Принцип эксперимента. 12 главных открытий физики элементарных частиц

Примечания

1

Вы можете заметить, что я не включила сюда гравитацию, несмотря на то, что мы испытываем ее ежедневно. Гравитация не включена в Стандартную модель и невероятно слаба по сравнению с тремя другими силами. Вопрос, почему это так и как объединить эти теории вместе, представляет собой одну из величайших проблем физики XXI века.

2

Технически здесь я описываю трубку Крукса – Хитторфа, но все эти трубки были похожи. Подобные эксперименты должны проводиться в условиях, близких к вакууму, иначе катодные лучи будут сталкиваться с молекулами газа и рассеиваться или теряться. Среднее расстояние между столкновениями называется «длиной свободного пробега» и применяется ко всем молекулам, атомам и другим частицам, проходящим через газ. Длина свободного пробега катодного луча в воздухе мала, поэтому для трубок нужен вакуум.

3

Электронно-лучевая трубка также называется катодной. Прим. пер.

4

Нобелевские лекции по физике 1901–1921 (Nobel Lectures, Physics 1901–1921), Elsevier, Амстердам, 1967.

5

См. Otto Glasser. Wilhelm Röntgen and the Early History of the Roentgen Rays. Norman Publishing, San Francisco, 1993. Интересно, повлияла ли на это отдаленная часть его генеалогического древа, которая прославилась созданием сложных предметов мебели с причудливыми механическими элементами. Подробнее об этом читайте в книге Вольфрама Кеппе Extravagant Inventions: The Princely Furniture of the Roentgens. Издательство Йельского университета, Нью-Хейвен, штат Коннектикут, 2012.

6

Otto Glasser. Röntgen.

7

Одну из трубок подарил украинский физик Иван Пулюй, который в 1889 году отметил, что под воздействием катодных лучей фотопластинки становятся черными. Рентген и Пулюй вместе работали в Страсбурге, и Рентген регулярно посещал лекции своего коллеги, который разработал специальную электронно-лучевую трубку под названием «лампа Пулюя», которая некоторое время серийно выпускалась. Пулюй использовал ее для получения изображений скелета мыши и мертворожденного плода. Итак, опередил ли Пулюй Рентгена в открытии икс-излучения? Вероятно, нет, поскольку Пулюй не понимал, что видимые им лучи принципиально отличаются от лучей в трубке, а именно это стало ключом к открытию, приписываемому Рентгену.

8

Otto Glasser. Röntgen…

9

Сначала название «рентгеновские лучи» прижилось, особенно в Германии, однако не в остальном мире, где со временем сохранилось более броское название «икс-лучи». Имя Рентгена увековечено в единице измерения дозы облучения, а в медицинских отделениях вы можете найти отделение рентгенологии. (Однако в русском языке прижилось как раз обратное: мы преимущественно используем понятие «рентгеновское излучение». – Прим. пер.)

10

На тот момент существовал географический разрыв в представлениях о природе катодных лучей: большинство немецких ученых считали их разновидностью света, а большинство британских ученых пришли к выводу, что они состоят из частиц определенного типа.

11

Лорд Рэлей (Дж. У. Стретт), The Life of Sir J. J. Thomson O. M. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, 1943. Стр. 9.

12

J. J. Thomson. XL. Cathode Rays. Philosophical Magazine Series 52, V. 44, 1897, pp. 293–316.

13

Дж. Дж. Томсон. Воспоминания и размышления. G. Bell, Лондон, 1936.

14

J. J. Thomson. XL. Cathode Rays. Philosophical Magazine Series 52, V. 44, 1897

15

Альбемарл-стрит в Лондоне, где расположен Королевский институт, стала первой в мире улицей с односторонним движением, чтобы обслуживать множество экипажей посетителей этих Пятничных вечерних конференций.

16

Существование электрона было принято как представителями корпускулярной теории, так и представителями идеи о свете/эфире, потому что он уже был идентифицирован как единица электричества, и в последней теории предполагалось, что это возмущение в эфире.

17

Proceedings of the Royal Institution of Great Britain. V. 35, 1951, p. 251.

18

Льюис Х. Латимер. Процесс производства углерода. Патент США № 252 386, выдан 19 февраля 1881 года.

19

P. A. Redhead. The birth of electronics: Thermionic emission and vacuum. Journal of Vacuum Science and Technology, V. 16, 1998.

20

Тогда же он спроектировал и построил радиопередатчик, который отправил первые радиосигналы через Атлантику в декабре 1901 года. По его соглашению с компанией Marconi лавры были отданы компании, несмотря на то что изобретение принадлежало Флемингу. Позже физик признался, что чувствовал себя обделенным.

21

Компания образовалась после судебного разбирательства из-за производства электрической лампочки. Они производили лампы, полностью повторяющие дизайн компании Swan, за исключением нити накаливания.

22

Триод был изобретен Ли де Форестом в 1906 году для устройства под названием аудион – первого аудиоусилителя. См. Ли де Форест. The Audion: A new receiver for wireless telegraphy. Transactions of the American Institute of Electrical and Electronic Engineers. V. 25, 1906, pp. 735–763.

23

Еще в 1920-х годах нескольким людям пришла в голову идея перемещать источник и детектор рентгеновского излучения, делая множество рентгеновских снимков под разными углами. Объекты в сердце установки находились в фокусе, а то, что было снаружи, оставалось размытым и могло быть проигнорировано. Идея получила название «томография», и около 10 разных ученых, работающих независимо друг от друга, в период с 1921 по 1934 год получили серию патентов на эту идею. Все они могли бы справедливо претендовать на изобретение томографа, но первая реальная рабочая версия была создана Гюставом Гроссманом из Германии в конце 1930-х годов в компании Siemens-Reiniger-Veifa GmbH. Правда, метод оставался неуклюжим и сложным в использовании и по-прежнему не различал плотность между различными типами тканей внутри тела.

24

Обычные коровьи мозги плохо подходили. Метод умерщвления на скотобойнях сильно их повреждал, поэтому Хаунсфилду пришлось ходить в еврейские кошерные дома, где коровий мозг был не так поврежден и лучше подходил для экспериментов с компьютерной томографией.

25

С. Бейтс и др. Годфри Хаунсфилд: интуитивный гений компьютерной томографии (Godfrey Hounsfield: Intuitive Genius of CT). Британский институт радиологии, Лондон, 2012.

26

Там же.

27

После учебы в Оксфорде Содди эмигрировал в Канаду, надеясь получить профессорскую должность в Торонто, но потерпел неудачу, поэтому в итоге был нанят лаборантом в университет Макгилла.

28

Muriel Howorth. Pioneer Research on the Atom: The Life Story of Frederick Soddy. New World Publications, London, 1958.

29

Там же.

30

Ричард П. Бреннан. Heisenberg Probably Slept Here: The Lives, Times and Ideas of the Great Physicists of the 20th Century. J. Wiley, Хобокен, Нью-Джерси, 1997.

31

Назван в честь родной страны Марии Кюри, Польши.

32

Ernest Rutherford. Uranium radiation and the electrical conduction produced by it. Philosophical Magazine. V. 57, 1899, pp. 109–163.

