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

Тем временем ЦЕРН, окрыленный успехом с W– и Z-бозонами, запустил новый амбициозный проект – LEP, или Большой электрон-позитронный коллайдер (Large Electron-Positron Collider), предназначенный для прецизионного изучения этих самых Z– и W-бозонов. Чтобы получать миллионы Z-бозонов в год, необходимо ускорять электроны и позитроны до энергии 45 ГэВ, а ограничивать потери из‑за синхротронного излучения можно только одним способом – максимально увеличивая радиус кривизны. В результате получается огромный ускоритель с окружностью 27 км, который – все в том же волшебном 1983 году, когда Руббиа сделал свое открытие, США отменили “Изабель”, а Ледерман пробил свой SSC, – и начинают сооружать на стометровой глубине.

Основная цель новой установки – измерить все характеристики бозонов, переносящих слабое взаимодействие (в частности их массу и другие свойства), и сравнить их с предсказаниями Стандартной модели. С самого начала планировалось довести энергию пучков до 80 ГэВ, чтобы получать W-бозоны парами, и по возможности продвинуться еще дальше, чтобы отыскать суперсимметрию или бозон Хиггса. Уже тогда продумывался и следующий шаг: в этом тоннеле в дальнейшем можно будет разместить огромный протонный ускоритель. Если технология позволит изготовить сверхпроводящие магниты вдвое большей мощности, чем в Тэватроне, то будут возможны даже столкновения с энергией 14 ТэВ.

Строительство LEP началось без проволочек. Руководство проектом было поручено итальянскому физику Эмилио Пикассо. Пока работы ограничивались осадочными породами обширной женевской равнины, то есть слоями устойчивых отложений, состоящих из галечных морен или компактной молассы, образованной протяженными ледниками горного массива Юрá, когда они простирались до самого моря еще до образования Альп, все шло наилучшим образом. Но везение закончилось, как только механизмы добрались до горных пород. Под Юрá существует сложная система подземных источников воды, настоящий лабиринт рек, давление в которых может достигать 40 атмосфер. Проект несколько раз пересматривался с целью минимизировать протяженность тоннеля под горами. Первоначально предполагавшиеся восемь километров сократились почти до трех – лишь бы обойти стороной все известные водоносные горизонты. Но полностью их миновать не удалось. Глубоко под горным массивом велись взрывные работы, прокладывался тоннель – и вдруг начался кошмар, которого так опасались инженеры, но не предполагали никакие геологические карты: в тоннель под высоким давлением ворвалась струя воды. До завершения строительства оставалось всего несколько сотен метров, но работы пришлось немедленно останавливать. Потом, много лет спустя, именно на этом участке ускорителя, в секторе 3–4, в 2008 году произойдет сбой, который выведет из строя на целый год уже LHC.

Несмотря на все трудности подобного рода, проект завершили в срок, и 14 июля 1989 года огромная инфраструктура была торжественно открыта президентом Франции Франсуа Миттераном. Дату выбрали не случайно. Великое кольцо, гордость европейской техники, удачно вписалось в проникнутые величием празднования двухсотлетия Французской революции.

И едва LEP коллайдер начал работать и давать прекрасные результаты, как Карло Руббиа – да, это опять был он, только что назначенный генеральным директором ЦЕРН, – вновь бросил вызов США, которые незадолго до этого одобрили программу строительства SSC: в 1990 году он объявил на весь мир, что в только что построенном кольце LEP скоро будут циркулировать протоны LHC – европейской альтернативы SSC.

Энергия нового ускорителя ограничивалась размерами кольца. Какие бы суперсовременные сверхпроводящие магниты ни устанавливались по окружности в 27 км, подобраться к энергии в 40 ТэВ, запланированной для SSC, было немыслимо. 14 ТэВ LHC означали, что массивных частиц вроде бозона Хиггса удастся получить меньше; соответственно, уменьшались шансы выиграть соревнование с американцами. Но то, что проиграно за счет энергии, можно отыграть за счет светимости. По мысли Руббиа, светимость LHC должна была в десять раз превосходить светимость SSC. Однако высокая светимость подразумевает очень интенсивные пучки, в которых находится такое большое количество частиц, что с ними практически невозможно совладать; детекторы будут фактически поджариваться радиацией. Чтобы как‑то справиться с этим, требовались значительно более совершенные технологии, чем те, на которые в то время можно было рассчитывать. Казалось, подобная мысль могла осенить только безумца.