Телескоп во льдах. Как на Южном полюсе рождалась новая астрономия

Клайн специализировался на физике и (в меньшей степени) на философии в Университете штата Канзас. Там же он получил магистерскую степень по физике, а затем отправился в Мэдисон для получения докторской степени под руководством Джека Фрая. В итоге он начал работать в рамках своего диссертационного исследования в Беркли над новым методом выявления элементарных частиц – так называемой пузырьковой камерой. Получив степень в 1965 году, Клайн вернулся в Мэдисон и принялся строить карьеру на кафедре физики невероятно быстрыми темпами, став полноценным штатным профессором всего через три года.

Это были дни, когда стандартная модель физики частиц начала привлекать широкое внимание. В центре исследований оказалась так называемая электрослабая теория, объединявшая физику электромагнитных и слабых ядерных полей (последняя тесно связана с нейтрино). Стандартная модель может использоваться для создания детальных прогнозов относительно частиц, которые еще предстоит открыть, в том числе носителей слабого взаимодействия, частиц W и Z. Поэтому Клайн, как и положено настоящему экспериментатору, тут же принялся за ее исследование.

В 1969 году, в нежном возрасте 36 лет, Клайн стал основным инициатором того, что самым первым экспериментом, проведенным в Национальной ускорительной лаборатории, стал эксперимент программы E 1A. Лаборатория в Батавии, штат Иллинойс, еще не получила тогда своего современного имени «Фермилаб», да и вообще она пока только строилась. До конца своих дней Клайн с гордостью рассказывал, что у него был пропуск посетителя «Фермилаб» с номером 1. Самая важная задача этого эксперимента заключалась в поиске W-частицы с помощью пучка высокоэнергетических нейтрино. Таким образом, «физика нейтрино была одной из главных причин для создания Национальной ускорительной лаборатории имени Ферми»²¹¹. Однако Боб Морс полагает, что эксперимент E 1A имел еще более серьезные следствия:

Кое-кто даже считает, что этот эксперимент охватил все самые важные аспекты развития физики на 20 лет вперед. Предложение провести E 1A – это невероятно значительный документ, недаром же это Дейв Клайн! Это, может быть, и не сразу видно, но это золото, чистое золото!

Эксперимент E 1A был разработан Альфредом Манном – очень трезво настроенным ученым из Пенсильванского университета, – и Манна настолько впечатлили таланты Клайна, что он сразу пригласил его на работу, чтобы, как он выразился, «сделать предложение Клайна более весомым»²¹². Затем они уже вдвоем пригласили блестящего и увлеченного итальянского физика Карло Руббиа, занимавшего в то время пост преподавателя в Гарварде.

История эксперимента E 1A широко известна²¹³. Хотя он и не позволил найти W-частицу, в процессе удалось открыть так называемое взаимодействие нейтральных токов, при котором нейтрино не погибает при контакте с протоном или нейтроном, как это бывает при обратном бета-распаде. Это было важным шагом вперед, однако проблема состояла в том, что ученые сначала подумали, что открыли что-то новое, потом опровергли собственные надежды, а потом действительно совершили открытие; коллеги шутили, что ученым удалось открыть «переменный ток», и Клайн после этого получил прозвище AC DC. Возможно, чрезмерная осторожность стоила ему Нобелевской премии, поскольку группа в ЦЕРН совершила то же открытие, пока он работал над деталями, и премия досталась его конкурентам.

Однако Клайн и Руббиа не любили оглядываться назад. Они начали новый эксперимент в ЦЕРН, где наконец нашли частицы W и Z в 1983 году. В следующем же году Руббиа получил за это открытие Нобелевскую премию. Не вполне понятно, что происходило в кулуарах Нобелевского комитета по физике, однако известно, что Клайн был также номинирован, причем более чем одним нобелевским лауреатом. Возможно, что свою негативную роль сыграло его американское гражданство. В то время между Европой и США шло серьезное соперничество, и эта Нобелевская премия стала первой, которую получила команда ЦЕРН.

Поскольку премия вручается каждый год, то для обычного наблюдателя это может казаться довольно скучным процессом. Однако открытие W/Z представляло собой настоящий водораздел, поскольку оно наглядно подчеркнуло истинность стандартной модели, тогда еще сравнительно молодой. За последние 30 лет было сделано, пожалуй, только одно открытие, вызвавшее столь же сильное возбуждение, – открытие бозона Хиггса. И, конечно же, Клайн приложил руку к обоим открытиям.