33

М. Ф. Рейнер-Кэнхэм, Дж. В. Рейнер-Кэнхэм. Harriet Brooks: Pioneer Nuclear Scientist. McGill-Queen's University Press, Монреаль, 1992.

34

Т. Дж. Тренн. The Self Splitting Atom: A History of the Rutherford – Soddy Collaboration. Taylor and Francis, Лондон, 1977.

35

M. Howorth. Pioneer Research…

36

А. С. Ив. Резерфорд: жизнь и письма достопочтенного лорда Резерфорда (Rutherford: Being the Life and Letters of the Rt. Hon. Lord Rutherford), издательство Кембриджского университета, Кембридж, 1939, cтр. 88.

37

Там же.

38

Там же. Стр. 118.

39

Этот принцип известен как «профессиональный запрет на брак», он применялся к женщинам большинства профессий. От него отказались только в 1950-х годах в Канаде, в то время как в Соединенных Штатах и других западных странах он сохранялся вплоть до середины 1970-х годов.

40

М. Ф. Рейнер-Кэнхэм, Дж. В. Рейнер-Кэнхэм. Harriet Brooks…

41

Джон Кэмпбелл. Rutherford: Scientist Supreme. AAS Publications, Вашингтон, округ Колумбия, 1999.

42

По сей день физики регулярно признают, что мысленно представляют атомы и частицы как маленькие цветные шарики – картина настолько неправильная, что многие хотели бы, чтобы в школах перестали преподносить атомы в таком ключе.

43

Х. Нагаока. Kinetics of a system of particles illustrating the line and the band spectrum and the phenomena of radioactivity. Philosophical Magazine. V. 7 (41), 1904.

44

К. Флеминг. Эрнест Марсден, 1889–1970. Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society. V. 17, 1971, pp. 462–496.

45

Для удобства все размеры переведены в Международную систему единиц (СИ) – Прим. ред.

46

Артур Эддингтон. Лондон, 1928. Природа физического мира. Macmillan,

47

Агентство по охране окружающей среды США. Облучение почты. Доступно по адресу https://www.epa.gov/radtown/mail-irradiation. Дата обращения: 29 марта 2021 года.

48

П. Э. Деймон и др. Радиоуглеродное датирование Туринской плащаницы (Radiocarbon dating the Shroud of Turin). Nature. V. 337, 1989, pp. 611–615. https://doi.org/10.1038/337611a0.

49

Кристофер Бай, К. Дука и М. Петралья. On the origin of modern humans: Asian perspectives. Science. V. 358, p. 6368, 2017. https://www. science.org/doi/10.1126/science.aai9067.

50

Сара Зелински. Showing their age: Dating the fossils and artifacts that mark the great human migration. Smithsonian Magazine, июль 2008 года. Доступно по адресу https://www.smithsonianmag.com/ history/showing-their-age-62874. Дата обращения: 29 марта 2021 года.

51

К. Буйзерт и др. Radiometric 81Kr dating identifies 120,000-yearold ice at Taylor Glacier, Antarctica. Proceedings of the National Academy of Sciences. V. 111, 2014, pp. 6876–6881. https://doi.org/10.1073/ pnas.1320329111.

52

Астероидная гипотеза была первоначально выдвинута физиком Луисом Альваресом (см. главу 8) и его сыном. С тех пор ведутся споры, было ли то извержение вулкана, а не астероид, но в 2020 году моделирование каждого сценария выдвинуло теорию с астероидом как наиболее вероятную. См. Кьяренца и др. Asteroid impact and not volcanism caused the end-Cretaceous dinosaur extinction event. Proceedings of the National Academy of Sciences. V. 117, 2020, p. 17. https://doi.org/10.1073/pnas.2006087117.

53

Адам С. Малуф и др. Possible animal-body fossils in pre-Marinoan limestones from South Australia. Nature Geoscience, № 3, 2010, pp. 653–659. https://doi.org/10.1038%2Fngeo934.

54

В то время использовалось слово «корпускула», что делало Ньютона сторонником «корпускуляризма».

55

Идея эфира сохранялась до XIX века, пока в 1887 году опыт Майкельсона – Морли не показал, что светоносного эфира не существует, что в достаточной мере смутило физиков. В дальнейшем отказ от идеи эфира помог принять специальную теорию относительности Эйнштейна.

56

Дифракция происходит и в ситуации с забором, но ее незначительный эффект с лихвой компенсирует свет, проходящий через отверстия. Этот эффект заметен тогда, когда размер «щели» сопоставим с длиной волны света, которая составляет всего несколько сотен нанометров.

57

Но если у вас нет времени – или ваш пруд замерз, – вы можете понаблюдать этот эффект онлайн – например, эту версию от Veritasium. Доступно по адресу https://www.youtube.com/ watch?v=Iuv6hY6zsd0.

58

В то время они описывали эффект в терминах электрического заряда, поскольку электроны пока не были открыты.

59

Ленард получил Нобелевскую премию в 1905 году за свой вклад в изучение фотоэлектрического эффекта. Он был открытым антисемитом и назвал работу Эйнштейна по теории относительности «еврейским мошенничеством». Позже он возглавил движение «арийской физики» при Гитлере.

60

Б. Р. Уитон. Philipp Lenard and the Photoelectric Effect, 1889–1911. Historical Studies in the Physical Sciences. V. 9, 1978, pp. 299–322.

61

Уровень вакуума, которого он достиг, составлял миллионную долю миллиметра ртутного столба, примерно 10–6 миллибар в современных единицах измерения, что вполне соответствует современному диапазону «высокого вакуума», – поразительное достижение для стеклянных трубок!

62

Дж. Дж. Томсон. Conduction of Electricity Through Gases. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, 1903.

63

Р. Э. Милликен и Дж. Винчестер. The influence of temperature upon photoelectric effects in a very high vacuum. Philosophical Magazine. V. 14, 1907, pp. 188–210. https://doi.org/10.1080/14786440709463670.

64

Там же.

65

Р. Э. Милликен. Автобиография Р. Э. Милликена (The Autobiography of R. A. Millikan). Prentice-Hall, Inc., Энглвуд-Клиффс, 1950.

66

Есть некоторые свидетельства того, что основные работы Эйнштейна, по крайней мере частично, являются работой Милевы. См.: Полин Ганьон. The forgotten life of Einstein’s first wife. Scientific American, 2016. Доступно онлайн по адресу https:// blogs.scientificamerican.com/guest-blog/the-forgotten-life-of-einsteins-first-wife.

67

Дж. Холтон. Of love, physics and other passions: The letters of Albert and Mileva (Part 2), Physics Today. V. 47, 1994, p. 37.

68

Астрофизические объекты могут излучать рентгеновские лучи. Рентгеновская астрономия – это всего лишь один из возможных способов наблюдать Вселенную в другом диапазоне частот, который простирается от радиоастрономии до гамма-лучей. Погуглите несколько снимков из рентгеновской обсерватории Чандра – они впечатляющие!

69

Это теоретический объект, хотя его можно аппроксимировать в экспериментах.

