Чтение онлайн

В основу постройки крупнейшего в мире ускорителя 60-х годов — Серпуховского —

были положены идеи В.И.Векслера.

Пучок протонов, разогнанный в этом исполинском ускорителе, достиг энергии 76 ГэВ

(миллиардов электрон-вольт!). Под стать этой грандиозной энергии и сам

ускоритель.

Новый синхротрон стал базой нового физического института, размещенного в

Серпухове, — Института физики высоких энергий (ИФВЭ). Здесь были получены

важнейшие научные результаты: открыт новый в физике высоких энергий тип

симметрии — масштабная инвариантность, положенная теперь в основу теории сильных

взаимодействий на малых расстояниях с участием кварков — так называемой

квантовой хромодинамики.

В Серпухове открыт и новый физический эффект сложной природы, описывающий

поведение сталкивающихся частиц, — "серпуховский эффект".

Ученые США не остались в долгу и начали строить свой, еще более мощный

ускоритель. В этом, может быть, сыграл свою роль "эффект подстегивания", о

котором остроумно рассказывал академик Л.А.Арцимович:

"Делегация ученых великой державы А, возвращаясь после поездки в великую державу

Б, докладывает:

— По богатству идей, глубине понимания научных проблем и квалификации научных

кадров мы не только не уступаем нашим зарубежным коллегам, но даже стоим впереди

них. Однако там не пожалели денег, и они смогли построить новую замечательную

установку X, и если мы немедленно не начнем строить уже давно задуманную нами

установку Y, то почти сразу же окажемся в жалком и отчаянном положении.

Вслед за этим делегация державы Б возвращается из державы А и декларирует:

— Мы, конечно, в идейном отношении гораздо выше их, но нельзя ждать ни одного

часа более. Они уже приступают к строительству установки Y, и если мы прозеваем,

то через несколько лет нам стыдно будет показаться на любой научной конференции.

Поэтому надо немедленно строить установку, которая во столько же раз мощнее

установки Y, во сколько последняя превосходит нашу старую машину X. И так

далее…"

Для создания жесткой фокусировки в серпуховском и подобных ему ускорителях

поставлены друг за другом секции магнитов с разным направлением спада поля; если

в первом магните поле спадает по направлению к внешнему радиусу (вертикальная

фокусировка), то в следующем магните оно спадает к центру, уменьшая сечение

пучка в горизонтальном направлении. В результате сечение пучка и, следовательно,

размеры рабочей зоны магнита становятся меньше, что позволяет увеличить энергию

частиц без существенного утяжеления магнита.

Принцип жесткой фокусировки стал широко применяться не только в ускорителях.

Например, для фокусировки пучка и подачи его к столу экспериментатора широко

используются поворотные магниты и квадрупольные линзы, работающие на этом

принципе.

Создание ускорителей с жесткой фокусировкой позволит увеличить энергию

получаемых частиц при снижении массы магнитной системы. Однако и в этом случае

строительство синхротрона будет под силу лишь экономически мощным государствам.

Решение вопроса о строительстве такой машины возможно только в государственном

масштабе, как, например, вопрос о строительстве нового города. Сравнение с

городом здесь не случайно — рядом с ускорителем неминуемо вырастет научный центр

с целым городом ученых, технического персонала и т. п.

Один из таких новых городов вырос недавно в Батавии, в США. Там построен

крупнейший в мире ускоритель на 500 ГэВ.

Неудивительно, что идея нового ускорителя родилась в Радиационной лаборатории

имени Лоуренса, где был построен и первый циклотрон, и "Беватрон" 1954 г.

Предварительный эскизный проект синхротрона на 200 ГэВ был разработан

инженерами-физиками в Беркли еще в 60-годах, когда определялось направление

следующего этапа работ США в области физики высоких энергий. Несмотря на успехи

ускорительной техники, обнадеживающие результаты экспериментов на крупных

ускорителях, ряд коренных вопросов строения материи продолжает волновать

неутоленное воображение ученых. Все эти вопросы "прекрасного, но все еще

загадочного мира", возможно, могли бы быть решены в процессе экспериментов с

соударениями частиц, еще более энергичных, чем те, которые получаются с помощью

наиболее мощных синхротронов, включая даже Серпуховский. Кроме того, путешествие

в мир столь экзотических энергий могло бы привести к весьма неожиданным

открытиям. Настойчивость физиков привела к тому, что конгресс США одобрил в

1967 г. ассигнования в 250 млн. дол. на постройку "малого варианта" нового

ускорителя ("большой вариант" стоил бы 350 млн. дол.). Из 125 мест, предложенных

для постройки ускорителя, была выбрана плоская местность Кун-Холлоу вблизи

Батавии в штате Иллинойс площадью 10 квадратных миль. Для постройки и

эксплуатации будущего ускорителя была создана Исследовательская ассоциация

университетов. Так возникла база для будущей Национальной ускорительной

лаборатории США, директором которой был назначен Роберт Вильсон. Это он

вспоследствии рассказывал о драматических событиях постройки уникального

ускорителя.

Получив 250 млн. дол., Вильсон и его новые сотрудники решили сделать ускоритель

не на 200 ГэВ, как было запланировано, а сразу на 500 ГэВ. Отважные участники

встречи 15 июня 1967 г. на месте постройки будущей машины решили построить

ускоритель всего за пять лет (в этот день они не знали хотя бы приблизительно

даже диаметра будущего ускорителя).

Вообще говоря, диаметр ускорителя для получения большей энергии целесообразно