годы никто не знал, удастся ли идентифицировать следы электронов среди сотен других частиц, образующихся при столкновениях. Поэтому на сей раз Мишель решил сделать ставку на мюоны. Будучи тяжелее электронов, мюоны меньше взаимодействуют с веществом и могут проходить сквозь его слои толщиной в десятки метров.
В середине CMS расположен один гигантский цилиндрический магнит, внутри которого находятся и трековая система, и калориметры, организованные в виде слоев пластин различных материалов, способных поглощать менее проникающие частицы. А снаружи этот магнит одет слоем железа, образующим ярмо магнита с чередующимися мюонными камерами: их задача в том, чтобы реконструировать траекторию мюонов – единственных заряженных частиц, которым удалось вылететь наружу.
Образующиеся при столкновении мюоны с большой поперечной энергией, то есть движущиеся перпендикулярно оси столкновений, оставят следы в пиксельном детекторе внутри трековой камеры, пройдут через калориметры, никак с ними не провзаимодействовав, и вновь зарегистрируются специализированными детекторами за пределами магнита. Калориметры поглотят все остальные частицы, а мюоны однозначно идентифицируются, когда следы во внутреннем трековом детекторе будут ассоциированы с траекториями, реконструированными в мюонных камерах.
Такая вот схема – архетипический детектор, мечта любого физика-экспериментатора.
Момент выбора
В начале 1990‑х годов сложились четыре протоколлаборации LHC. Кроме CMS, тут был еще эксперимент L3p, тоже основанный на использовании большого центрального соленоида, который использовался в эксперименте L3 на LEP; остальные два эксперимента, EAGLE и ASCOT, основаны на тороидальном магнитном поле, свернутом как бублик, что принципиально отличает его от цилиндрической геометрии CMS. EAGLE разрабатывала группа исследователей под руководством Петера Йенни[26], швейцарского физика, который участвовал в эксперименте UA2, – неудачливом конкуренте Руббиа во время открытия W– и Z-бозонов. Проигрыш потряс членов команды, и они поклялись себе, что такое никогда больше не повторится.
Во время работы над UA2 Петер познакомился с молодой итальянкой, сотрудницей миланского Национального института ядерной физики. Она прекрасно разбиралась как в теоретической физике, так и в разработке новых детекторов. Миланская группа трудилась над созданием прототипа новой разновидности калориметров для электронов и фотонов, который мог бы использоваться в новом ускорителе, обсуждаемом в ЦЕРН. В нашем мире, где до сих пор доминирует мужской пол, эта молодая исследовательница, любительница живописи и музыки, отличающаяся мягкими манерами, пользуется огромным уважением. Она точна и авторитетна, и, когда говорит, все слушают ее молча. Если речь идет о физике, она всегда доходит до сути и никогда не тушуется перед проблемами. В общем, Петер нимало не колебался и сразу пригласил Фабиолу Джанотти присоединиться к сложным исследованиям нового детектора.
Из четырех экспериментов, предложенных для LHC, одобрены были только два. Заключение генерального директора ЦЕРН прозвучало веско и безапелляционно, но в нем содержался завуалированный компромисс: “Почему бы вам не попытаться свести все свои предложения к двум? В одном эксперименте будет использоваться геометрия соленоида, а в другом – геометрия тороида?” Последовали встречи и обсуждения между CMS и L3p с одной стороны и ASCOT и EAGLE – с другой.
Эксперимент L3p возглавлял Сэм Тинг[27], главный герой “ноябрьской революции”[28]. Во время нашей первой встречи я очень волновался. Новость о его открытии облетела весь мир, когда я только работал над диссертацией. Тинг смог зарегистрировать очарованный кварк (добавив, таким образом, четвертый к трем уже известным) – совершенно новую форму материи, и это вызвало в физике высоких энергий настоящую бурю. Нобелевскую премию за свое открытие он разделил в 1976 году с Бертом Рихтером.
И вот передо мной одна из самых легендарных личностей физики второй половины XX века. Первое, что я обнаруживаю в этом гении, – до крайности скверный нрав. Тинг агрессивен, высокомерен и взирает на Мишеля с нескрываемым презрением. Он готов объединить свои усилия с CMS, он сулит множество даров (деньги, специалисты, поддержка многих американских институтов), но при этом решительно настаивает на изменении основной идеи нашего эксперимента – той простой выдающейся конструкции, которая меня сразу же очаровала. Он обещает моря и горы, но хочет, чтобы все было иначе. С научной точки зрения аргументы Тинга не очень состоятельны, однако он явно желает быть тут главным. Все ясно: он, великий нобелиат, так и быть, согласен руководить стайкой неразумных подростков. И когда я вижу, как Мишель, нимало не смутившись, спокойно отвечает, что в таком случае и говорить не о чем, что при такой постановке вопроса CMS сохранит за собой свою независимость, я тут же понимаю, что свой эксперимент я уже выбрал.
И вот итог: L3p и CMS пошли на конкурс независимо, а EAGLE и ASCOT слились, образовав ATLAS (по первым буквам, плюс одна последняя, от A Toroidal Lhc ApparatuS, то есть “тороидальный аппарат Большого адронного коллайдера”). Когда в 1993 году, к удивлению многих, L3p был отвергнут, а ATLAS и CMS одобрены, всем стало ясно, что бывают случаи, когда даже ради политической целесообразности идти на компромисс не стоит. Нас, членов команды CMS, переполнял энтузиазм, но при этом мы твердо знали: по‑настоящему трудная игра только начинается.
Во многих отношениях наша судьба уже предрешена. ATLAS, родившийся из слияния двух экспериментов, навсегда останется и богаче нас, и мощнее, так сказать, в политическом отношении. Но у него есть своя ахиллесова пята: дабы угодить всем вошедшим в него группам, ATLAS вынужденно вместил в себя слишком много трудносовместимых технологий. Он рискует уподобиться слону – могучему, но неповоротливому. CMS как детектор понятнее, и новые сигналы должны идентифицироваться на нем быстрее; но технологии, предлагаемые для этого, настолько футуристичны, что заставить их работать будет совсем не просто.
Гипермиксер
Стоит только эксперименту быть официально утвержденным, как запускаются самые инфернальные механизмы. ЦЕРН тут же создал комитет из групп экспертов, который принялся контролировать происходящее. Ты должен предоставить детальное объяснение про все на свете и подробно спланировать свои будущие действия, составив бесконечный перечень подлежащих достижению промежуточных целей. А в основе всего – неистовый поиск новых сотрудников и завязывание контактов с самыми передовыми компаниями; темп исследований и разработок должен стать бешеным.
Мы словно бы оказались на гигантской карусели, которая крутится с дикой скоростью, или на американских (они же русские) горках, которые сначала затаскивают тебя в стратосферу, а потом обрушивают в глубочайшую из бездн.
Для нас это были годы, полные осмысленной самоотдачи. Мы неделями не вылезали из лаборатории, чтобы запустить очередной “невозможный” агрегат, который мы спроектировали и на создание которого запросили финансирование… но затем нам все равно приходилось “идти по миру” в поисках новых контактов, чтобы уже с их помощью