70

Мы гораздо менее чувствительны к фиолетовому свету, чем к синему, поэтому, даже если бы фиолетовая часть спектра была ярче, наш глаз воспринимал бы синий цвет как самый яркий.

71

Физики часто рассказывают историю о том, что Планк начал изучать излучение абсолютно черного тела, потому что немецкие власти попросили его рассчитать, как сделать лампочки более эффективными, но в этом слухе мало правды.

72

Планк считал, что свет, испускаемый абсолютно черным телом, должен быть вызван колебаниями так называемых резонаторов – колеблющихся электрических зарядов, которые производят электромагнитное излучение. Каждый резонатор мог вибрировать на любой частоте. Эта идея возникла благодаря взгляду на теплофизику с точки зрения статистической механики.

73

Подробное, но проницательное объяснение ключевой статьи Планка см. в книге А. Лайтмана The Discoveries: Great Breakthroughs in Twentieth-Century Science. Pantheon, Нью-Йорк, 2005.

74

h имеет значение 6,626×10^–34 Дж·c (или в единицах СИ кг · м²/с). Важно то, что это очень небольшое число. Единица измерения Джоуль-секунда – это единица действия (энергия, умноженная на время), которая представляет энергию волны, деленную на частоту волны в Гц (с^–1).

75

А. Герман. The Genesis of Quantum Theory. MIT Press, Кембридж, штат Массачусетс, 1971.

76

Хельге Краг. Max Planck: The reluctant revolutionary. Physics World. V. 13 (12), 2000. Доступно по адресу https://physicsworld.com/a/ max-planck-the-reluctant-revolutionary.

77

А. Пайс. Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна. Издательство Оксфордского университета, Оксфорд, 2005, cтр. 382.

78

К 1909–1910 годам он временно отложил изучение фотоэлектрического эффекта и приступил к крупной серии экспериментов, которые также сделают ему имя. Его идея была довольно остроумной, и если вы хоть немного знакомы с физикой, то имя Милликена вам знакомо скорее всего из-за этой идеи. Милликен знал, что электроны – это частицы, после работы Дж. Дж. Томсона 1897 года, но он придумал самый точный способ измерить электрический заряд электрона. Эта работа была начата, чтобы устранить любые сомнения в том, что именно электроны путешествуют по проводам в виде электричества. Студенты университетов часто повторяют этот знаменитый «эксперимент с каплей масла» даже сегодня. Но мне куда более впечатляющими кажутся его менее известные и гораздо более сложные эксперименты по фотоэлектрическому эффекту.

79

Недавно Калифорнийский технологический институт удалил имя Милликена со своих зданий и наград из-за идеи, которую ученый, по-видимому, так и не смог принять, – идеи расового равенства. «Милликен связал свое имя и свой престиж с морально предосудительным движением евгеники, которое было научно дискредитировано уже в его время». См. https://www.caltech.edu/about/ news/caltech-to-remove-the-names-of-robert-a-millikan-and-five-othereugenics-proponents.

80

Светоизлучающие диоды используют обратный процесс, производя свет с помощью электричества.

81

Этот метод называется фотоплетизмографией и также используется в пульсоксиметрах.

82

Орбитали – это технически то место, где электрон находится примерно в 90 % случаев: положение электрона неопределенно из-за принципа неопределенности Гейзенберга.

83

В. Кандинский. Воспоминания (1913). См.: Кандинский: Полное собрание сочинений по искусству // Под ред. Кеннета К. Линдсея и Питера Верго. 2 т. Бостон: G. K. Hall and Co.; Лондон: Faber and Faber, 1982, стр. 370.

84

Что значит для людей иметь длину волны? На самом деле не так уж много: можно сказать, что любой объект с массой и энергией имеет длину волны, и как только мы движемся обычным прогулочным шагом, наша длина волны составит что-то около 10^–37 м, что намного меньше, чем мы можем надеяться измерить. Жаль вас разочаровывать.

85

Описывается онлайн на сайте https://medium.com/the-physics-arxiv-blog/physicists-smash-record-for-wave-particle-duality462c39db8e7b, который ссылается на статью Сандры Эйбенбергер и др. Matter-wave interference with particles selected from a molecular library with masses exceeding 10 000 amu. Physical Chemistry Chemical Physics. V. 15, 2013, p. 696–700. https://doi.org/10.1039/C3CP51500A.

86

A. Тономура и др. Demonstration of single-electron buildup of an interference pattern. American Journal of Physics. V. 57, 1989. https:// doi.org/10.1119/1.16104.

87

Р. Роза. The Merli – Missiroli – Pozzi two-slit electron-interference experiment. Physics in Perspective. V. 14, 2012, p. 178–195. https://doi.org/10.1007/s00016-011-0079-0.

88

Подробное и доступное объяснение зонной теории твердого тела см. в статье Чада Орзела Why do solids have energy bands? Forbes, 2015. Доступно по адресу https://www.forbes.com/sites/ chadorzel/2015/07/13/why-do-solids-have-energy-bands.

89

Пер. с англ. А. В. Говорунова. – Прим. пер.

90

В русском языке ее также называют «Камерой Вильсона». – Прим. пер.

91

Франц Линц совершил 12 полетов на воздушном шаре во время работы над своей докторской диссертацией. Альфред Гокель и Карл Бергвиц тоже поднимались на воздушных шарах до Виктора Гесса.

92

Не следует путать с космическим сверхвысокочастотным фоновым (также его называют реликтовым) излучением, обнаруженным Пензиасом и Уилсоном в 1965 году, которое представляет собой слабое электромагнитное излучение, оставшееся от ранней стадии формирования Вселенной.

93

Чарльз Вильсон. XI. Condensation of water vapour in the presence of dust-free air and other gases. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Серия А, том 189, 1897, стр. 265–307. https://doi.org/10.1098/rsta.1897.0011.

94

Чарльз Вильсон. On the ionization of atmospheric air. Proceedings of the Royal Society, V. 68, 1901. https://doi.org/10.1098/rspl.1901.0032.

95

Сью Боулер. C. T. R. Wilson, A great Scottish physicist: His life, work and legacy. Материал конференции. Королевское общество Эдинбурга, 2012.

96

В современной стеклодувной лаборатории используется стекло Pyrex – то же самое, что и у вас на кухне, – которое широко доступно и изготавливается по стандартному рецепту, поэтому современные стеклодувы-аппаратурщики, люди с редкими техническими навыками, могут без проблем собирать изделия по кусочкам из Японии, США или Европы. Но Вильсон использовал содовое стекло, которое было гораздо более хрупким и сложным в изготовлении.

97

Чарльз Вильсон, Нобелевская лекция, 12 декабря 1927 года.

98

Там же.

99

Г. Зацепин и Г. Христиансен. Дмитрий В. Скобельцын. Physics Today, V. 45 (5), 1992. https://doi.org/10.1063/1.2809672.

100

Харриет Лайл, интервью с Карлом Андерсоном, январь 1979 года. Доступно по адресу https://resolver.caltech.edu/CaltechOH: OH_ Anderson_C. Дата обращения: 6 апреля 2021 года.

101

К. Д. Андерсон. The Positive Electron. Physical Review, V. 43, 1933, p. 491. https://doi.org/10.1103/PhysRev.43.491.

