сентября 2008 г. как день, который они никогда не забудут. Приехав в Центр через месяц, я на каждом шагу слышала рассказы об эйфории, охватившей в тот день всех. Люди с невероятным возбуждением следили за двумя световыми точками на экране компьютера. Первый пучок почти сумел вернуться в точку старта; потребовалась лишь небольшая подстройка, и менее чем через час пучок стал идти в точности по расчетной траектории. Сначала он проходил кольцевую трассу лишь несколько раз, но каждый последующий «впрыск» немного подправляли, и это число без проблем достигло нескольких сотен. Вскоре после этого удалось настроить и второй пучок; на это потребовалось около полутора часов.

Лин был так счастлив, что не подумал о передаче, которая велась в прямом эфире из пультовой коллайдера, где инженеры следили за отработкой проекта. Передача оттуда шла напрямик в Интернет, где за ними мог следить любой желающий. За точками на экранах компьютеров следило так много людей, что сайт Центра рухнул. Люди по всей Европе завороженно наблюдали за тем, как инженеры настраивали траектории протонных пучков, чтобы частицы двигались точно по кольцевой траектории. В самом Центре в это время царило ликование; физики и инженеры собирались в аудиториях, чтобы следить за происходящим на экранах. В этот момент перспективы коллайдера представлялись по–настоящему радужными. Но всего девятью днями позже эйфорию сменило настоящее отчаяние.

Предстояло провести два новых значительных испытания. Во-первых, пучки в кольце БАКа следовало разогнать до более высоких энергий, чем в первом испытании, где протоны вообще не разгонялись, а циркулировали по кольцу с той же энергией, с какой туда попали. Вторая часть плана предусматривала столкновение пучков, которое, разумеется, должно было стать самой серьезной вехой на пути к полноценной работе коллайдера.

Однако в последний момент —19 сентября — испытание было сорвано, несмотря на все усилия и предусмотрительность инженеров. Причем неудача была катастрофической. Простая ошибка при пайке медной оболочки, соединяющей два магнита, и недостаточное количество работающих выпускных клапанов в емкости с жидким гелием — и первое столкновение протонов состоялось лишь через год!