Сотрудники больших групп, как правило, с удовольствием работают на сложных установках. Их энтузиазм подогревать не надо. Гораздо труднее приходится иному выпускнику, пришедшему в научное учреждение. Воспитанный на классических примерах истории физики, он даже не подозревает о существовании современной «большой» науки, где многочисленные коллективы заняты сложнейшей работой, результат которой ожидается через несколько лет. А он сам желает сделать что-то такое, что быстро привело бы его к открытию. И когда он в конце концов видит, что это просто невозможно, его охватывает чувство разочарования.
Почему же так происходит?
«Наука сейчас очень сложна, — считает академик Б. Кадомцев, — и достичь выдающихся успехов удается лишь немногим. Ясно, что, если студент, оканчивающий университет, наперед поставит перед собой такую цель, то скорее всего его ждет неудача. Он может в конце концов возвратиться к „юношескому максимализму“, но уже на иной основе — достаточно развив свои способности и убедившись в соответствии своих сил выдвигаемым перед собой целям».
Да, характер науки за последние три-четыре десятилетия сильно изменился. Однако «научные исследования сохранили свой старомодный дух неутомимого творческого поиска».
Творческий поиск… Это он не давал покоя уже далеко не молодому отцу атомной физики Э. Резерфорду. К 1924 году ему удалось расщепить все легкие ядра, в которые могли проникнуть альфа-частицы, испускаемые радием. А что же дальше?
Известный ученый Ф. Астон писал в те годы: «Теперь наступил неизбежный период покоя в ожидании открытия новых орудий исследования». И конечно, этот застой наиболее остро переживал сам автор открытия атомного ядра. Ему нечем было «обрабатывать» лежащую перед ним «ядерную целину». Если б в его распоряжении были частицы больших энергий…
Э. Резерфорд попросил своего лаборанта Кэя выяснить: можно ли собрать систему батарей или динамо-машин для получения больших электрических полей?
Когда Кэй показал Э. Резерфорду стоимость такой системы — совершенно ничтожной по современным масштабам, — Э. Резерфорд отбросил проект, «подобно раскаленному кирпичу».
Нам, живущим в эпоху создания великолепных ускорителей, таких, как Серпуховской или в Батавии, трудно представить, что во времена Э. Резерфорда непреодолимой казалась проблема создания источников постоянного высокого напряжения.
Группа итальянских физиков пыталась использовать для ускорения частиц грозовые разряды в горах. Однако вести эксперименты с таким непостоянным источником напряжения было по меньшей мере неудобно.
И вот настал 1932 год, когда сотрудники Э. Резерфорда — «его мальчики» — Д. Кокрофт и Е. Уолтон получили пучок протонов, ускоренных в разрядной трубке до энергии почти одного миллиона электрон-вольт. Тогда это была крупнейшая победа. Впервые в истории физики можно было наблюдать ядерные реакции, вызванные искусственно ускоренными частицами. Можно понять восторженность Н. Бора, который в письме к Э. Резерфорду назвал это примитивное устройство «мощным средством» науки.
Так началась эра ускорителей в физике элементарных частиц.
Следующим важным шагом было создание Э. Лоуренсом кольцевого ускорителя — циклотрона, форму которого унаследовали и современные гигантские машины. Однако принцип работы циклотрона не позволял получать частицы с энергией выше нескольких десятков миллионов электрон-вольт. Поэтому можно считать, что история ускорителей, сыгравших огромную роль в познании микромира, начинается в 1944 году. В этом году советский ученый В. Векслер сообщил об открытии принципа автофазировки. Путь к высоким энергиям был проложен.
Теперь ускорители с энергией в несколько миллиардов электрон-вольт и выше стали играть роль «волшебной палочки», с помощью которой можно в любой момент создать «красочную феерию» из множества элементарных частиц.
Вспомните, как все это происходит. Ускоренные до огромной энергии протоны сталкиваются с мишенью, расположенной либо внутри вакуумной камеры, либо на выходе протонного пучка из ускорителя. И во все стороны разлетаются нейтроны, протоны, мезоны, резонансы…
К сожалению, не вся энергия сталкивающихся частиц расходуется на рождение новых. Масса быстрых, ускоренных протонов значительно больше массы протонов, находящихся в неподвижной мишени. И при их соударении значительная доля энергии протона-«снаряда» уходит на движение обеих частиц. А на рождение новых остается совсем немного. Только при встречной одинаковой скорости они могут всю свою энергию превратить в энергию взаимодействия. Но нельзя же передвигать мишень с околосветовой скоростью навстречу ускоренным протонам.
А почему нельзя? — задумались ученые. Игра стоит свеч: если скорости встречных частиц будут близки к скорости света, то эффект их взаимодействия может увеличиться не в 4 раза, как предсказывает механика Ньютона, а, например, в 4 тысячи. При столкновении двух электронов с энергией в миллиард электрон-вольт эффект их взаимодействия будет эквивалентен энергии ускорителя на 4000 миллиардов электрон-вольт!