102

Не Дирак придумал термин «антивещество» – его ввел Артур Шустер в 1898 году (А. Шустер. Potential matter: A holiday dream. Nature, V. 58, 1898). Однако его идея была чисто умозрительной и ссылалась на антигравитацию, тогда как современная идея антивещества обходится без этого.

103

Джон Хендри. Cambridge Physics in the Thirties. Adam Hilger, Лондон, 1984.

104

Э. Коуэн. The picture that was not reversed. Engineering and Science, V. 46 (2), 1982, pp. 6–28. Доступно по адресу: https:// resolver.caltech.edu/CaltechES:46.2.Cowan. Последнее обращение: 18 января 2022 года.

105

Вернер Гейзенберг, письмо Вольфгангу Паули от 31 июля 1928 года. Из «Научной переписки» В. Паули, том 1, Springer Verlag, Берлин, 1979.

106

А. Пайс. Inward Bound. Издательство Оксфордского университета, Оксфорд, 1986, стр. 352.

107

Блэкетту пришлось ждать 1948 года, пока он не сделал еще одно крупное открытие, а Оккиалини вовсе остался без премии.

108

Они действительно фундаментальные частицы, поскольку не состоят из электронов, и также при распаде высвобождаются две призрачные частицы, называемые нейтрино, которые откроют гораздо позже. Мы познакомимся с ними в главе 9.

109

То были слова венгерско-американского физика И. А. Раби.

110

Как мы увидим, позже термин мезон будет обозначать нестабильные субатомные частицы, состоящие из одного кварка и одного антикварка, но до этого еще далеко.

111

Х. Лайл, интервью с Андерсоном…

112

Рут Левин Сайм. Marietta Blau: Pioneer of photographic nuclear emulsions. Physics in Perspective, V. 15, стр. 3–32. https://doi. org/10.1007/s00016-012-0097-6.

113

См. https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1950/summary/.

114

Раджиндер Сингх, Супракаш Рой. A Jewel Unearthed: Bibha Chowdhuri. Shaker Verlag, Дюрен, 2018.

115

Сезар Латтес и др. Processes involving charged mesons. Nature, V. 159, 1947. https://doi.org/10.1038/159694a0.

116

Р. Сингх и С. Рой. A Jewel Unearthed…, стр. 11. Интересно, однако, что в своей Нобелевской лекции Пауэлл никак не ссылался ни на работу Блау, ни на работу Чоудхури.

117

Р. Л. Сайм. Marietta Blau…

118

М. Росситер. Эффект Матфея – Матильды (The Matthew Matilda effect). Social Studies in Science, V. 23 (2), 1993. https://doi. org/10.1177/030631293023002004.

119

Мюоны распадаются на электроны и нейтрино. См. главу 9.

120

См. http://www.scanpyramids.org/index-en.html и статью К. Морисима и др. Discovery of a big void in Khufu’s Pyramid by observation of cosmic-ray muons. Nature, V. 552, 2017, pp. 386–390. https://doi. org/10.1038/nature24647.

121

Если вы придумаете другой способ использования этой технологии, то можете получить доступ к финансированию, чтобы помочь создать новую отрасль благодаря сотрудничеству с проектом Muographix, который открыто приглашает предпринимателей поучаствовать в разработке новых технологий.

122

Стипендия была присуждена Королевской комиссией по Великой выставке 1851 года.

123

Э. Резерфорд. 1928 Address of the President at the anniversary meeting. Proceedings of the Royal Society, V. 117, 1928, pp. 300–316.

124

М. Л. Э. Олифант, У. Дж. Пенни. John Douglas Cockcroft 18971967. Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society, V. 14, 1968. Доступно по адресу https://royalsocietypublishing.org/doi/pdf/10.1098/ rsbm.1968.0007.

125

Э. Резерфорд. Structure of the radioactive atom and the origin of the α-rays. Philosophical Magazine, Серия 7 (4), 1927, стр. 580–605. https://doi.org/10.1080/14786440908564361.

126

Георгий Гамов. Моя мировая линия: неформальная автобиография. Viking, Нью-Йорк, 1970.

127

Там же.

128

Там же.

129

То есть частица с одиночным электрическим зарядом. E = qV – это энергия E, полученная умножением частицы с зарядом q и напряжением, через которое она проходит, V.

130

Брайан Кэткарт. The Fly in the Cathedral: How a Small Group of Cambridge Scientists Won the Race to Split the Atom. Penguin, Хармондсворт, 2004.

131

Коронный разряд возникает, когда электрическое поле вокруг проводника недостаточно велико, чтобы вызвать пробой или искрение, но делает воздух вокруг него проводящим. Часто испускает голубоватое свечение в воздухе.

132

Каждая ступень состояла из диодов (которые пропускали ток только в одном направлении, своего рода улица с односторонним движением для электричества) и конденсаторов (которые накапливают электрический заряд, как парковка для электромобилей). Позже, когда Кокрофт попытался запатентовать свое изобретение, он обнаружил, что оно уже было запатентовано Генрихом Грейнахером.

133

Дж. Д. Кокрофт и Э. Т. С. Уолтон. Disintegration of lithium by swift protons. Nature, V. 129, 1932, p. 649. https://doi.org/10.1038/129649a0.

134

Б. Кэткарт. The Fly in the Cathedral…

135

Кокрофт и Уолтон снизили напряжение до этих значений и обнаружили, что эксперимент все еще работает.

136

Институт Кокрофта – один из двух институтов ускорительной физики в Великобритании, названный в честь Джона Кокрофта, который был родом из Тодмордена, что примерно в часе езды от Института Кокрофта в Дэрсбери, графство Чешир. Второй институт – базирующийся в Оксфорде Институт ускорительной физики имени Джона Адамса, учреждение, в котором я училась и работаю, когда пишу эту книгу. Назван в честь бывшего директора по исследованиям ЦЕРН, а не бывшего президента США.

137

Исследовательский источник нейтронов и мюонов ISIS.

138

Дж. Томасон. The ISIS spallation neutron and muon source. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, V. 917, 2019, pp. 61–67. https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.11.129.

139

Гарри Э. Гоув. From Hiroshima to the Iceman: The Development and Applications of Accelerator Mass Spectroscopy. Institute of Physics Publishing, Бристоль, 1999.

140

Ранее в Соединенных Штатах проводились работы с использованием циклотронов. См. Ричард Мюллер. Radioisotope Dating with a Cyclotron. Science, V. 196, 1977, стр. 489–494, хотя в этой статье не было продемонстрировано углеродное датирование с помощью УМС. Команда Гоува первой провела подобный эксперимент, использовав при этом тандемный ускоритель, который и сегодня считается предпочтительной технологией.

