частиц чрезвычайно хорошо умеют моделировать процессы и системы за пределами физики, поэтому они пользуются большим спросом. Моделирование методом Монте-Карло используется повсюду: в прогнозировании погоды и финансовой сфере, в телекоммуникациях и инженерии, в вычислительной биологии и даже в юриспруденции. Многие мои знакомые со студенчества нашли работу в консалтинге, банковском деле, моделировании климатических изменений и эпидемиологии. Я помню, как многие мои друзья, перешедшие в эти области, выражали искреннее удивление тем, что уровень вычислительной и статистической подготовки их новых коллег ограничивался работой с простейшими электронными таблицами.

Тэватрон был амбициозным проектом во многих отношениях, но самое впечатляющее – это его влияние на технологию сверхпроводящих магнитов. Еще в 1940-х годах физики поняли, что сильные магниты могут выравнивать атомы водорода внутри человеческого тела и что, используя определенную последовательность магнитных полей и радиоволн, можно анализировать различные вещества внутри тела, включая расположение отдельных атомов водорода. Первоначально этот метод назывался «ядерный магнитный резонанс», или ЯМР, позже он был переименован в магнитную резонансную томографию, или МРТ. Когда этот метод был только разработан, не было способа создать достаточно сильные магнитные поля, которые доказали бы полезность и коммерческую жизнеспособность МРТ. Но Тэватрон все изменил.

Амбициозный проект Фермилаба создал спрос и предоставил знания, необходимые для промышленного производства высококачественной сверхпроводящей проволоки. Были задействованы два основных производителя: Intermagnetics General Corporation (IGC), поставлявшая 80 % проволоки, и Magnetic Corporation of America (MCA), на которую приходились оставшиеся 20 %. Другие поставщики стали появляться по мере приспособления физиками высоких энергий сверхпроводящих технологий для более широкого применения. В ЦЕРНе была разработана большая пузырьковая камера с использованием сверхпроводящих магнитов, а в области ядерной энергетики – большие устройства магнитного контроля, называемые токамаками, в которых также использовали сверхпроводящий провод[264]. Рынок взлетел, и сверхпроводящие магниты стали доступны для широкого использования.

Сегодня коммерчески доступные МРТ-сканеры используются для получения изображений внутренних органов и тканей человеческого тела. Они дополняют компьютерную томографию, которую мы уже рассмотрели, но МРТ уникальна тем, что для получения изображений она не использует никакого ионизирующего излучения. Сегодня вы найдете такие сканеры в большинстве крупных больниц развитых стран, где они используются для более точного и раннего выявления многих видов рака, а также для получения изображений позвоночника, сердца, легких и других органов. В последние пять лет МРТ-сканеры даже были объединены с ускорителями для лучевой терапии (см. главу 10) в новое устройство – МР-линейный ускоритель, позволяющий с помощью выведения изображения проводить терапию и менять дозу лечения в зависимости от ежедневных изменений формы, размера и положения опухоли[265].

Помимо применения в больницах, множество МРТ-сканеров используется в исследовательских лабораториях. Метод функциональной МРТ способен показать, где в мозге протекает кровь, что указывает на области мозговой активности. Это способствовало революции в понимании работы мозга, природы сознания и формирования воспоминаний. Это также привело к открытию нейротоксинов, которые выводятся из нашего мозга во время сна, что может способствовать лучшему пониманию того, как можно помочь страдающим болезнью Альцгеймера.

В настоящее время мировой рынок МРТ-сканеров составляет 10 млрд долл. в год и постоянно растет[266]. Одни только МРТ более чем доказывают первоначальный довод Боба Уилсона, когда он заявил перед Конгрессом, что Тэватрон приведет к появлению новых технологий. Хотя для того, чтобы это стало возможным, потребовались десятилетия исследований, сейчас инвестиции кажутся более чем оправданными. Конечно, физики из Фермилаба не могут претендовать на изобретение методов магнитно-резонансной томографии. Но без магнитных инноваций, необходимых для создания Тэватрона, сверхпроводящие технологии, применяемые теперь в больницах, могли бы и не стать реальностью.

Технология сверхпроводящих магнитов также была применена в областях, не связанных с ускорителями частиц и магнитно-резонансными томографами. Физики из Брукхейвена добились успеха благодаря своему патенту 1968 года на концепцию Маглева – транспортной технологии, которая использует сверхпроводящую магнитную левитацию и в настоящее время применяется в некоторых самых быстрых поездах в мире. Сверхпроводящие магниты также используются в производстве и передаче электроэнергии, экспериментальных термоядерных реакторах и системах хранения энергии. Как говорил Роберт Марш из корпорации Teledyne Wah Chang, ныне крупнейшего в мире поставщика сверхпроводящих сплавов, «каждая программа в области сверхпроводимости, существующая сегодня, в какой-то мере обязана тому факту, что команда Фермилаба построила Тэватрон и он заработал»[267].

Когда Тэватрон обнаружил топ-кварк, физикам в Соединенных Штатах пришлось проглотить горькую пилюлю. Несмотря на все успехи, теперь собственное правительство заставило их передать эстафету мировой известности в области физики высоких энергий Европе.

Пока Уилсон и Эдвардс изобретали Тэватрон в середине 1970-х годов, начали появляться теории, указывающие на новые идеи с привлекающими внимание названиями, такими как суперсимметрия, техницвет и теория струн. Все они были едины в предсказании того, что за пределами энергетической досягаемости Тэватрона можно найти что-то еще. Более того, в Стандартной модели – кульминации десятилетий исследований в области физики высоких энергий – все еще недоставало последнего кусочка. Стандартная модель предсказывала существование еще одной частицы, которое нужно было подтвердить или опровергнуть. Эта частица – бозон Хиггса, переносчик силы (со спином 0), частица, масса которой неизвестна. Леон Ледерман попытался подчеркнуть важность этого недостающего фрагмента головоломки, назвав его «частицей Бога».

Было понятно, в каком направлении движется физика высоких энергий. Все эти идеи требовали ускорителей, которые могли бы сталкивать частицы при энергиях, превышающих возможности Тэватрона. Но бюджет, который правительство США было готово выделить на эту авантюру, был ограничен и даже сокращался. Соединенные Штаты наблюдали, как Европа объединилась для строительства ЦЕРНа, где они только что начали рыть огромный туннель длиной 27 км, пересекающий Францию и Швейцарию, для размещения своей следующей машины. Чтобы обойти ЦЕРН, надо было объединить усилия по всему миру и создать то, что они назвали Всемирной лабораторией.

Леон Ледерман был убежденным сторонником создания новой машины с привлечением мировых партнеров, которые помогли бы оплатить ее строительство, и еще в 1976 году возникла идея создания коллайдера, в 20 раз более мощного, чем Тэватрон. Физики набросали кольцо длиной 87,1 км, сделанное из сверхпроводящих магнитов, для столкновения двух пучков с энергией 20 ТэВ, и назвали его Сверхпроводящим суперколлайдером (SSC – Superconducting Super Collider). Они заверили правительство, что этот проект вернет США лидерство в области физики высоких энергий. Проект такого масштаба принесет престиж и даже стимулирует местную экономику, создав, по оценкам, 13 000 рабочих мест. Фермилаб хотел разместить машину в Иллинойсе, но штат Техас выиграл тендер, и был выбран участок в Уоксахачи, в 48 км к югу от Далласа. Проект был одобрен в 1983 году, и к середине 1980-х бригады землекопов приступили к рытью огромных туннелей.