средним уровнем дохода, не хватает около 5000 аппаратов. В 35 странах Африки к югу от Сахары в настоящее время нет вообще никакой технологии для лучевой терапии.

Во всем мире заболеваемость раком растет в результате того, что люди живут дольше, и больше всего этот рост приходится на страны с низким и средним уровнем дохода. По оценкам, к 2035 году ежегодно будет диагностироваться рак у примерно 35 миллионов человек, и 65–70 % процентов всех случаев – в странах с низким и средним уровнем дохода. Применяются огромные усилия по искоренению других заболеваний и увеличению продолжительности жизни, однако вероятность того, что у человека будет диагностирован рак, повышается с возрастом. Медицинские учреждения достаточно продвинуты во многих странах, чтобы диагностировать онкологию, а доступность образования гарантирует то, что люди достаточно хорошо знают признаки рака, чтобы вовремя обратиться к врачу.

К 2035 году потребуется дополнительно 12 600 аппаратов, а также десятки тысяч онкологов, радиологов, медицинских физиков и других специалистов. Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) проводит огромную работу для решения этой проблемы, но растущая потребность в оборудовании опережает темпы производства и ввода в эксплуатацию новых установок для лучевой терапии.

В 2016 году в ЦЕРНе было созвано совещание для обсуждения этого оборудования, в котором приняли участие международные эксперты в области ускорителей и глобального здравоохранения, а также врачи из Нигерии, Ботсваны, Ганы, Танзании, Зимбабве и других стран Африки к югу от Сахары. Эксперты провели три дня, слушая и задавая вопросы, пытаясь понять, что не так и что необходимо изменить. Я была одним из таких экспертов, и как только мои глаза открылись на столь глобальную проблему, закрыть их уже было нельзя.

Даже если больница может позволить себе необходимую аппаратуру, на техническое обслуживание за год уйдет примерно столько же, сколько на выплату зарплаты двадцати пяти штатным инженерам. Доставка запасных частей занимает много времени, и даже тогда они могут застрять на таможне на месяцы. Каждый день простоя ускорителя означает, что около 50 тысяч пациентов остаются без лечения. Это самые распространенные ускорители частиц в мире, но мы поняли, что они предназначены для стран с высоким уровнем дохода, стабильным энергоснабжением, армией высококвалифицированных инженеров и мощными системами здравоохранения.

Участники этой встречи объединились в новое сотрудничество STELLA – «Умные технологии для продления жизни с помощью линейных ускорителей» (от англ. Smart Technologies to Extend Lives with Linear Accelerators). Существует множество аспектов этой проблемы, которые необходимо решить, включая образование, глобальное развитие, системы здравоохранения и технологии. Используя модели сотрудничества, лежащие в основе Большой науки, мы стремимся решить данную проблему, и наш первый этап – разработка более подходящего LINAC для этих условий – идет полным ходом[243].

Линейные ускорители нашли свое применение и за пределами медицины. Существуют тысячи небольших ускорителей, используемых в системах сканирования в портах и на границах и позволяющих таможенникам делать снимки содержимого грузовиков и грузовых контейнеров для поиска контрабанды. Высокоэнергетические рентгеновские лучи, производимые линейными ускорителями, могут проходить сквозь куда большие объекты – стандартные рентгеновские трубки на это неспособны.

Ускорители электронов используются для стерилизации медицинских изделий, некоторых опасных почтовых отправлений и даже для удаления потенциальных патогенов из определенных продуктов, включая травы. Способов применения становится только больше. В Южной Корее используются небольшие линейные ускорители для очистки вредных выбросов электростанций и промышленных сточных вод без использования агрессивных химикатов. Как бы нелогично это ни звучало, но ускорители частиц вполне могут быть одним из самых экологически чистых инструментов, которые у нас есть, – они даже используются для производства более дешевых солнечных панелей[244]. Рынок такого рода ускорителей в настоящее время составляет около 5 млрд долл. в год и продолжает расти.

Продолжается разработка магнетронов, клистронов и линейных ускорителей как в промышленности, так и в университетских лабораториях, и обычно эта работа проходит в сотрудничестве между ними. Технологии становятся все меньше, дешевле, надежнее и энергоэффективнее. В настоящее время ускорительные технологии для физики элементарных частиц разрабатываются совместно с их приложениями в медицине и промышленности, отчасти потому, что процесс индустриализации может помочь снизить затраты на крупные проекты, как это было при поиске кварков.

Сегодня на конференциях, посвященным новым видам лучевой терапии, которые могут сократить время лечения рака с минут до секунд и от 25 сеансов лечения до всего одного или двух, можно увидеть полным-полно физиков ускорителей[245]. Физики, которые работают вместе с коллегами-медиками над изобретением этих технологий следующего поколения, – это те же самые ученые, которые проводят эксперименты по физике элементарных частиц. Им нравится иметь возможность оказывать непосредственное влияние на реальный мир, при этом никогда не останавливаться в поисках ответов на важные вопросы о Вселенной.

Но все это придет гораздо позже. В конце 1960-х годов началась новая эра открытий. Первые шаги на Луне шли рука об руку с прорывными исследованиями мельчайших составляющих материи. После открытия кварков физики всего мира продолжали революционизировать физику элементарных частиц. Между 1974 и 1977 годами эксперименты в SLAC с использованием кольца электрон-позитронного коллайдера под названием SPEAR предоставили доказательства существования тау-лептона – более тяжелой версии электрона и мюона, – указывающие на то, что может существовать третье поколение частиц. Если это окажется правдой, может быть еще больше кварков. Казалось, не будет конца тайнам, которые порождал субатомный мир.

Глава 11

Тэватрон: третье поколение частиц

Мы впервые встретились с Робертом Ратбуном «Бобом» Уилсоном в Беркли в середине 1940-х годов, когда он предложил идею протонной терапии. К концу 1960-х годов он уже оставил свое звание протеже Эрнеста Лоуренса и сам стал лидером. Уилсон был физиком нового типа, своего рода мастером на все руки – одновременно провидцем, инженером, сборщиком средств и предпринимателем. К тому же он оказался талантливым поэтом, скульптором и оратором и со временем научился сочетать творчество и науку, учредив ведущую в мире лабораторию. Но сначала он должен был получить одобрение на финансирование ее строительства.

В апреле 1969 года Уилсон предстал перед Конгрессом США с просьбой выделить 250 млн долл. на строительство самого амбициозного ускорительного проекта Соединенных Штатов. Дни, когда физики легко получали финансирование, закончились, и Уилсону пришлось конкурировать с другими проектами, просящими государственных денег: от космических миссий NASA до огромных расходов на корабли, самолеты и оружие для обороны. Не успел Уилсон начать, как сенатор Джон Пасторе указал на экспериментальность предлагаемого проекта. Они даже не знали, что смогут в итоге обнаружить! Как можно пойти на столь дорогостоящее и рискованное предложение?

Задуманный ускоритель, сказал Уилсон, поможет найти