141

Не ясно, тестировали ли Гоув и Беннетт скрипку, но, вероятно, они пришли бы к неоднозначной дате, даже если бы она была реальной. Период, когда Страдивари изготавливал свои скрипки, соответствует тридцатилетнему периоду низкой солнечной активности, называемому минимумом Маундера. Из-за более низкого уровня солнечного ультрафиолетового излучения в этот период в атмосфере Земли накопилось больше озона, и в результате космические лучи создали избыток радиоактивного углерода-14 в атмосфере. Любая древесина Маундеровского минимума содержит излишки углерода-14, что может привести к неверному датированию на куда более поздний период, в данном случае на 1950-е годы. Разрешить эту двусмысленность без более традиционного исторического исследования невозможно. Периоды, подобные этому, известны и учитываются современными методами радиоуглеродного датирования.

142

Доступно по адресу https://inis.iaea.org/search/search.aspx?orig_ q=RN:47061416.

143

Версию периодической таблицы Менделеева того времени можно найти по адресу https://www.meta-synthesis.com/webbook/35_ pt/pt_database.php?PT_id=1017.

144

Герберт Чайлдс. An American Genius: The Life of Ernest Orlando Lawrence, Father of the Cyclotron. E. P. Dutton, Бостон, 1968.

145

Внутрь такого проводника, как металлическая трубка, внешнее напряжение не проникает.

146

Г. Чайлдс. An American Genius…

147

Там же.

148

М.С. Ливингстон и Э.М. Макмиллан. History of the Cyclotron. Physics Today, V. 12 (10), 1959. https://doi.org/10.1063/1.3060517.

149

Л. Альварес. Ernest Orlando Lawrence: A Biographical Memoir. National Academy of Sciences, Вашингтон, округ Колумбия, 1970.

150

Г. Чайлдс, An American Genius…

151

Э.О. Лоуренс. Radioactive sodium produced by deuton bombardment. Physical Review, V. 46, 1934, p. 746. https://journals.aps. org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.46.746.

152

С тех пор взгляд на проведение экспериментов с животными тоже претерпел серьезные изменения.

153

Использование кобальта-60 в медицине недавно было классифицировано как угроза ядерного распространения, которое создает опасность нежелательного воздействия радиации в случае неправильной утилизации источников излучения. Ожидается, что в будущем его использование сократится, поскольку в настоящее время предпочтительнее использование ускорителей, как мы обсудим в главе 10.

154

Существование технеция в спектре звезд предоставило доказательства того, что тяжелые элементы образуются в звездах в ходе процесса, известного как звездный нуклеосинтез, но об этом стало известно только в конце 1950-х годов.

155

Д. Хоффман, А. Гиорсо и Г. Т. Сиборг. Глава 1.2: Первые дни в радиационной лаборатории Беркли. Из книги The Transuranium People: The Inside Story. Калифорнийский университет в Беркли и Национальная лаборатория имени Лоуренса в Беркли, 2000.

156

Доступно по адресу https://www.nytimes.com/1998/06/09/ nyregion/commemorating-a-discovery-in-radio-astronomy.html.

157

Сегодня Джоселин Белл Бернелл – известный профессор и сторонница разнообразия в науке. В 2018 году она пожертвовала свой выигрыш в размере 3 млн долл. от премии Breakthrough Prize на финансирование стипендий для увеличения разнообразия в области физики.

158

Физический факультет Университета Иллинойса объявил конкурс на лучшее название, и среди заявок было немецкое название длиной в 84 символа, которое, к счастью, не выбрали: Ausserordentl ichehochgeschwindigkeitselektronenentwickelndesschwerarbeitsbeigolli tron, что переводится как «Трудолюбивая, черт возьми, машина для генерации электронов с необычайно высокой скоростью».

159

Рольф Видероэ предлагал аналогичную концепцию.

160

Эксперты действительно называют вакуумный сосуд «пончиком».

161

Даже сегодня мы все еще называем характерные колебания частиц в ускорителях бетатронными колебаниями.

162

Физики-теоретики вычислили это еще в 1897 году, и это явление использовалось в ранних попытках описать то, как электроны должны были терять энергию и по спирали падать на ядро в модели атома, предложенной Резерфордом. Однако большинство физиков перестали обращать на это внимание после того, как Бор объяснил стабильность атома с помощью квантовой механики, что устранило недопонимание строения атома. В 1940-х годах с появлением бетатрона электроны начали разгоняться до энергий, достаточных для того, чтобы этот эффект вновь стал проблемой.

163

Несколько лет спустя Эд Макмиллан опубликовал полную теорию синхротрона, и, несмотря на то что он знал об идее Олифанта, он никак не упомянул и не процитировал работу Олифанта.

164

Аналогия с серфером была предложена моим бывшим коллегой по лаборатории Резерфорда – Эплтона, доктором Стивеном Бруксом, ныне работающим в Брукхейвенской национальной лаборатории.

165

Магнит был сделан из множества плоских кусочков или «пластин», соединенных вместе, как металлический пирог, нарезанный на крошечные тонкие кусочки. Этот метод сегментации магнита помогает при быстром увеличении или уменьшении амплитуды импульса магнита, поскольку в этом случае электрические «вихревые» токи не протекают беспорядочно по всей стальной детали.

166

Месяцем ранее их опередили два британских физика – Ф. К. Говард и Д. Э. Барнс, которые превратили небольшой бетатрон в Вулвичском арсенале в электронный синхротрон с энергией 8 МэВ.

167

Г. Поллок. The discovery of synchrotron radiation. American Journal of Physics, V. 51, 1983. https://doi.org/10.1119/1.13289.

168

Вы можете определить, поляризованы ли ваши солнцезащитные очки, поднеся их под углом 90 градусов к поляризованной паре в магазине и посмотрев сквозь линзы: если совсем темно, они поляризованы. Поверните их обратно на 0 градусов, и они снова будут пропускать свет.

169

М. Л. Перлман и др. Synchrotron radiation: Light fantastic. Physics Today, V. 27, 1974. https://doi.org/10.1063/1.3128691.

170

Всего два года спустя, в 1915 году, они были удостоены Нобелевской премии за эту работу.

171

«Время жизни» электронного пучка ограничено из-за многих эффектов, которые постепенно приводят к потере электронов: рассеяние электронов из-за крошечного количества газа, оставшегося в вакууме, рассеяние электронов из-за столкновений друг с другом и квантовая раскачка. Помните: электроны излучают свет в виде квантов – фотонов, при этом каждый электрон испускает около 100 фотонов за оборот в синхротроне. Этот квантованный эффект вызывает внезапные «удары», воздействующие на электроны, и приводит к рассеянию пучка, ограничивая его время жизни в кольце.

172

Мощность испускаемого излучения пропорциональна массе частицы в четвертой степени, т. е. массе, дважды возведенной в квадрат.

173

Пер. с англ. Д. В. Костыгина – Прим. пер.

174

Альвареса сопровождали два других физика, Гарольд Агню и Лоуренс Джонсон.

175

https://www.manhattanprojectvoices.org/oral-histories/carl-anderson's-interview.

176

Вместе со своим племянником Отто Фришем.

177

https://www.manhattanprojectvoices.org/oral-histories/evelyne-litzsinterview.

178

Уинстон С. Черчилль. Победа. Rosetta Books, Нью-Йорк, 2013 год.

179

Альварес первым сообщил Эрнесту Лоуренсу о прорыве.

180

Пройдет еще восемь лет, прежде чем физики установят, что обе эти частицы на самом деле являются версиями того, что мы сейчас называем каоном.

