дуализме. Он знал, что космические лучи непрерывно бомбардируют нас и что облачная камера Вильсона помогла их увидеть, хотя в то время Лоуренс не особенно интересовался детекторами.

Пока многие ученые занимались космическими лучами, Лоуренса, казалось, волновала только возможность контролировать высокоэнергетические частицы в лаборатории. Он не был удовлетворен предпринимаемыми попытками. Его старый школьный друг Мерл Тьюв пытался приручить напряжение в 1 МВ, но Лоуренс хотел знать, куда пойдут исследования после достижения 1 МВ. У него была целая карьера впереди, он не хотел вступать на путь, который закончится всего через несколько лет. Лоуренсу казалось, что в идее использования высоких напряжений для ускорения частиц кроется фундаментальный недостаток. Даже если бы они могли создать полезное напряжение в миллион вольт, они все равно не смогли бы получить частицы с энергией выше 5 МэВ, испускаемые из природных источников (таких как радий), поскольку высокое напряжение преобразуется непосредственно в энергию частиц. Миллион вольт может дать миллион эВ (1 МэВ), но никак не 5 Мэ В. Если тайны атома и должны когда-то раскрыться в лаборатории, то кто-то должен придумать практический метод достижения высоких энергий, десятков или сотен МэВ, без соответствующих высоких напряжений.

В 1929 году Лоуренс поздно вечером читал журналы в библиотеке Калифорнийского университета. По наитию он взял журнал по электротехнике, написанный на немецком языке, и пролистал его, пока не наткнулся на несколько диаграмм и уравнений в статье норвежца по имени Рольф Видероэ. Лоуренс не говорил по-немецки, но идея была достаточно ясна и так.

Сам Лоуренс позже писал, что эта идея настолько проста, что даже дети могли понять ее интуитивно. Когда вы сидите на качелях, есть два способа повыше раскачаться. Вы можете взмыть в воздух одним мощным толчком, либо сделать серию небольших толчков в нужное время, наращивая амплитуду колебаний с помощью принципа резонанса. В уже существующих идеях для ускорителей использовался первый подход, но Лоуренс понял, что предпочтительнее второй способ. Вместо того чтобы единоразово использовать очень высокое напряжение для ускорения частиц, диаграммы Видероэ предполагали подачу осциллирующего напряжения на ряд металлических трубок, выстроенных друг за другом, но с промежутками между ними. Напряжение на трубках будет колебаться от положительного к отрицательному и обратно несколько миллионов раз в секунду при достаточно скромном напряжении. Частицы проходят через середину металлических трубок, как через водопроводную трубу, и только в промежутках между трубками частица сталкивается с напряжением[145]. Если правильно все рассчитать, частицы будут получать небольшой толчок в каждом промежутке, точно так же, как при каждом небольшом толчке на качелях. Для нескольких трубок, питаемых от одного и того же осциллирующего источника, потребуется лишь небольшое напряжение, но общая энергия, получаемая с помощью этих трубок, может быть очень высокой.

Идея Видероэ была хорошей – за исключением одного фундаментального недостатка: чтобы достичь высоких энергий, линия трубок должна быть невероятно длинной. Но что, если вместо длинного ряда трубок запустить частицы по кругу и повторно использовать один и тот же ускоряющий промежуток? Лоуренс мог бы использовать концепцию резонансного ускорения для создания, как он это называл, протонной карусели.

Спеша проверить, сработает ли его идея, Лоуренс схватил бумажную салфетку и начал записывать уравнения. Он знал, что сможет изогнуть направление движения частиц, используя магнитное поле и давно известный факт, что сила магнита может толкать частицы под прямым углом к направлению их движения. С каждым оборотом частицы набирали бы немного энергии, вращаясь по спирали во все более крупных кругах, поскольку они двигаются быстрее. Работая над уравнениями, Лоуренс понял, что бóльшая скорость частиц на каждом бóльшем круге будет точно компенсировать более длинный путь, по которому они должны пройти, поэтому время, необходимое для возвращения к промежутку между трубками, будет оставаться одинаковым на каждом повороте. А значит, он может использовать напряжение, которое колебалось бы с постоянной частотой, что было бы легко спроектировать. Это было слишком хорошо, чтобы быть правдой.

Он помчался в факультетский клуб и попросил первого попавшегося математика, Дональда Шейна, быстро проверить его расчеты. Шейн подтвердил, что математика верна, затем посмотрел на Лоуренса и спросил: «Но что вы собираетесь с этим делать?»[146]. «Бомбардировать и расщеплять атомы!» – ответил Лоуренс.

Это была такая простая и элегантная идея, что Лоуренс удивился, почему она никому не приходила в голову. Несмотря на нетерпение, он не сразу начал осуществлять свой замысел, так как уже спланировал путешествие по стране. Он поехал в Вашингтон на собрание Физического общества, затем в Бостон, чтобы повидаться со своим братом Джоном, и в компанию General Electric в Скенектади, штат Нью-Йорк, где обещал провести два месяца. По пути он выступал с докладами и обедал со многими ведущими физиками, включая Роберта Милликена. Куда бы он ни пошел, он рассказывал о своей идее любому, кто только слушал.

Многие находили причины, по которой его идея не сработает. Говорили, например, что в таком устройстве невозможно сфокусировать частицы, поэтому они не смогут атаковать что-то такое маленькое, как атомное ядро. Также говорили, что частицы не станут следовать спиралевидной траектории или будут отлетать вертикально, врезаться в камеру и теряться. Возникали вопросы и касательно того, как Лоуренс будет извлекать частицы из машины, хотя на этот счет у него уже были некоторые идеи. Даже его старый друг Мерл Тьюв выразил сомнения, в то время как Лоуренс, в свою очередь, скептически отнесся к попыткам Тьюва ускорить частицы при помощи катушки Теслы. Но к тому времени, когда Лоуренс вернулся в Калифорнию, он был готов испытать свою идею.

Первый аспирант Лоуренса в Калифорнийском университете, Нильс Эдлефсен, был на шесть лет старше Лоуренса и только что закончил свою диссертацию. Шел 1930 год, и Эдлефсен еще не решил, какой работой займется после получения ученой степени, так что у него оказалось немного свободного времени. Эдлефсен хотел сосредоточиться на теоретической работе и подготовке к экзаменам, но у Лоуренса были другие соображения. Он настаивал на том, что его радикально новая идея ускорителя частиц гораздо интереснее изучения теории и он не видит никаких причин, по которым она не сработает. Эдлефсен тоже не видел в ней ничего плохого и, проучившись еще две недели, в конце концов сдался и согласился попробовать. «Хорошо! – сказал Лоуренс. – Приступим к работе. Вы сразу же придумаете то, что нам нужно»[147].

Весной 1930 года Эдлефсен приступил к работе со стеклянной колбой размером с флакон духов, которую он выравнивал и покрывал серебром. Он осторожно соскреб узкую полоску серебра посередине, оставив две