Почему физики пытались поместить хорька в ускоритель частиц

В ФЕВРАЛЕ 1971 ГОДА ФИЗИКИ Национальной ускорительной лаборатории в Батавии, штат Иллинойс, начали испытания самой большой машины в мире: кольцеобразного протонного синхротронного ускорителя частиц с энергией 200 миллиардов электронвольт (БэВ*). Ставки были высоки. Директор NAL Боб Уилсон сообщил Министерству энергетики США, что он может запустить его в течение пяти лет за 250 миллионов долларов, а они потратили на это четыре года. Вскоре они столкнулись с запутанной проблемой: магниты, необходимые для его работы, продолжали выходить из строя.

Какое низкотехнологичное решение предлагается для этой высокотехнологичной проблемы? Хорек по имени Фелиция.

Но сначала немного предыстории. NAL — сегодня известная как «Лаборатория Ферми» в честь физика Энрико Ферми — имеет цепочку ускорителей: линейный ускоритель (линейный ускоритель), бустер, кольцо рециклера и главное инжекторное кольцо. Линейный ускоритель обеспечивает пучок протонов и начальный заряд энергии; усилитель ускоряет его; переработчик «группирует» его в группы протонов для получения более интенсивного луча; а главное инжекторное кольцо прогоняет луч десятки тысяч раз почти до скорости света. Затем частицы отправляются в различные испытательные центры, где они сталкиваются друг с другом или с фиксированной мишенью. В результате столкновения, наблюдаемого детектором частиц, раскрывается их внутренность, а иногда и создаются экзотические частицы. Это самые фундаментальные элементы Вселенной.

Еще в 1971 году дизайн был немного другим; во-первых, не существовало колец инжектора и рециркулятора. Что сделал, так это ускоритель в четырех милях вокруг, названный главным кольцом. Он был оснащен магнитами, которые проводят луч через ускорители: «774 дипольных магнита, которые направляют пучок частиц, и 240 квадрупольных магнитов, которые фокусируют луч», как вспоминал физик Рюдзи Ямада, спроектировавший дипольный магнит.

Это не магниты на холодильник: каждый имеет длину 20 футов и весит почти 13 тонн. Сначала вышли из строя только два магнита, когда сломалась стекловолоконная изоляция вокруг их катушек. Вскоре их стало два в день. В течение следующих нескольких месяцев команда заменила 350 магнитов.

И все же 30 июня 1971 года им впервые удалось направить пучок частиц по всему кольцу. К августу они отправили одно примерно 10 000 раз. Но когда они попытались ускорить частицы выше семи ГэВ, магниты закоротились.

Ямада наконец понял причину: металлические осколки, оставшиеся после врезания в электронные лампы. «Поэтому, когда магниты были возбуждены более сильным полем, — писал он, — они втянулись внутрь магнитного зазора, встали и остановили луч, потому что они были слабомагнитным материалом».

Им пришлось вытащить щепки. Но как?

Роберт Шелдон, британский инженер, которого пригласили в NAL для поиска «быстрых путей и идей по экономии денег», предположил, что хорек, оснащенный инструментом для чистки, может выполнить эту работу, бегая по вакуумным трубкам, как будто вымывая кроликов. Уоррена. «В его части Йоркшира охотники использовали хорьков», — писал Фрэнк Бек, бывший руководитель исследовательской службы Фермилаб. «Хорек без колебаний пробежит по трубе из нержавеющей стали, даже если это потребует долгого путешествия в неизведанное».

Хорек прибыл специальной доставкой с фермы Wild Game and Fur Farm в Гейлорде, штат Миннесота. При длине 15 дюймов она была самым маленьким хорьком, который у них был. Ее мех был коричнево-черным, за исключением белых пятен на лице. Они назвали ее Фелицией. Она стоила 35 долларов.

Они надели на шею Фелисии специальный воротник и подгузник на ее задницу; Какашки хорька в трубке тоже остановят протон. К ошейнику прикрепили веревку. Фелиция должна была провести веревку от одного конца трубки к другому. Затем они прикрепляли к веревке тампон, смоченный чистящим средством, и протягивали его.

Но Фелиция отказалась войти в вакуумную трубку главного кольца. Возможно, ее напугала узкая, темная черная петля — ее окружность составляла четыре мили.

Столкнувшись с непокорным хорьком, ученые перевели ее в секцию трубок шириной 12 дюймов в Мезонной лаборатории, испытательном центре, который все еще находился в стадии строительства. «Ее учили бегать по туннелям, которые становились все длиннее, пока она не была готова попробовать одну из 300-футовых секций, которые будут соединены вместе, чтобы создать трубки Мезонной лаборатории», — отметил Тайм.