181

Р. Арментерос и др. LVI. The properties of charged V-particles. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, V. 43, 1952, pp. 597–611. https://doi. org/10.1080/14786440608520216.

182

Существует три типа пионов: положительно заряженный, отрицательно заряженный и нейтральный.

183

Сама по себе непростая задача, поскольку протоны, как упоминалось ранее, примерно в 2000 раз тяжелее электронов и для их удержания на высокой скорости нужны более сильные магниты. Но проект того стоил, потому что электронные пучки теряли большую часть своей энергии из-за синхротронного излучения, как мы видели в предыдущей главе.

184

Миллиард электронвольт, кратко обозначаемый в русском языке как ГэВ, в английском языке обозначался как BeV (от BeV – Billion ElectronVolt). Отсюда и название нового ускорителя. Теперь в английском языке миллиард электронвольт также обозначается ГэВ. – Прим. пер.

185

Луис Альварес. Alvarez: Adventures of a Physicist. Нью-Йорк, 1987. Basic Books,

186

Эрик Веттел. Donald Glaser: An Oral History. Калифорнийский университет, Беркли, 2006.

187

Там же.

188

Среди физиков бытует миф, что Глазер придумал пузырьковую камеру, глядя в стакан с пивом. К сожалению, это неправда. Реальная история такова, что в какой-то момент Глазер оказался в местном пабе под названием Pretzel Bell со своими коллегами, которые начали поддразнивать его по поводу его экспериментов. Один из них указал на пузырьки в пиве и воскликнул: «Ну и дела, Глазер, ты можешь видеть треки, черт возьми, где угодно!» Позже паб повесил фотографию Глазера на стену и заявил, что он пришел к своему изобретению именно здесь, откуда и пошел этот миф.

189

Э. Веттел. Glaser…

190

Л. М. Браун, М. Дрезден и Л. Ходдесон. Pions to Quarks: Particle Physics in the 1950s. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, 1989, стр. 299.

191

Э. Веттел. Glaser…

192

Женщины анализировали данные о частицах по крайней мере с 1920-х годов, включая те, которые регистрировали сцинтилляции в Вене, упомянутые в главе 5. В 1940-х годах женщины также анализировали данные о ядерных эмульсиях, особенно в лаборатории Сесила Пауэлла в Бристоле. Во время войны, когда мужчины ушли на войну, многие женщины нашли новое применение своим силам, в том числе в качестве «компьютеров», выполняя подробные вычисления для решения дифференциальных уравнений, которые были необходимы во многих проектах. Когда появились первые электронно-вычислительные машины, получившие название «компьютер», женщины взяли на себя роль уже компьютерных программистов, хотя их заслуги часто никак не признавали, а их истории долгое время игнорировались. Поэтому, когда пришло время анализировать треки частиц из пузырьковых камер, разделение труда по стереотипному гендерному признаку едва ли было под вопросом. Это была явно «женская работа».

193

М. Гелл-Манн. Isotopic spin and new unstable particles. Physical Review, V. 92, 1953, p. 833. https://doi.org/10.1103/PhysRev.92.833; М. Гелл-Манн. The interpretation of the new particles as displaced charged multiplets. Il Nuovo Cimento, V. 4 (С. 2), 1956, pp. 848–866. https://doi. org/10.1007/BF02748000.

194

«Знакопеременный градиент» представлял собой новую концепцию фокусировки, которая возникла в результате прорыва в физике ускорителей, сделанного на Космотроне, где было обнаружено, что, изменяя полярность всех магнитов, луч можно направить в гораздо более узкую вакуумную трубу (не ту, по которой можно проехать на автомобиле!). Это позволило создавать машины с меньшими и более дешевыми магнитами, в то время как лучи могли достигать еще более высоких энергий.

195

Идея кварков была независимо выдвинута Джорджем Цвейгом, он называл их «тузами».

196

В. Э. Барнс и др. Observation of a Hyperon with Strangeness Minus Three. Physical Review Letters, V. 12 (8), 1964, pp. 204–206. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.12.204.

197

Э. Веттел. Glaser…

198

Мэри Палевски. Atomic Fragments – A Daughter’s Questions. Издательство Калифорнийского университета, 2000, стр. 128.

199

Это одна из областей моих собственных исследований, и Уилсон, по общему признанию, в некотором роде мой герой. Моя докторская диссертация была посвящена разработке новых ускорителей, подобных циклотронам, которые мы разработали специально для улучшения современной терапии частицами. Эти машины называются ускорителями с переменным градиентом фиксированного поля, или FFA, и были впервые изобретены в 1950–1960-х годах в Соединенных Штатах группой MURA (Ассоциации исследователей университетов Среднего Запада, от англ. Midwestern Universities Research Association).

200

Назван в честь австралийско-британского физика Уильяма Генри Брэгга, который впервые предсказал такую зависимость еще в 1904 году.

201

У. Амальди. History of hadrontherapy in the world and Italian developments. Rivista Medica, V. 14 (1), 2008.

202

Л. Ходдесон. Establishing KEK in Japan and Fermilab in the US: Internationalism, nationalism and high energy accelerators. Social Studies in Science, V. 13 (1), 1983. https://doi. org/10.1177/030631283013001003.

203

Из Нобелевской лекции Фреда Райнеса, доступной по адресу https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/reines-lecture.pdf.

204

Технически, в ходе процесса захватывается двойник нейтрино из антивещества, антинейтрино, но Райнес и Коуэн этого не знали, и пока для нас это не имеет большого значения. Это противоположно радиоактивному бета-распаду из ранних экспериментов Мейтнер и Гана и называется обратным бета-распадом.

205

Трудно установить, где именно изобрели эти трубки, но считается, что либо в России, либо в Соединенных Штатах. В настоящее время они в основном разрабатываются и продаются японской компанией Hamamatsu.

206

То были электронно-лучевые осциллографы. См. главу 1.

207

Идея спектрометра излучения человека позже была использована в медицине для понимания степени, в которой радиоактивный материал, будь то природный или созданный человеком, поглощается, распространяется и используется человеческим организмом.

208

Технически это антинейтрино, которое необходимо, поскольку при распаде должно сохраняться «лептонное число»: электрон имеет лептонное число +1, а антинейтрино —1, уравновешивая друг друга.

209

Добиться этого непросто, поскольку нельзя напрямую соединить протоны вместе. Сначала четыре протона должны слиться в два дейтрона, затем добавляются дополнительные протоны, чтобы получить два ядра гелия-3, и, наконец, они сливаются вместе, образуя один гелий-4. На разных этапах цепочки высвобождаются нейтрино, гамма-лучи и позитроны.

210

С другой стороны, гамма-лучи отскакивали бы в разные стороны в ходе электромагнитных взаимодействий и им потребовались бы сотни тысяч лет, чтобы достичь поверхности и в конечном итоге проявиться в качестве видимого света.

211

Обнаружим ли мы сначала новую частицу или античастицу, для физиков не имеет большого значения. Но нейтрино интересны в этом смысле. Мы определяем нейтрино и антинейтрино по тому, как они взаимодействуют с другими частицами, по значениям так называемого лептонного числа, но до сих пор неизвестно, действительно ли это два различных состояния или нейтрино тождественно собственной античастице.

