Коллайдер

В «корнелльский» период биографии Вильсона синхротроны неумолимо заполоняли физику элементарных частиц. Без их мощи и, главное, огромных возможностей наращивать эту мощность открытия новых тяжелых частиц пришлось бы ждать неизвестно сколько. Крупные синхротроны стали источником «сырья» для грандиозных коллайдеров, на которых были сделаны первые шаги к единой теории (например, найдены переносчики электрослабого взаимодействия). В течение десятилетий ученые в мировых лабораториях неустанно увеличивали диаметр синхротронов и улучшали фокусирующие свойства магнитов, чтобы получать частицы со все большими и большими энергиями.

Золотой век синхротронов пришелся на 50-е и 60-е гг. XX в. Два инженера из Беркли, Уильям Бробек и Эдвард Лофгрен, под руководством Лоуренса соорудили в 1954 г. протонный синхротрон «Беватрон» размером с концертный зал. Он давал энергию до 6 ГэВ, но, к сожалению, обошелся непомерно дорого. Все из-за вакуумной камеры в форме бублика (включая окружающие ее магниты), в которой были такие широкие отверстия, что больше подошли бы гоночной машине, нежели элементарной частице.

Одной из первых ласточек был и «Космотрон», возведенный на бывшей военной базе среди идиллических пейзажей Брукхейвена, Нью-Йорк. От своего коллеги он отличался в лучшую сторону: проемы в нем были узкие, но не настолько, чтобы не пропустить пучок частиц. Группа под началом М. Стэнли Ливингстона, Эрнеста Куранта, Джона Блюитта и Кеннета Грина добилась успеха с помощью 288 магнитов в форме буквы «С», которые аккуратно управляли пучками протонов в 70-метровом тоннеле ускорителя. За какую-то секунду протоны пролетали без малого 220 000 км, совершив при этом миллионы оборотов, и, прежде чем удариться в мишень, достигали энергии в 3 ГэВ48. Когда в мае 1952 г. «Космотрон» вошел в строй, «Нью-Йорк Таймс» поспешила известить о первом «Запале в миллиард вольт»49.

Настраивая магниты «Космотрона» так, чтобы они фокусировали пучок как можно лучше, Курант приобрел бесценный опыт, который помог ему проложить дорогу к следующему поколению ускорителей. Исследователь рассчитал, что если повернуть соседние магниты в противоположные стороны (скажем, один внутрь, а следующий наружу и т. д.), их фокусирующая способность резко возрастет. Этот эффект, жесткая фокусировка, сделал возможным создание синхротрона с переменным градиентом (СПГ) в Брукхейвене - более мощной машины, вошедшей в строй в 1960 г. и работающей до сих пор.

Тем временем в швейцарской Женеве в Европейском центре ядерных исследований Нильс Бор открывал бутылку шампанского, чтобы отметить открытие протонного синхротрона (ПС), еще одного ускорителя с жесткой фокусировкой. Для возрождавшейся после войны европейской науки это был настоящий триумф. ЦЕРН появился десятью годами ранее. Соответствующая резолюция, выдвинутая И. Раби, была принята на Пятой конференции ЮНЕСКО и предписывала Центру «всячески способствовать учреждению и организации региональных институтов и лабораторий, призванных активизировать международное научное сотрудничество и сделать его более плодотворным»50.