Czytaj dalej

Wielki Zderzacz Hadronów zapewnił Europie przewodnią rolę w dziedzinie badań podstawowych, która jeszcze długo nie zostanie zachwiana. Jednak wszystko potoczyłoby się inaczej, gdyby Amerykanie nie wstrzymali budowy superzderzacza SSC.

Badania pod­sta­wowe odbywają się na poziomie, na którym nie pytasz, jaki jest zysk ekonomiczny.

David Kaplan

Krajobraz po LHC

Załóżmy, że długa rura współ­dzia­ła­jąca z jakimiś superza­awan­so­wa­nymi instru­men­tami daje nam prestiż, przy­ciąga do nas naj­tęż­sze umysły z całego świata, wery­fi­kuje nasze hipotezy i tym samym poszerza naszą wiedzę o wszech­świe­cie. Jaki powin­ni­śmy postawić kolejny krok? Rzecz jasna, naj­le­piej zain­we­sto­wać w jeszcze dłuższą rurę wraz z jeszcze bardziej zaawan­so­waną aparaturą.

Taką niezbyt wyra­fi­no­waną, ale chyba sku­teczną logiką, zdaje się kierować Euro­pej­ska Orga­ni­za­cja Badań Jądro­wych. Niedługo po wyłą­cze­niu w 2000 roku Wiel­kiego Zder­za­cza Elek­tro­nowo-Pozy­to­no­wego (LEP) roz­po­częto prace nad potęż­niej­szym Wielkim Zder­za­czem Hadronów (LHC). Ten bły­ska­wicz­nie stał się ikoną fizyki wysokich energii i bodaj naj­sław­niej­szym przy­rzą­dem naukowym na Ziemi. Teraz gdy piszę te słowa – dwa­na­ście lat od wypusz­cze­nia w LHC pierw­szej wiązki protonów oraz osiem od histo­rycz­nej detekcji śladu bozonu Higgsa – CERN posta­no­wił pokazać, że ambicje euro­pej­skich naukow­ców wciąż nie zostały zaspokojone. 

W opu­bli­ko­wa­nym niedawno doku­men­cie, zawie­ra­ją­cym dłu­go­ter­mi­nową stra­te­gię badawczą, ofi­cjal­nie zapo­wie­dziano budowę kolej­nego akce­le­ra­tora cząstek, przy którym Wielki Zderzacz Hadronów, będzie wielki już tylko z nazwy. Nowy syn­chro­tron (o roboczej nazwie Future Circular Collider) wypełni tunel o długości nawet 100 kilo­me­trów i będzie miażdżył drobiny z energią docho­dzącą do 100 tera­elek­tro­no­wol­tów. Jeśli przy­po­mnimy sobie, że pier­ścień zasłu­żo­nego LHC mierzy tylko 27 kilo­me­trów i roz­kwa­sza cząstki z energią rzędu zaledwie 14 TeV, to łatwo pojmiemy, na jak wielki skok jako­ściowy mogą liczyć euro­pej­scy fizycy.

Ale to nie jedyna eks­cy­tu­jąca inwe­sty­cja, jakiej warto wyglądać. Jeszcze zanim roz­pocz­nie się drążenie nowego tunelu pod Genewą (co planowo nastąpi dopiero w 2038 roku), inau­gu­ra­cyjną wiązkę powinien wystrze­lić chiński CEPC (ang. Circular Electron Positron Collider). Pierwsze prze­chwałki Azjatów – wygło­szone zaraz po detekcji bozonu Higgsa – brzmiały równie odważnie co ogól­ni­kowo i nie wzbu­dziły więk­szego zain­te­re­so­wa­nia. A jednak koncept 80-kilo­me­tro­wego akce­le­ra­tora pod­le­głego pekiń­skiemu Insty­tu­towi Fizyki Wysokich Energii nabiera coraz wyraź­niej­szych kształ­tów. Jeśli nie dojdzie do jakiejś kata­strofy, która spo­wol­ni­łaby roz­pę­dzoną loko­mo­tywę chiń­skich aspi­ra­cji, do końca dekady w pro­win­cji Hebei powsta­nie istna fabryka cząstek ele­men­tar­nych, ska­li­bro­wana pod masową pro­duk­cję higgsonów.

Amerykański sen o SSC

Pojawia się pytanie, jakie miejsce w tej pre­sti­żo­wej rywa­li­za­cji zajmują Stany Zjed­no­czone Ameryki? Jaka będzie reakcja lidera glo­bal­nej gospo­darki, nauki i tech­no­lo­gii, na wyzwanie rzucone mu przez Stary Kon­ty­nent i Państwo Środka?

Praw­do­po­dob­nie żadna. Jednak nie to jest naj­dziw­niej­sze. Naj­bar­dziej nie­wia­ry­godny wydaje się fakt, że akce­le­ra­tor równie impo­nu­jący co inży­nier­skie popisy Euro­pej­czy­ków i Chiń­czy­ków, mógł powstać po drugiej stronie Atlan­tyku już wiele lat temu. Mógł i powinien.