212

Жизнь Понтекорво – увлекательная история; см. книги Фрэнка Клоуза: Neutrino. OUP, Оксфорд, 2010; Half Life. Oneworld, Лондон, 2015.

213

Вы можете совершить виртуальную экскурсию здесь: https:// www.snolab.ca/facility/virtual-tour/.

214

Эксперимент по распаду ядра «Камиока» (англ. Kamioka Nucleon Decay Experiment) первоначально был разработан для измерения распада протона. Он был способен устанавливать ограничения на время жизни протонов, но также отлично подошел и для нейтрино и со временем был усовершенствован в этих целях. Взаимодействие нейтрино в воде может привести к появлению электронов или позитронов, движущихся быстрее скорости света (то есть скорости света в воде, которая медленнее, чем в вакууме), – эффект, эквивалентный звуковому удару, производимому реактивным самолетом. Он приводит к появлению конуса света, который мы называем излучением Черенкова и для измерения которого и был разработан «Супер-Камиоканде».

215

https://www.symmetrymagazine.org/article/june-2013/cinderellas-convertible-carriage.

216

https://www.techexplorist.com/scientists-measured-neutrinosorig inating-interior-earth/29364/.

217

https://www.sheffield.ac.uk/news/nr/nuclear-particle-physicsresearch-study-watchman-uk-us-boulby-1.828008.

218

https://www.popsci.com/science/article/2012-03/first-time-neutri nos-send-message-through-bedrock/.

219

К. Том и др. The REPAIR project: Examining the biological impacts of sub-background radiation exposure within SNOLAB, a deep underground laboratory. Radiation Research, V. 88 (4.2), 2017, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28723273/.

220

Обычно на частоте около 20–50 МГц.

221

Клистрон создавал мощность на уровне милливатт в гигагерцевом диапазоне частот. Инженеры и специалисты по физике ускорителей часто называют радиочастотами как «микроволны» (более 1 ГГц), так и «радиочастоты» (от МГц до ГГц).

222

Джеймс П. Бакстер. Scientists Against Time. Atlantic-Little Brown, Boston, 1947, p. 142.

223

План был назван «Миссией Тизарда» – в честь британского химика Генри Тизарда, по чьей инициативе он осуществился.

224

Без их ведома Ёдзи Ито независимо разработал магнетрон в Японии в 1939 году.

225

Не следует путать с Радиационной лабораторией Лоуренса в Беркли; Радиационной лаборатории Массачусетского технологического института дали это намеренно запутанное название, чтобы люди думали, что они просто работают над обычной физикой, а не над военными радарами.

226

Фрэнк Дж. Тейлор. The Klystron Boys: Radio’s Miracle Makers. Saturday Evening Post, 8 февраля 1942 года, стр. 16.

227

Позднее, в 1956 году, братья сделали компанию публичной.

228

Джон Эдвардс. Russell and Sigurd Varian: Inventing the klystron and saving civilization. Доступно по адресу https://www. electronicdesign.com/technologies/communications/article/21795573/ russell-and-sigurd-varian-inventing-the-klystron-and-saving-civilization. Дата обращения: 29 июня 2021 года.

229

Кристоф Лекюйер. Making Silicon Valley: Innovation and the Growth of High Tech, 1930–1970. MIT Press, Кембридж, штат Массачусетс, 2006.

230

Э. Гинзтон. An informal history of SLAC: Early accelerator work at Stanford. SLAC Beam Line, специальный выпуск 2, 1983.

231

Расчет был основан на предположении о необходимости уменьшения примерно до 1 % радиуса протона или нейтрона, что дает энергию электрона в 20 ГэВ при использовании длины волны де Бройля.

232

В кварковой модели все тяжелые и странные частицы можно описать как имеющие комбинации кварков и их антиверсий – антикварков. Так, протон будет иметь два верхних кварка и один нижний кварк, в то время как нейтрон будет иметь один верхний кварк и два нижних кварка. Мезоны, например пион и каон, состоят из двух кварков или кварка и антикварка. У странных частиц, известных как барионы, три типа кварков или антикварков. В какой-то момент все частицы, подверженные сильному ядерному взаимодействию, стали называть адронами.

233

Однако здесь есть небольшое отличие от эксперимента с золотой фольгой. Электроны в этом случае теряли некоторую энергию при столкновении, поэтому это было названо неупругим соударением, в отличие от упругих в эксперименте с золотой фольгой. Этот эксперимент также известен как глубоко неупругое рассеяние.

234

До тех пор, пока в 1999 году этот титул не забрал другой физический проект – гравитационно-волновой интерферометр LIGO.

235

На сегодняшний день – 50 ГэВ.

236

Майкл Риордан. The discovery of quarks. Science, V. 256, pp. 1287–193. https://doi.org/10.1126/science.256.5061.1287.

237

Доступно по адресу https://hueuni.edu.vn/portal/en/index.php/News/ the-road-to-the-nobel-prize.html. Дата обращения: 5 октября 2020 года.

238

Помните, что в атоме водорода есть только протон и электрон, в то время как в дейтерии – протон и нейтрон.

239

Само название частицы – глюон – происходит от английского слова glue – клей. – Прим. пер.

240

За свое открытие Фридман, Кендалл и Тейлор были удостоены Нобелевской премии по физике 1990 года.

241

Ионизирующее излучение использовалось для лечения кожных поражений еще в 1897 году, после открытия рентгеновских лучей, но при наличии только низких энергий лучи не могли проникать в организм, поэтому были бесполезны для лечения большинства опухолей. Только когда на сцену вышли ускорители, обеспечивающие энергию электронов (и, следовательно, энергию рентгеновских лучей) в диапазоне «мегавольт», лучи получили достаточную проникающую способность.

242

До LINAC существовало несколько конкурирующих технологий лучевой терапии, от генераторов Ван де Граафа и Кокрофта-Уолтона до бетатронов. Большинство из них были либо слишком большими, либо не обеспечивали достаточно высокой мощности для качественной терапии. В Великобритании рентгеновский аппарат LINAC длиной 3 м и мощностью 8 МэВ впервые в мире использовался для лечения пациентов, но устройство было настолько громоздким, что его нельзя было перемещать и направлять луч под разными углами. В Великобритании также было построено несколько небольших машин на 4 МэВ, и вскоре такие аппараты были установлены в Австралии, Новой Зеландии, Японии и России. Новые аппараты Varian быстро заменили эти ранние установки по мере развития лучевой терапии.

243

См. https://www.iceccancer.org/cern-courier-article-developingmedical-linacs-challenging-regions.

244

См. https://www.computerworld.com/article/3173166/billnye-backed-startup-uses-particle-accelerator-to-make-solar-panels-60cheaper.html.

245

Высокоэнергетическая лучевая терапия в сочетании с быстрой доставкой дозы для достижения так называемого FLASH-эффекта – горячо обсуждаемая тема в этой области.

246

R. R. Wilson’s congressional testimony, 1969. Fermilab. Доступно по адресу https://history.fnal.gov/historical/people/wilson_testimony. html. Дата обращения: 31 мая 2021 года.

