Выбрать главу

На відміну від своїх суперників, детектор UA1 використав радше соленоїдну, ніж двополюсну структуру — так само, як і «Марк-1». Аргумент полягав у можливості вивчати частинки, випущені вперед під невеличким кутом при тому, що в соленоїдній структурі відсутнє магнітне поле. Внутрішня довжина магніту складала 7 м, а поперечна ширина — 3 м. Його було напхано різнобічними детекторами, зокрема низкою пропорційних камер.

У грудні 1983 р. у великому амфітеатрі ЦЕРНу оголосили про відкриття W. Аби зібрати кілька W-частинок серед мільйонів малоцікавих актів, фізикам знадобилася неабияка майстерність. Скажімо, W масою у 83 ГеВ/с2 розпадається на один електрон і один мюон у супроводі одного нейтрино. Нейтрино, як завжди, зникає, проте напрямок його «втечі» та енергію можна визначити за повною інформацією про акт. Таким був основний метод вимірювання невидимого у визначенні сигналу. Відомості про Z з’явилися лише за кілька місяців. Ця більш масивна — 90 ГеВ/с2 — частинка утворювалась у 10 разів активніше, а виявити її слід було набагато легше, адже вона розпадалася на два заряджених лептони.

У 1984 р. фізик Карло Руббіа та інженер Сімон ван дер Меер — він стояв біля витоків охолодження антипротонів — одержали Нобелівську премію за «значний внесок у великий проект, що привів до відкриття частинок W та Z — вістунів слабкої взаємодії».

Отже, ЦЕРН отримав свою премію і з європейського перетворився на світовий центр, де фізики з усіх країн, представники різних культур зійшлися на одному — жазі дослідження навколишнього світу.

Час підбивати підсумки

Прислів’я, популярне серед фізиків частинок, стверджує, що відкриття здійснюються протонними приладами, а найточніші заміри — електронними.

У 1989 р., в ейфорії після відкриття W та Z, у ЦЕРНі ввели в дію колайдер LEP (Великий електронно-позитронний колайдер). Після нетривалого переходу, позначеного методом адронних колайдерів, повернулися до електронно-позитронних анігіляцій. Мета була зрозуміла: напрацювати велику кількість Z0, щоб якнайкраще дослідити властивості. Знаючи масу цього об’єкта — близько 90 ГеВ/с2, достатньо було спорудити прилад, здатний досягати рівня 50 ГеВ на кожен потік, і примусити до взаємодії електрони енергією 50 ГеВ з такими ж позитронами. Звели уставу для отримання Z0: завдання LEP полягало в якнайточнішому вивченні властивостей частинки-посередниці у слабкій взаємодії задля створення підґрунтя для базової Стандартної моделі. Як і експеримент із магнетизмом мюонів, що з дивовижною точністю перевірив електромагнітну теорію, LEP мав перевірити слабку взаємодію. Деякі фізики сподівалися відтрутити модель, зламати її та подивитися, що ж далі. Але LEP підвів під Стандартну модель солідну базу.

Технічна проблема полягала у властивості електронів (або позитронів), що мають невелику масу, випромінювати — а отже, втрачати — енергію. Протони ж, наприклад, мудро зберігають енергію, описуючи кола у приладі. Поступова втрата енергії то сильніша, що більша кривина приладу. Отже, вирішили побудувати кільце з якомога більшим радіусом.

Прискорювач зібрали в тунелі обводом 27 км на глибині 100 м методом, що використовується в будівництві метро. У чотирьох точках кільця вздовж обводу було поставлено чотири великі експерименти. У фізиці частинок звичайно поєднують кілька дослідів на одну тему, аби порівняти результати і мати більше свободи під час аналізу. Десятиріччями ці аргументи виправдовували суперництво по два боки Атлантики, а до того протонно-антипротонний колайдер ЦЕРНу наслідували два експерименти UA1 і UA2. Нащо проводити одразу чотири досліди? Можливо, справа у зацікавленості багатьох вчених: LEP дав роботу близько двом тисячам фізиків, за кожною програмою співпраці стояло до 500 науковців. З таким штатом, що вказував на неминучу інфляцію досвіду, впродовж десятиліть щастило побудувати амбітні моделі детекторів.

Збирання даних почалося 1989 р., і перший же результат — можливо, найважливіший результат упродовж усієї роботи LEP — було витлумачено за якихось кілька годин: існують лише три сімейства елементарних складників. Цей результат було одержано на самому початку збирання даних, слідуючи за тим, що дістало назву кривої збудження Z0. Енергія пучків поступово змінюється таким чином, щоби дослідити область Z0 і визначити ширину кривої, яка її характеризує.