Очарование физики - Глэшоу Ш.Л.
ISBN 5-93972-151-6
Скачать (прямая ссылка):
или «PETRA сейчас работает при 47,6 ГэВ», или «В девяностых Европа точно превратит туннель LEP в большой адронный коллайдер», или «К 1994 году у нас, возможно, появится SSC». Все чаще и чаще об американских достижениях говорят либо в прошедшем времени, либо в будущем условном, тогда как европейцы следуют настоящему изъявительному. Конечно, как ученые, мы должны радоваться блестящим достижениям своих заморских коллег. Мы переживаем лишь из-за того, что если мы откажемся от возможностей, которые SSC предлагает девяностым, то это будет не только потерей для нашей науки, но и гораздо более глобальной проблемой для национальной гордости и уверенности в своей технологии. Когда мы были детьми, Америка была лучшей во многом. И она опять должна стать такой.
Таблица 3. Стандартная модель
Элементарными частицами стандартной модели являются шесть кварков и шесть лептонов. Кварки могут быть трех «цветов»: r,y,b. Частицы взаимодействуют через силы, описываемые в квантовой теории как калибровочно-инвариантные поля, квантами которых являются бозоны со спином 1. Электрослабое взаимодействие переносится фотоном, Z0, W+ и . Сильное (квантово-хромодинамическое) взаимодействие переносится глюонами. Четвертое взаимодействие, тяготение, не входит в стандартную модель. Пятое взаимодействие, которое отвечает за нарушение симметрии остальных, отсутствует в нижеприведенной таблице, поскольку мы ничего о нем не знаем.
Первое поколе- Второе поко- Третье поколе-
ние ление ние
Кварки и с t
d S Ь
Лептоны е H T
Ve Vil Vv
Взаимодействия Переносчики
Электромагнитные Фотоны
Слабые w+,w-,z°
Сильные Глюоны
Чувство долга. Эту мотивацию создания SSC объяснить наиболее сложно, но именно она является движущей силой для специалиста по физике частиц. Вера в основную простоту природы — достаточно необос- 304
SSC: машина девяностых
нованная, уж будьте уверены, — снова и снова приводила к открытиям. Нас поражают невероятные успехи физики двадцатого века и ее огромное положительное (и, к сожалению, иногда отрицательное) влияние на повседневную жизнь. Вселенная удивляет нас самой своей пости-жимостью. Именно в ней мы слышим призыв: поскольку мы родились на непонятной планете, расположенной на краю средней галактики среди сотен миллиардов галактик стареющей Вселенной, наш священный долг — узнать ее глубочайшие секреты настолько хорошо, насколько это возможно. Дельфинов и шимпанзе можно научить повторять произнесенные фразы. Но только люди будут смотреть на звезды и задаваться вопросом, что они такое, как они действуют и почему мы находимся здесь и видим их. Это не поможет нам создать ни улучшенной мышеловки, ни телевизора, который можно носить как часы на запястье, — это всего лишь триумф человеческого воображения. Это лишь потребность знать, что заставляет нас строить более крупный и более совершенный ускоритель и приближаться к пониманию нашей общей матери — Большого взрыва — и его любопытного побочного продукта — материи, из которой состоим все мы.
Наши коллеги осмотрительно заявляют, что специалисты по физике частиц на границе высоких энергий не могут оказать прямого влияния на нашу технологию. Если это окажется действительно так, это будет первый подобный случай в истории науки. Но в чем мы можем быть уверены, говоря о технологиях будущего? Человеческое общество с помощью науки должно обрести лучшую способность справляться с превратностями жизни на Земле, чем это могли делать динозавры. И тем не менее, последние господствовали на Земле в течение 300 миллионов лет. Можно надеяться, что наш вид сумеет продержаться, по крайней мере, не меньше. Сейчас мы не можем аргументированно утверждать, что сегодняшняя чистая физика не станет жизненно важной для технологии отдаленного завтра.
Насколько мы понимаем, SSC — это двойное кольцо, образованное сверхпроводящими магнитами и расположенное в подземном туннеле окружностью 90-180 км (см. рис. 1). В нем будет от четырех до шести областей взаимодействия, где вращающиеся в противоположных направлениях протоны совершают лобовые столкновения для создания в системе центра масс энергии в 40 ТэВ. В январе 1984 года около 150 физиков и инженеров со всех Соединенных Штатов собрались в лаборатории им. Лоуренса в Беркли и к маю того же года создали «Обзор предварительного проекта». Этот документ должен был сузить неопределенности стоимости и плана проекта, а также определить наиболее эффективные темы, к которым должны обратиться исследование и разработки (R&D). SSC: машина девяностых 305
Предварительный проект не стал ничем радикально новым в основной науке по ускорителям. Он является беззастенчиво увеличенным и усовершенствованным вариантом сверхпроводящего Тэватрона, существующего в Лаборатории им. Ферми, который использует как опыт, накопленный в этой лаборатории, так и интенсивные R&D в технологии магнитов, которые сейчас происходят в Брукхейвене, лаборатории им. Ферми, LBL и Техасском центре ускорения частиц. Другими усовершенствованными системами станут управление низкими температурами и компьютерами, причем обе они будут использоваться в беспрецедентном масштабе. Огромный размер SSC показан на рисунке 2.