Mowa o pro­jek­cie Nad­prze­wo­dzą­cego Superz­der­za­cza SSC (ang. Super­con­duc­ting Super Collider), wzno­szo­nego na początku lat 90. w sąsiedz­twie tek­sań­skiego mia­steczka Waxa­ha­chie*. Doniosłe obiet­nice oraz idące za nimi dolary, lały się niczym miód na serca ame­ry­kań­skich uczonych. W tunelu o długości 87 kilo­me­trów protony miały być przy­śpie­szane i zderzane z energią docho­dzącą do 40 TeV. Suche liczby mogą nie do końca uzmy­sła­wiać rozmach SSC, więc ujmę rzecz inaczej. Akce­le­ra­tor niemal trzy­krot­nie wydaj­niej­szy od LHC, mógł działać już w połowie lat 90. ubie­głego stulecia – jeszcze zanim CERN w ogóle podjął decyzję o budowie swojego fla­go­wego instrumentu.

Był to czas, kiedy to Ame­ry­ka­nie wciąż dzier­żyli dumny tytuł przo­dow­nika w zakresie fizyki wysokich energii. Szcze­gólne prawo do zadzie­ra­nia nosa mieli uczeni zgro­ma­dzeni wokół Naro­do­wego Labo­ra­to­rium im. Enrico Fermiego, odno­szący regu­larne sukcesy dzięki 6‑kilometrowemu Teva­tro­nowi. Był to pierwszy syn­chro­tron roz­bi­ja­jący cząstki z energią bliską 1 TeV (stąd nazwa). To właśnie to urzą­dze­nie dostar­czyło dowodów na ist­nie­nie kwarka wyso­kiego, hiperonu Ω, hiperonu Ξ, a także wielu danych i sugestii doty­czą­cych innych cząstek, co okazało się bezcenne dla kształ­to­wa­nia modelu stan­dar­do­wego**. Nic dziwnego, że wkrótce ame­ry­kań­scy fizycy zama­rzyli o jeszcze głębszym zaj­rze­niu w istotę Matki Natury. 

Panorama na Tevatron. Naj­więk­szy akce­le­ra­tor do czasu uru­cho­mie­nia LHC został zamknięty w 2011 roku.

I tu wkracza idea Nad­prze­wo­dzą­cego Superz­der­za­cza. Akce­le­ra­tora czter­dzie­sto­krot­nie spraw­niej­szego od Teva­tronu, który nie tylko z nawiązką speł­niłby wygó­ro­wane ocze­ki­wa­nia panów w grubych oku­la­rach, ale przede wszyst­kim utrwalił ame­ry­kań­ski monopol w dys­cy­pli­nie badań pod­sta­wo­wych, co najmniej na kolejne pokolenie.

Najdroższy pierścień świata

Na początku 1987 roku Depar­ta­ment Energii Stanów Zjed­no­czo­nych przed­ło­żył w Waszyng­to­nie ofi­cjalną kon­cep­cję wyce­nioną na 4,4 miliarda ówcze­snych dolarów. Pre­zy­dent Ronald Reagan pod­pi­su­jąc doku­menty podobno stwier­dził z prze­ką­sem, że jego decyzja dopro­wa­dzi do ekstazy wielu naukow­ców, ale dla rów­no­wagi roz­cza­ruje tysiące ocze­ku­ją­cych podwyżek nauczy­cieli fizyki (w końcu, fundusze na badania muszą pocho­dzić z budżetu edu­ka­cyj­nego, a nie np. z cięć wydatków zbro­je­nio­wych. Czego nie rozumiecie?).

Rysunek kampusu SSC, wykonany na zlecenie Depar­ta­mentu Energii.

W każdym razie, pomysł został przy­kle­pany, a do Waxa­ha­chie zjechali się robot­nicy i inży­nie­ro­wie. Projekt SSC realnie wszedł w fazę budowy. 

Oczy­wi­ście tylko głupiec mógł uwierzyć, że tak kolo­salna, dłu­go­ter­mi­nowa inwe­sty­cja doczeka się pełnej fina­li­za­cji w okre­ślo­nym kształ­cie, w wyzna­czo­nym terminie i nie prze­kro­czy usta­lo­nego budżetu. Gdy tylko stery w państwie przejął George Bush sr., dowie­dział się, że abs­trak­cyjne zachcianki jajo­gło­wych będą kosz­to­wać co najmniej 5,9 miliarda dolarów, więc o 1/3 więcej niż zakła­dano. Z kolei na początku kadencji Billa Clintona, prze­wi­dy­wana cena SSC nie­bez­piecz­nie zbliżyła się do okrągłej sumy 10 miliar­dów. Przy­czyny były te same, co zwykle w takich sytu­acjach: błędy w począt­ko­wych zało­że­niach, spory kon­cep­cyjne, inflacja, roz­bu­chana admi­ni­stra­cja, prze­ta­so­wa­nia na stołkach, wahania eko­no­miczne i nie­spójna polityka.

Główny budynek SSC.

