Телескоп во льдах. Как на Южном полюсе рождалась новая астрономия
Шрифт:
Хотя у нас по понятным причинам нет доказательств того, что осьминоги обязательно создадут проблемы, хорошо известно, что многие морские создания выделяют свет в результате процесса, известного под названием биолюминесценции. Это явление заслуживало тщательного изучения, поскольку оно могло создавать помехи для черенковского детектора. На следующем семинаре DUMAND один специалист по морским беспозвоночным осветил эту проблему в докладе под названием «Змеи в астрофизическом Эдеме»219.
По итогам голосования на семинаре в Беллингхэме Фред Рейнес и Джон Лёрнд получили должности председателя и вице-председателя формального руководящего комитета DUMAND. После этого Рейнес начал приглашать к сотрудничеству других ученых, в том числе Дейва Клайна, считавшего, что его пригласили из-за его познаний в нейтрино, которые он приобрел в ходе эксперимента E 1A. Коллеги Дейва по CCFMR Уго Камерини и Боб Марч не могли отказаться от искушения присоединиться к этой безумной затее, вследствие чего Висконсинский университет стал одним из основных учреждений в составе проекта DUMAND.
Рейнес пригласил Артура Робертса, которого можно было бы в определенном смысле назвать «научным дедушкой» Джона Лёрнда, поскольку он был научным руководителем у Говарда Дэвиса, руководителя самого Лёрнда. Экскурс в физику космических лучей мог стать кульминацией долгой и полной заслуг карьеры Робертса, а его исследования в рамках DUMAND – его последней научной работой220. Как и Рейнес, Робертс в молодости должен был сделать выбор между физикой и музыкой (в его случае – фортепиано), и на протяжении всей своей карьеры он писал сатирические песни в стиле Тома Лерера на темы физики и научной жизни221. Важно было и то, что он знал столько же песен Гилберта и Салливана, что и Рейнес, потому они могли петь дуэтом в перерывах.
Еще одним участником, идеально вписавшимся в компанию, стал Дэвид Шрамм, заслуженный физик и космолог из Чикагского университета. О нем говорили, что он относится к науке так же, как к своему любимому виду спорта – рестлингу. У Шрамма были рыжие волосы и рост больше 190 см. Как-то раз он чуть не попал в состав олимпийской сборной. В течение многих лет, пока у него не начали побаливать колени, он занимался рестлингом в составе команды «Чикаго Буллз». Рассказывают, что, когда он был аспирантом и кто-то заметил, что тема его диссертации может показаться слишком рискованной и спорной, он провел на своем собеседнике удушающий прием «по всей науке»222.
Поняв, что успех или неудача проекта полностью зависят от возможностей глубоководной инженерии, Рейнес пригласил для решения соответствующих задач Говарда Блада, директора Центра военно-морских и океанских систем, расположенного в Сан-Диего. Это было стратегически верным важным шагом, поскольку у центра Блада имелось отделение на Гавайях, а когда эксперты-океанологи из Беллингхэма всерьез занялись поисками площадки на глубине около пяти километров с чистой водой и необходимыми коммуникациями на ближайшем берегу, они обратили внимание на два места именно на Гавайских островах.
Одной из самых странных личностей, подключившихся к работе DUMAND, был некто Питер Котцер. Он руководил семинаром в Беллингхэме и редактировал его протоколы223. Лёрнд убежден, что этот человек работал на ЦРУ. Правда это или нет, но он действительно, довольно долго и не особенно скрывая это, работал над применением научных идей в военных целях. В годы холодной войны военные пристально следили за наукой, и Котцер к тому времени уже три года занимался проектом UNCLE (Undersea Cosmic Lepton Experiment – подводный эксперимент с космическими лептонами)224, в сотрудничестве с «Фермилаб» и Военно-морской исследовательской лабораторией в Вашингтоне.
Это была эра ядерного сдерживания, известного как доктрина «взаимного гарантированного уничтожения». Советский Союз и США достигли ядерного паритета, и было выдвинуто предположение, что ни одна из стран не сможет уничтожить другую, не будучи уничтоженной в ответ, и последний удар в этом противостоянии должны были нанести атомные подводные лодки, вооруженные межконтинентальными баллистическими ракетами с ядерными боеголовками. Считалось, что, даже если страна сможет разрушить все наземное или воздушное ядерное оружие противника, подводные лодки все же смогут всплыть на поверхность – где бы они ни находились – и нанести удар возмездия (если только успеют получить необходимый приказ). Поэтому обе стороны работали над сложной проблемой связи с подводными лодками, находящимися на огромных расстояниях и на больших глубинах.
