Найпереконливіший приклад — низка дуже цінних досліджень мюона. Відкритий у космічних променях мюон був подібним до важкого електрона, магнітні властивості якого не проявляли суттєвих відхилень від властивостей звичайного електрона. Починаючи з 1960-х років, електромагнітна теорія значно вдосконалилася. Щодо значення, яке характеризувало магнетизм електрона, експеримент показував 1,0059…, а теорія передбачала теж 1,0059… з десятьма, а згодом і дванадцятьма знаками після коми. У розрахунках брали до уваги взаємодію електрона з вакуумом, що за короткий час втілювалась у випромінювання та поглинання променів, з якими частинка могла би взаємодіяти. Що ж до електрона, то він не мав жодного іншого сліду взаємодії, крім електромагнетизму. Можна було сподіватися: якщо маса мюона залежить від таємничих взаємодій, то вони здатні змінити його магнетизм.
Тривалість життя мюона незначна — дві мільйонні частки секунди, тож проводити дослідження треба дуже швидко. Уперше магнетизм із точністю більшою, ніж до одної мільйонної, виміряли у ЦЕРНі. Потім експеримент повторили у кращих умовах. Тоді точність досягла однієї мільярдної; не було знайдено жодного відхилення в магнетизмі мюона.
Велич цих обчислень вражає. Мюон не зазнає жодної нової взаємодії; електромагнетизм підтверджується з небаченою точністю. Зауважмо, що, коли в 1990-х роках цей дослід повторили в Брукгейвені, невеличке відхилення таки знайшли, але теоретичні обрахунки настільки ускладнилися, що результат так і залишився не витлумаченим і нікому було констатувати порушення електромагнетизму.
Інженери ЦЕРНу також розробили перший протонний колайдер. ISR (Кільце перехресного накопичення) запрацювало 1971 р. Колайдер складався з двох окремих кілець із потоками, дуже точно скерованими на точки зіткнення. Попри технічний виклик, який було блискуче подолано, відкриття не вийшло, але набутий досвід призвів невдовзі до успіху. ISR поквапилися закрити у 1987 р. — і ніколи вже колайдер не мав такого довершеного детектора. Компенсація величезних зусиль була мізерною. Те саме сталось і з самобутнім протонно-електронним колайдером, зведеним у центрі DESY в Гамбурзі46. Йому ми зобов’язані виявленням струменів, що матеріалізують як кварки, так і «одягнуті» глюони. Проте від подібного приладу можна було очікувати і на інші несподіванки.
Великий — без перебільшення — внесок ЦЕРНу до 1980 р. ґрунтувався на, здавалось би, непоказному експерименті: бульбашковій камері «Ґарґамелла». Як указує вже сама назва47, це була масивна камера, заповнена важкою рідиною — фреоном. Камера розташовувалася на шляху потоку нейтрино.
Взаємодіючи, електронний нейтрино породжує електрон, а мюонний — мюон. Під час цього акту нейтральна частинка — нейтрино — прямо пов’язана з зарядженою, себто електроном. Тоді говорять про зарядовий струм, і сила, що пов’язує частинки, передається через обмін зарядженою частинкою, існування якої тоді лише припускалося — W (так само в електромагнітній взаємодії відбувається обмін одним фотоном).
Одначе теорія передвіщала існування іншого типу взаємодії — нейтрального струму, в якому відбувається обмін на нейтральну частинку Z0. У ході такої реакції початковий нейтрино може втрачати енергію, проте після зіткнення він виникає знову. У такому випадку β-радіоактивність та всі відомі взаємодії нейтрино тлумачилися лише обміном W: що ж до обмінів Z0, то невже вони також існували в природі?
A priori «підпис» легко розпізнати: під час пошуків взаємодії нейтрино в детекторі, розташованому в потоці — як у Брукгейвені, — виникає запитання: чому серед частинок, які вилітають, немає ні електронів, ні мюонів? На практиці завжди легше підтвердити появу, ніж зникнення. У цьому випадку акт, у якому немає мюонів, міг би відповідати зарядженому струмові, з якого мюон виходить звичайно з невеликою кількістю енергії та, отже, невпізнанним.
Тож аналіз вимагав особливих зусиль — порівняння актів, що містили мюони, з тими, де мюонів не було, за допомоги обрахунків, що виводять коефіцієнт актів, де не може бути мюонів. Результат вразив усіх: виставленому критерієві відповідала третина актів. Ішлося не про слабеньку похибку — ймовірність взаємодії з нейтральним струмом була такою ж високою, як взаємодії з зарядженим струмом. Дилема полягала у факті існування експерименту з такою ж метою, що мав місце в Америці і давав то негативний, то позитивний результат. З’явилися жарти про альтернативні струми. Це підкреслювало складність висновків, проте спільний дослід на «Ґарґамеллі», що мав більш обнадійливі результати, завершився публікацією доказів існування нейтральних струмів.