247

Там же.

248

Уилсон стилизовал его в честь собора в Бове, Франция.

249

Cм. https://history.fnal.gov/goldenbooks/gb_wilson.html.

250

Л. Ходдесон, А. В. Колб и К. Уэстфолл. Fermilab: Physics, the Frontier, and Megascience. Издательство Чикагского университета, 2009, стр. 101.

251

Сообщения о том, сработал ли метод чистки хорьком, противоречивы, но, во всяком случае, позже Фелицию заменила роботизированная система.

252

Называемое «медленной резонансной экстракцией».

253

Ходдесон, Колб и Уэстфолл. Fermilab.

254

Частица J/Ψ представляет собой комбинацию – или «связанное состояние» – очарованного кварка и антикварка, поскольку кварки нельзя обнаружить изолированно. Группа Бертона Рихтера в SLAC назвала новую частицу Ψ, а группа Сэмюэля Тинга из Брукхейвена назвала ее J, и оба открытия были настолько близки по времени, что частица стала известна как комбинация двух названий, J/Ψ.

255

Д. Хом, Л. Ледерман и др. Observation of high mass dilepton pairs in hadron collision at 400 GeV. Physical Review Letters, V. 36 (21), 1976, p. 1236. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.36.1236.

256

Технически это означает, что, если новая частица не существует, вероятность того, что данные будут выглядеть так, будто она все-таки есть, составляет один к 3,5 миллиона. Немного раздражает такая формулировка, но нет никакого способа обойти это условное утверждение «если», потому что именно так работает статистика. Но я предпочитаю формулировать следующим образом: «Вероятность того, что данные окажутся случайными, – менее чем один к 3,5 миллиона».

257

Revisiting the b revolution. CERN Courier, 2017. Доступно по адресу https://cerncourier.com/a/revisiting-the-b-revolution/.

258

Этими первыми сверхпроводящими материалами были ниобий-цирконий и ниобий-титан.

259

Дж. Джексон. Down to the Wire. SLAC Beam Line. V. 73 (9), 1993, p. 14.

260

В Брукхейвене этот урок был усвоен на горьком опыте, когда разрабатывались магниты для немного меньшего сверхпроводящего ускорителя под названием ISABELLE. Команда сделала небольшой прототип, а затем испытала шок, когда магнит не смог работать должным образом в полном масштабе, – проблема, которая сыграла большую роль в отмене проекта ISABELLE в 1982 году.

261

Первая идея создания коллайдера, по-видимому, возникла у Рольфа Видероэ в 1953 году. Позже идеи поступали из Новосибирска в России, от MURA, из Брукхейвена, SLAC и Кембриджского ускорителя электронов (CEA).

262

Столкновения с энергией 1,6 ТэВ впервые произошли 13 октября 1985 года.

263

Этот распад также приводит к образованию W-бозона, электрически заряженного переносчика слабой силы.

264

См. https://cerncourier.com/a/superconductors-and-particle-physics-entwined.

265

См. https://www.elekta.com/radiotherapy/treatment-delivery-systems/unity.

266

См. https://bccresearch.blogspot.com/2010/09/global-market-for-mri-systems-to-grow.html.

267

Джуди Джексон. Down to the wire. SLAC Beam Line. V. 23 (1), 1993, p. 14. https://www.slac.stanford.edu/history/newsblq.shtml.

268

Эванс также единственный действующий член Королевского общества в области физики ускорителей.

269

М. Краузе. CERN: How We Found the Higgs Boson. World Scientific, Сингапур, стр. 98–107.

270

Интервью с Линдоном Эвансом, BBC Wales (архивы). Доступно по адресу https://www.bbc.co.uk/wales/scifiles/interviewsub/liveevans.shtml.

271

М. Краузе, CERN…

272

W– и Z-бозоны весят около 70 ГэВ.

273

Число кажется довольно конкретным, потому что оно основано на массе бозона Хиггса, к которому мы вот-вот придем, подождите!

274

Дано физиком Дэвидом Миллером из Университетского колледжа Лондона.

275

Дж. Ширс. Data Management at CERN: current status and future trends. Материалы 14-го симпозиума IEEE по системам массового хранения, 1995, стр. 174–181, https://ieeexplore.ieee.org/document/528227.

276

См. https://www.bondcap.com/pdf/Internet_Trends_2019.pdf.

277

ВВП на душу населения составляет 1369 долларов, а население Кашмира составляет 12,55 миллиона человек, так что общий ВВП составляет около 17 мрлд долл. См. https://thediplomat.com/2020/08/ perpetual-silence-kashmirs-economy-slumps-under-lockdown.

278

По аналогии с английской сказкой «Златовласка и три медведя», где постоянно два предмета или состояния были по-своему избыточными или недостаточными и только один приходился «в самый раз». – Прим. пер.

279

Tevatron experiments close in on Higgs particle. Symmetry, июль 2011 года. Доступно по адресу https://www.symmetrymagazine.org/ breaking/2011/07/27/tevatron-experiments-close-in-on-higgs-particle.

280

Джанотти позже станет первой женщиной – генеральным директором ЦЕРНа, эту должность она занимает и на момент написания книги.

281

Для более подробной информации см. https://seeiist.eu.

282

Для получения информации о технологическом портфеле ЦЕРН см. https://kt.cern/technologies.

283

См. The Impact of CERN, CERN-Brochure-2016-005-Eng, декабрь 2016. https://home.cern/sites/home.web.cern.ch/files/2018-07/ CERN-Brochure-2016-005-Eng.pdf. Дата обращения: 11/10/2021. Также см. П. Кастельнуово и др. The economic impact of technological procurement for large scale infrastructures: Evidence from the Large Hadron Collider, документ ЦЕРН, 2018. Доступно по адресу https:// cds.cern.ch/record/2632083/files/CERN-ACC-2018-0022.pdf.

284

Дэвид Виллегас и др. The role of grid computing technologies in cloud computing; Handbook of Cloud Computing. Springer Verlag, Berlin, 2010, pp. 183–218.

285

П. Эмисон и Н. Браун. Evaluation of the Benefits that the UK has derived from CERN. Technopolis Group, 2019.

286

Кстати, массы нейтрино не объясняют недостающую массу Вселенной.

287

Этот проект основан на высокочастотной ускорительной технологии «X-диапазона»: одна из тестовых систем на момент написания книги установлена в моей новой лаборатории в Мельбурнском университете и расширит нашу программу в области медицинских и промышленных ускорителей, а также внесет вклад в будущие разработки линейных коллайдеров.

288

В ЦЕРНе Эдда Гшвендтнер наблюдает за экспериментом AWAKE, который использует пучки протонов с энергией 400 ГэВ для создания плазменного канала для ускорения электронов.

289

Этот опрос был проведен в 2015 году, до пандемии COVID, президентства Трампа и Брекзита. Доступно по адресу https:// ourworldindata.org/a-history-of-global-living-conditions-in-5-charts.

290

Доступно по адресу https://www.theguardian.com/science/2013/ dec/06/peter-higgs-boson-academic-system.