Программа UNCLE представляла собой технико-экономическое обоснование для связи с подводными лодками на основе нейтрино225. Хотите верьте, хотите нет, но идея состояла в том, чтобы снабдить подводные лодки черенковскими детекторами и использовать ускоритель частиц для отправки импульсов, состоявших из нейтрино и, по всей видимости, зашифрованных азбукой Морзе. Разумеется, огромное преимущество нейтрино состоит в том, что они способны проникать сквозь любую поверхность, а значит, импульсы могли направляться по прямой на подводную лодку, вне зависимости от ее местонахождения в мировом океане. Радиосвязь в этом случае не подходила, поскольку радиоволны обычных частот не могут проникать сквозь большую толщу воды или земли; на это способны лишь колебания с очень низкими частотами, а для их передачи потребовалась бы очень длинная антенна, находящаяся при этом под землей (впрочем, военные работали и над этой технологией).
Подобным странным занятиям ученые активно предавались в шестидесятые и семидесятые годы. Судя по всему, в них принимал участие даже Клайд Кован, былой коллега Фреда Рейнеса. Он переехал из Лос-Аламоса в Католический университет Америки в Вашингтоне, округ Колумбия, и там принялся сотрудничать с учеными из Военно-морской исследовательской лаборатории (несколько из которых опубликовали работу на тему «Телекоммуникации на основе пучков нейтрино» в журнале Science в 1977 году226). По словам Кристиана Шпиринга, который впоследствии возглавил немецкий контингент в проектах AMANDA и IceCube, советские ученые также интересовались этим вопросом. Идея не получила развития, поскольку для получения сигнала подводные лодки должны были выпускать огромные и неуклюжие «крылья» с оптическими детекторами. К чести людей, принимавших решения от имени ВМФ США, они достаточно быстро отказались от этой идеи. Дейв Клайн вспоминает, как однажды отправился на встречу в Вашингтон, чтобы обсудить вопросы финансирования DUMAND с «важным адмиралом из ВМФ». Он сидел рядом с адмиралом и поэтому услышал, как в момент, когда в комнату вошел Фред Рейнес, тот повернулся к своему помощнику и проворчал: «Надеюсь, это не похоже на идиотскую идею Котцера» (адмирал имел в виду идею UNCLE). К несчастью, военные моряки не заинтересовались проектом DUMAND, поскольку инструмент должен был располагаться слишком глубоко. Подводные лодки в то время имели рабочую глубину погружения всего лишь около 250 метров.
Важность программы DUMAND сложно переоценить. Поначалу все идеи, связанные с ней, были масштабными и смелыми, как и сам Дейв Шрамм. В течение первых пяти лет проект выживал только благодаря материнской заботе небольшой группы первопроходцев. Единственным, кто был сосредоточен исключительно на этом проекте, был Артур Робертс, получавший финансовую поддержку от Роберта Уилсона, «ковбоя» из Вайоминга, управлявшего лабораторией «Фермилаб». Другие участники жили на гранты от других проектов, таких как E 1A, и развивали DUMAND в свободное время. Хотя это название позднее было присвоено вполне конкретному инструменту, DUMAND был и, по сути, остается концепцией, объединяющей подводную и подземную нейтринную астрономию во всех ее формах227. Будет вполне справедливым сказать, что практически любое достижение в области нейтринной астрономии за последние четыре десятилетия так или иначе плод именно этой концепции. Ученые даже подумывали об использовании полярного льда в качестве рабочей среды проекта, однако отказались от этой идеи, поскольку понимали, что не смогут справиться с логистикой в полярных регионах – единственных местах на Земле, где ледяной покров обладает достаточной толщиной, чтобы не пропускать космические лучи. Много лет спустя даже те из участников IceCube, кто слышал о DUMAND совсем немногое, отдают этому проекту должное. Боб Морс отмечает, что влияние DUMAND было настолько велико, что при разработке AMANDA ученые даже скопировали некоторые ошибки предшественника!
Артур Робертс представил первые идеи по разработке проекта на международной конференции по вопросам нейтрино в немецком городе Ахен в июне 1976 года228. Ученые создали три фундаментальные концепции и наделили их мифологическими названиями: UNDINE (UNderwater Detection of Interstellar Neutrino Emission – «подводное детектирование межзвездного нейтринного излучения»)229, ATHENE (ATmospheric High Energy Neutrino Experiment – «эксперимент с атмосферными высокоэнергетическими нейтрино») и UNICORN (UNderwater Interstellar Cosmic-Ray Neutrinos – «подводные межзвездные нейтрино из космических лучей»).