другой частицей ничтожны. Но Уилсон настаивал на своем плане, видя в нем небывалые перспективы. В предыдущих ускорителях, где высокоэнергетические пучки разбивались о неподвижные мишени, сохранение энергии диктовало, что большая часть энергии в пучке уходит на выбивание частиц из мишени и их унос. Только ограниченная часть этой энергии идет на создание новых частиц. В физике элементарных частиц мы называем это энергией центра масс, и в случае, когда луч с энергией 1 ТэВ попадает в цель, на создание частиц уходит всего 43,3 ГэВ полезной энергии. Любые частицы с массой выше 43,3 ГэВ просто нельзя создать.

Именно это Уилсон хотел улучшить. При лобовом столкновении вся поступающая энергия переходит в энергию центра масс, поэтому два сталкивающихся пучка с энергией 1 ТэВ будут иметь энергию центра масс 2 ТэВ, для достижения которой в традиционных экспериментах с мишенями потребовался бы ускоритель в десятки раз больше. Как бы ни было сложно построить коллайдер, его преимущества казались очевидными.

Первоначальное «Главное кольцо», конечно, было тоже непросто построить, но идея нового коллайдера казалась и вовсе безумной. Были риски в каждом отдельном аспекте, и все детали надо было производить на заказ. Для нового кольца требовалось 774 ниобий-титановых сверхпроводящих дипольных магнита, охлаждаемых в жидком гелии, чтобы изогнуть луч по кругу, и дополнительные 216 квадрупольных магнитов для его фокусировки. Нужны были также запасные части на случай практически неизбежных поломок. Ни одна компания не знала, как создавать такие магниты, собственно, как и Фермилаб. Элвин Толлеструп, один из ведущих разработчиков, представил эту идею своим европейским коллегам в ЦЕРНе. Как он позже вспоминал: «Ребята сидели и смеялись… Они думали, что мы чокнутые»[259]. Физики из ЦЕРНа знали, что никто в мире не способен создать магниты, нужные для Тэватрона, и, конечно, не в требуемом количестве. Как можно сделать то, что никогда раньше не производилось, в масштабах, которые кажутся почти смешными, поскольку ни одна компания ничем подобным не занималась?

Первым шагом было найти сырье для магнитов. В 1974 году лишь несколько специализированных компаний продавали ниобий-титановый сверхпроводящий материал для высокотехнологичных устройств, и большинство заказов было всего на несколько граммов или, самое большее, на несколько килограммов. Команда Фермилаба спросила, сколько будет стоить тонна. Позже в том же году они разместили заказ на закупку ошеломляющего количества ниобий-титана, эквивалентного 95 % материала, который когда-либо производился.

Поскольку сырье было в пути, следующим этапом было выяснить, как превратить его в кабели. Многие пытались и потерпели неудачу, но в лаборатории Резерфорда – Эплтона в Великобритании команда ученых придумала способ вытягивания драгоценного ниобий-титанового материала в очень тонкие волокна и встраивания тысяч этих волокон в медную матрицу с образованием нитей проволоки, которая в конечном итоге формировала кабель. Звучит просто, если знать, как это делается, но команде Фермилаба пришлось научиться этому с нуля.

Затем в лаборатории решили передать производство проводов на аутсорсинг, отдав сырье и рецепт того, как добиться идеальной длины проволоки. Фермилаб не стал патентовать процедуру изготовления проводов, сделав ее общедоступной и открыв конкуренцию для производителей за поставку готового кабеля для своего огромного проекта. Как только кабель был изготовлен, его скрутили в катушки и подключили к источнику энергии для создания магнита.

Вся эта осторожность и точность необходимы для того, чтобы предотвратить квенч – явление, когда крошечные тепловые эффекты могут привести к тому, что магнит потеряет свое сверхпроводящее состояние и внезапно нагреется. Причем квенч – это не просто небольшое затруднение: при нем выделяется огромное количество энергии, и если его не предотвратить, то магнит и его источник питания могут просто взорваться. Сверхпроводящие магниты чрезвычайно деликатны.

Сегодня у нас за плечами десятилетия исследований, но в 1970-х годах никто не понимал, как сделать такой магнит, и было очень мало теоретических знаний о возможных сложностях. Уилсон, сам опытный мастер, осознал стоящую перед ними задачу и решил создать «фабрику сверхмагнитов», поставив во главе Толлеструпа. Магниты были настолько чувствительны к изменениям, что Толлеструп решил: при каждой попытке следует менять только одну переменную. Другого выхода не было, только метод проб и ошибок.

Между 1975 и 1978 годами было произведено около 100 30-сантиметровых магнитов, в каждом были небольшие отличия от других, чтобы выяснить, какой прототип лучше подойдет. Если короткий прототип показывал многообещающие результаты, ученые создавали более длинную версию, пока в конце концов не получался полномасштабный магнит длиной 6,7 м. Опыт показал, что любые незначительные изменения в методе создания могут привести к катастрофе. Тот факт, что в своей мини-версии магнит хорошо работает, вовсе не гарантирует, что в длинной версии все будет как надо[260].

Метод исследований и разработок Фермилаба, безусловно, считался необычным в то время. Команда создала производственное ноу-хау, позволяющее увеличить производство от отдельных рабочих магнитов почти до тысячи единиц, и все это своими силами. Физикам была нужна уверенность, что они могут контролировать мельчайшие детали и достигать необходимого уровня качества и согласованности. Они должны были быть уверены, что все магниты абсолютно одинаковы, что нет никаких дефектов или различий, которые могли бы иметь катастрофическое влияние на протонный пучок. Только после столь интенсивного многолетнего труда магниты можно было наконец собрать в кольцо и превратить его в ускоритель частиц.

Вся эта разработка магнитов велась одновременно с поиском ипсилона, его открытием и вычеркиванием из записей, а затем повторным и окончательным занесением в ряд частиц. Уилсон разделил усилия сотрудников и попросил некоторых из них сосредоточиться исключительно на Главном кольце, в то время как другие работали над Тэватроном. Среди последних и все больше разочаровывающихся была Хелен Эдвардс. У нее, как и у некоторых других, были опасения по поводу Тэватрона, поэтому вместе они образовали неофициальный «Комитет по подземным показателям», занимающийся вопросами проектирования. Уилсон поддержал работу Комитета, когда узнал о ней.

Но техническими проблемами все не ограничилось. В Фермилабе не хватало денег, а правительство еще не утвердило финансирование Тэватрона. В 1978 году, в условиях нехватки финансирования и пока так и не реализованной идеи Тэватрона, Уилсон постепенно разочаровывался в своей роли директора. В конце концов он решил уйти, передав роль руководителя лаборатории Леону Ледерману, который должен был принять решение – и быстро – о том, будут ли они продолжать работу с новым кольцом или сократят расходы и переделают в коллайдер само Главное кольцо. Конкуренция со стороны ЦЕРНа была безжалостной. Они уже превратили Протонный суперсинхротрон в коллайдер с энергией пучка 270 ГэВ, что дает энергию центра масс 540 ГэВ, достаточную для поиска тяжелых частиц.

В ноябре 1978