Коллайдер

Не все решения, который Вильсон принимал в погоне за сокращением расходов, шли на пользу. Делая упор на одних структурных элементах в ущерб другим и без оглядки на установку в целом, он поставил под удар весь проект. Вильсон давно сбросил с повестки дня замену магнитов, поэтому они были приварены прямо поверх трубы основного кольца, в котором должны были циркулировать частицы⁵³. Но лето в Иллинойсе сырое, тоннель был не защищен - и магниты из-за высокой влажности начали приходить в негодность. Представьте ужас преданных науке исследователей, которые с минуты на минуту ждут открытия, когда прямо перед первым пуском ускорителя магниты один за другим выходят из строя, а менять их - целая эпопея. К счастью, квалифицированные экспериментаторы быстро взяли ситуацию под контроль и разрешили проблему.

Если магниты Вильсон закрепил на славу, то в отношении помещений, где физики будут проводить измерения, он придерживался противоположной точки зрения. Чтобы сэкономить средства и повысить мобильность, он решил делать измерительные лаборатории на временной основе, по примеру муравейника. Но вскоре до него дошли слухи, что сотрудники от таких мимолетных кабинетов не в восторге. Сам Вильсон отмечал: «Эти полевые лаборатории действительно сколочены на скорую руку… Старшее поколение даже советует своим молодым коллегам: “Оставь надежду всяк сюда входящий!” Боюсь, в таком развитии событий виноват я один. Опасаясь потерять хотя бы один цент, я мечтал вообще не возводить (и не выкапывать) никакого здания. Моя идея состояла в следующем. Когда начнется эксперимент, мы всего лишь в чистом поле около конца одного из протонных тоннелей очертим столько места, сколько нам нужно, и забьем стальные шпунтовые сваи…, до какой надо глубины… Экспериментальное оборудование спустим на роскошный гравийный пил, а сверху поставим временную стальную крышу, посыпанную толстым слоем земли… Просто и недорого, ведь так? До сих пор не могу понять, почему сотрудники перестали со мной разговаривать.

Полевые лаборатории, венчающие тоннели, удаленные от основного 6,5-километрового синхротронного кольца, Вильсон окрестил «протонными подземельями». Другие места служили для исследования мезонов и нейтрино. Гордостью Вильсона была 4,5-метровая пузырьковая камера, которую физик из Беркли Пол Эрнандес считал «жемчужиной в короне»⁵⁵ ускорителя.

Большая европейская пузырьковая камера - прибор для отслеживания частиц. Экспонат музея «Микрокосм» (ЦЕРН).

Пузырьковая камера состоит из огромного контейнера с жидким водородом, окруженного направляющим магнитом невероятных размеров. Когда протоны сталкиваются, магнитное поле заставляет двигаться их осколки через жидкость по закручивающимся траекториям. Вдоль них водород вскипает, вычерчивая перед экспериментаторами трек, который можно сфотографировать и по его форме определить свойства частиц. На разноименные заряды магнитное поле действует в разные стороны, поэтому положительно и отрицательно заряженные частицы будут закручиваться в противоположных направлениях.

Другие детекторы, широко применяемые в физике высоких энергий, - это сцинтилляционные счетчики, фотоумножители, черенковские детекторы, калориметры, искровые и дрейфовые камеры. Одним прибором не обойтись, нужен целый спектр измерительных приборов. Все потому, что главная задача эксперимента - за короткое время собрать как можно больше информации. Многие частицы, едва родившись, тут же оканчивают свою короткую жизнь и распадаются. Иногда единственное, что говорит о произошедшем событии, - это дисбаланс энергии, импульса или других сохраняющихся величин. Как полицейские на месте преступления, физики, чтобы вычислить подозреваемых, вынуждены оцеплять район столкновения, напичкав его всевозможной измерительной аппаратурой, и, не теряя времени, собирать улики. Только тогда можно надеяться определить последовательность событий и воссоздать полную картину взаимодействия.

Любимый метод Резерфорда, засекавшего частицы по вспышкам на флуоресцентном экране, получил логическое продолжение в сцинтилляционных счетчиках. Пролетая через детектор, частица возбуждает электроны в атомах, которые затем излучают полученную энергию в виде света. Для этой цели хорошо подходят люминесцентные пластмассы с жидким фторсодержащим наполнителем. Фотоумножитель - это электронный прибор, способный усиливать тусклый свет (идущий, например, от сцинтиллятора) до такой степени, чтобы его можно было различить.