истории, как она могла производить подробные вычисления прямо на коленке, решая трудности по мере их появления. Ее команда была не менее изобретательна. После сварки ускорителя они обнаружили, что в вакуумной трубе оставались небольшие кусочки металлического мусора, которые могли сбить протоны с пути, вызвать радиацию или повредить машину. Уже не зная, что делать, один инженер обучил хорька по имени Фелиция протягивать веревку через трубку, к веревке он затем прикреплял чистящий тампон и протягивал веревку обратно, удаляя мусор[251]. Это сработало, но впереди поджидало еще больше неприятностей.

В 1971 году ситуация достигла апогея, после того как команда привела в действие 1014 магнитов и обнаружила, что не менее 350 из них вышли из строя. Этот «магнитный кризис» стоил им по меньшей мере шести месяцев и двух миллионов долларов, и даже по сей день не совсем ясно, что пошло не так. Но, похоже, в основном виноваты тонкая эпоксидная изоляция и проблемы с конденсацией. Несмотря на все трудности, в марте 1972 года, протонный пучок наконец начал циркулировать по окружности «Главного кольца» длиной 6,28 км, и вскоре команда побила мировой рекорд по энергии протонного пучка.

Затем Эдвардс взяла на себя решение другой проблемы: как заставить протонный пучок покинуть машину. Нужно было сохранить по крайней мере 98 % луча, иначе повышается риск возникновения радиации и разрушения компонентов. Принятое решение[252] заключалось в точной настройке машины таким образом, чтобы луч отклонялся очень близко к краю трубы в трех местах, где команда установила электростатические перегородки – металлические полосы, удерживаемые под очень высоким напряжением, – которые обеспечивали достаточную силу, чтобы вытянуть луч из машины.

К 1974 году все заработало и все три экспериментальные области могли принимать луч в одно и то же время. Энергия «Главного кольца» была увеличена с 200 ГэВ до 400 ГэВ в 1975 году, а затем – до 500 Гэ В. Каждая точка выхода луча из кольца была разделена еще на три части, обеспечив в общей сложности девять лучей от одного ускорителя. Когда машина была готова к использованию, можно было сосредоточить внимание на экспериментах.

В основном эксперименты сосредотачивались на нейтрино, мезонах и протонах соответственно. По большей части эксперименты разрабатывались и проводились университетскими учеными, а не собственными сотрудниками лаборатории. Отчасти это было связано с бережливостью Уилсона. Чтобы сэкономить, он решил, что экспериментаторы будут отвечать за свои собственные участки, и им просто предоставят «яму» – буквально яму с земляным полом, вырытую в земле для защиты от радиации, – в комплекте со стенами из гофрированного железа и крышей. Очевидно, что эстетический план Уилсона не распространялся на удобство пользователя. Университетские ученые чувствовали несправедливое отношение к себе, поскольку условия работы в Фермилабе были куда суровее в отличие от сравнительно шикарных лабораторий SLAC или ЦЕРН[253].

Несмотря на крайнюю некомфортность экспериментальных ям, Уилсон знал, что создает самый высокоэнергетический пучок в мире и физики будут стучать в его двери. И, конечно же, тут он не ошибся. К 1976 году лаборатория получила предложения от более чем 120 исследовательских центров, включая сотрудников из Канады, Европы и Азии. Более половины из 500 предложенных экспериментов были одобрены, и к 1978 году многие из них были завершены. Одним из первых экспериментаторов был харизматичный физик из Колумбийского университета Леон Ледерман.

С момента основания Фермилаба Ледерман был защитником и сторонником этой лаборатории. Он соответствовал представлению Уилсона об идеальном экспериментаторе – амбициозном, но готовом адаптироваться. Там, где Уилсон был ковбоем, Ледерман был городским пройдохой. Родившийся в Нью-Йорке в семье украинско-еврейских иммигрантов, в колледже он выбрал физику, когда друг убедил его в ее великолепии за долгим вечерним пивом. Он научился выбирать важные физические проблемы, что привело его к совместному открытию мюонного нейтрино в 1962 году. С этого начались его эксперименты в Фермилабе.

Ледерман и другие знали о двух существующих поколениях частиц, которые можно было бы сгруппировать в лептоны, состоящие из электрона и его более тяжелого родственника мюона, вместе с электронным нейтрино и мюонным нейтрино. И о поколениях кварков: первое поколение состоит из верхних и нижних кварков, и потому казалось разумным, что у странного кварка тоже должен быть свой «партнер», названный очарованным кварком, которые вместе составят второе поколение. Такое предложение было выдвинуто теоретиками в 1970 году и первоначально мотивировано эстетическими соображениями. Но в дальнейшем это помогло решить некоторые технические проблемы в уравнениях.

К тому времени, когда заработало «Главное кольцо», Ледерман уже упустил возможность открыть очарование. Оно был найдено в 1974 году почти одновременно в Брукхейвене и SLAC в виде частицы J/Ψ (читается как «джей-пси», где пси – греческая буква Ψ)[254]. Но на этом сюрпризы природы не закончились. Как мы видели в конце предыдущей главы, в 1975 году исследователи из SLAC обнаружили еще более тяжелую версию электрона и мюона – тау-лептон. У Ледермана появилась новая мотивация: если существует третье поколение лептонов, тогда почему бы не существовать и третьему, более тяжелому поколению кварков?

Ледерман запросил себе рабочее место для проведения нового эксперимента, названного, по его предложению, «Эксперимент 288» (E288), в ходе которого он собирался использовать электронные детекторы для поиска пар мюонов, являвшихся ожидаемой сигнатурой короткоживущей тяжелой частицы. Целью ученого было найти частицы, содержащие еще более тяжелые кварки, чем обнаруженные до сих пор верхние, нижние, очарованные и странные. Когда его предложение было принято, а эксперимент подготовлен, пучок протонов с энергией 500 ГэВ был направлен из «Главного кольца» к их яме, где команда собирала данные о каждой паре мюонов, которые она обнаружила. Чтобы проанализировать результаты, ученые суммировали энергию каждой пары мюонов и обозначали их точками на гистограмме. Пик или любая выпуклость на этой гистограмме будет свидетельствовать о появлении новой частицы.

К 1976 году обнаружился пик в области 6 Гэ В. Несмотря на то что количество событий было небольшим, вероятность того, что эти события были статистическим отклонением, составляла всего 2 %. Команда пошла дальше и опубликовала статью, в которой сообщалось о совершенно новой частице, названной ипсилоном, что они интерпретировали как «величественная частица»[255]. Затем случилось немыслимое. По мере того как они собирали больше данных, пик, показывающий ипсилон, исчез, поглощенный фоновым шумом случайных событий. Частицы с массой 6 ГэВ все-таки не было.

Это был жестокий урок статистики и одна из причин, по которой сегодня общепринятым стандартом для объявления об открытии новой частицы физики называют «правило 5 сигм». То есть вероятность получения случайного результата составляет менее одного шанса на 3,5 миллиона