Jeszcze w 1993 roku padła pro­po­zy­cja, aby pod­trzy­mać projekt pod warun­kiem prze­su­nię­cia terminów i roz­ło­że­nia kosztów w czasie. W takim układzie, Superz­der­zacz docze­kałby się rozruchu w oko­li­cach 2003 roku. Lepiej późno niż wcale. W mię­dzy­cza­sie problem rosną­cych wydatków na fizykę wysokich energii kil­ku­krot­nie stawał się przed­mio­tem sporu w Kon­gre­sie. Począt­kowo SSC sku­tecz­nie brał w obronę Senat, jednak osta­tecz­nie Izba Repre­zen­tan­tów dopięła swego. Za prze­rwa­niem inwe­sty­cji opo­wie­działo się 264 kon­gres­me­nów, za kon­ty­nu­owa­niem – tylko 159.

“Boha­te­rem” ponurego posie­dze­nia okazał się repu­bli­ka­nin z Kolorado, Joel Hefley. Polityk w emo­cjo­nal­nym tonie stwier­dził, że nikt nie wyłusz­czył mu sensu wyda­wa­nia grubych sum na czystą naukę i abs­trak­cyjne próby zro­zu­mie­nia wszech­świata. Swoje wystą­pie­nie zakoń­czył kąśliwą uwagą:

Powie­dzieli mi: “jeśli my tego nie zrobimy, zrobią to Euro­pej­czycy”. Powi­nie­nem odpo­wie­dzieć: “pozwólmy im na to”. My i tak robimy wszystko, stacje kosmiczne i wszystko inne. Pozwólmy im na to. Niech też sobie coś odkryją.

~ Joel Hefley

Nego­cja­cje w Kon­gre­sie nie były łatwe.

Już się w to nie bawimy

Po kilku latach prac, po wyko­pa­niu 23 z pla­no­wa­nych 87 kilo­me­trów tunelu, po wydaniu ponad dwóch miliar­dów dolarów – plac budowy nagle opu­sto­szał. Jęki zawodu słychać było we wszyst­kich ame­ry­kań­skich pla­ców­kach, od Fer­mi­labu po Caltech. Idea Superz­der­za­cza wylą­do­wała na śmiet­niku historii, a wraz z nią wzniosłe hasła i żarliwe aspi­ra­cje fizyków. Jak zauważył noblista Leon Lederman: “Z punktu widzenia nauki, szeroko pojętej nauki, a także z uwagi na wzrost gospo­dar­czy i dobrobyt miesz­kań­ców Stanów Zjed­no­czo­nych, prze­rwa­nie prac nad akce­le­ra­to­rem SSC było nie­po­we­to­waną stratą. Gdyby Kongres był praw­dzi­wym ciałem przy­wód­czym, nie zre­zy­gno­wałby z budowy SSC i zna­la­złby sposób, aby projekt zrealizować”.

Roz­ża­le­nie naukow­ców jest łatwe do zro­zu­mie­nia. Gdyby wyda­rze­nia poto­czyły się inaczej nie­wiel­kie Waxa­ha­chie stałoby się nową Mekką przy­cią­ga­jącą naj­tęż­sze umysły z całego globu, bozon Higgsa zostałby odkryty wiele lat wcze­śniej, zaś Ameryka do dziś zacho­wa­łaby status nie­kwe­stio­no­wa­nego hegemona w sektorze badań pod­sta­wo­wych. Jednak los (zwany Kon­gre­sem) chciał inaczej.

* Nieduża miejscowość w pobliżu Dallas. Jeśli wierzyć translatorowi, jej nazwę wymawiamy Łaksachaczi.
** Wciąż otwarta pozostaje kwestia, czy Tevatron mógł znaleźć odciski bozonu Higgsa. Amerykanie twierdzą, że takie ślady pojawiały się w licznych eksperymentach jeszcze przed 2012 rokiem, choć nie były takiej jakości jak detekcja LHC.
Literatura uzupełniająca:
L. Lederman, C. Hill, Dalej niż Boska Cząstka, przeł. U. Seweryńska, Warszawa 2015;
The dumbest question You can ask a scientist, [online: http://howtoflyahorse.com/the-dumbest-question-you-can-ask-a-scientist/];
M. Banks, Back to the future, [online: https://physicsworld.com/a/back-to-the%E2%80%AFfuture/];
S. Panse, The Superconducting Super Collider: How the USA Abandoned Its Most Expensive Science Project, [online: www.ststworld.com/superconducting-super-collider/];
J. Cramer, The Decline and Fall of the SSC, [online: https://web.archive.org/web/19971010114852/http://www.npl.washington.edu/AV/altvw84.html];
2020 Update Of The European Strategy for Particle Physics, [online: https://home.cern/sites/home.web.cern.ch/files/2020–06/2020%20Update%20European%20Strategy.pdf];
X. Lou, The Circular Electron Positron Collider, “Nature Reviews Physics” vol. 1, marzec 2019.
Autor
Adam Adamczyk

Adam Adamczyk

Naukowy totalitarysta. Jeśli nie chcesz aby wpadli do Ciebie naukowi bojówkarze, zostaw komentarz.