Шрифт
Source Sans Pro
Размер шрифта
18
Цвет фона
Часть II. Мечта о нейтринной астрономии
Глава 4. Физика по-висконсински
Как-то Фред Рейнес сказал Фрэнсису Халзену, что после того, как он и Клайд Кован доказали, «что частица действительно существует, буквально все тут же начали говорить о том, что пучки нейтрино могут использоваться в изучении астрономии»180.
Однако очень немногие решали написать об этом предположении181, и впервые оно появилось в научной литературе в 1958-м, в год смерти Вольфганга Паули. Это была дипломная работа Игоря Железных182 – ученика уважаемого теоретика частиц Моисея Маркова из Московского государственного университета (Железных с готовностью признает, что идея статьи принадлежала его наставнику183). Впервые Марков представил свою концепцию публике в ходе конференции по физике высоких энергий в Рочестере, штат Нью-Йорк, в 1960 году184, и примерно в то же время Кеннет Грейзен из Корнелльского университета, ранее работавший в «Манхэттенском проекте», выдвинул аналогичную идею на конференции в Беркли185.
Хотя концепции Маркова и Грейзена были основаны на одном и том же базовом принципе, между ними имелись фундаментальные различия, в результате чего на протяжении ряда лет исследования и эксперименты шли по двум совершенно разным направлениям.
В своей речи в Рочестере Марков предложил
установить некий аппарат в подводном озере или глубоко в океане для того, чтобы отделить направление заряженной частицы по черенковскому излучению186.
Затем он расширил эту идею в журнальной статье, написанной вместе с Железных и опубликованной в январе следующего года187:
Все известные частицы, за исключением нейтрино, абсорбируются километрами [толщи Земли] и, таким образом, полностью экранируются планетой… Примечательно, что в ходе эксперимента можно выявить не только μ-мезоны [мюоны] (от реакций с участием нейтрино), возникающие в самом детекторе, но и μ-мезоны с примыкающих слоев земли (так называемой подушки).
Это было первое описание телескопа, предназначенного для того, чтобы ловить нейтрино, прошедшие свой путь сквозь всю планету. И именно этот метод отлично работает для целей проекта AMANDA и телескопа IceCube.
В своем примечательном выступлении в Беркли Грейзен предрекал будущее развитие
высокоэнергетической нейтринной астрономии… Нейтрино будут передавать новый тип астрономической информации, отличной от той, которую переносят световые и радиоволны188.
А в конце уже ставшей классикой обзорной статьи на тему потоков космических лучей189, опубликованной в декабре 1960 года, он предложил «разместить глубоко под землей большой черенковский счетчик, около 15 метров в диаметре». Поскольку такой инструмент обладал бы очень небольшим значением углового разрешения, то он представлял бы собой скорее детектор, а не телескоп – зато его можно было подготовить к работе и получить нужные результаты быстрее, чем прибор, предложенный Марковым.
Оба этих провидца уделяли особое внимание вопросу обнаружения μ-мезонов, или мюонов. Нужно сказать, что они значительно опережали в своих размышлениях других исследователей, поскольку в 1960 году еще не было доказано, что мюонные нейтрино вообще существуют. Они были найдены только через два года командой физиков, в которую входил тот самый Леон Ледерман, который сыграл важную роль в открытии принципа несохранения четности190. Экспериментальный метод, требовавший необычайно мощного для того времени ускорителя, был изобретен Бруно Понтекорво в России раньше, чем эта идея пришла в головы команде Ледермана191, однако советским ученым так и не удалось его реализовать (в отличие от американцев), так что именно Ледерман и его товарищи получили в 1988 году Нобелевскую премию по физике. Несмотря на то что в основе их работы лежали идеи Понтекорво, сам он не вошел в число лауреатов.
Принцип, лежащий в основе концепций Маркова и Грейзена (по сути дела, это третий метод выявления нейтрино), состоит в следующем: когда мюонное нейтрино сталкивается с нуклоном и создает мюон путем обратного бета-распада, то новорожденный мюон будет быстро удаляться от места гибели своего родителя почти в том же направлении, что и нейтрино, – примерно так же, как бильярдный шар после прямого удара шара-битка, – и будет излучать при этом слабое голубое «черенковское излучение». Установив набор оптических детекторов внутри или вокруг определенного носителя по своему выбору, экспериментатор может определить направление мюона и, соответственно, его родителя-нейтрино. По этой причине обе концепции имеют общее название «детекторов Черенкова».
Эта форма излучения названа в честь русского физика Павла Алексеевича Черенкова, получившего за ее открытие в 1958 году часть Нобелевской премии по физике. Излучение возникает каждый раз, когда заряженная частица, например мюон, движется в преломляющей среде быстрее скорости света. Самым распространенным примером излучения выступает жутковатый синий свет, возникающий в бассейновых ядерных реакторах или при погружении в воду отработанных ядерных батарей. В этих случаях свет создается электронами, излучаемыми при бета-распаде многих радиоактивных побочных продуктов уранового реакторного топлива.
Если вы сейчас вспоминаете постулат специальной теории относительности Эйнштейна о том, что ничто не способно перемещаться быстрее скорости света, то не беспокойтесь – в данном случае постулат никак не нарушается. Эйнштейн говорил о скорости света в вакууме. В рефракционной среде, такой как вода, лед, стекло или даже воздух, свет будет двигаться не так быстро, поэтому в таких средах скорость частиц иного рода может оказаться выше, то есть общий закон не нарушается.
Черенковское излучение представляет собой оптический эквивалент звукового удара, который возникает, когда реактивный самолет «преодолевает звуковой барьер», то есть начинает двигаться быстрее скорости звука. Поскольку звук не может догнать самолет, он движется вслед за ним точно так же, как волны, расходящиеся по воде под углом позади скоростного катера. В ситуации с тремя измерениями – как в случае реактивного самолета или ускоряющегося мюона – звуковые или световые волны принимают форму конуса, а не V-образную форму, как волны позади катера. Иными словами, мюон «тащит» за собой конус черенковского излучения. Если бы мюон проходил сквозь проекционный экран, то в этот момент на экране появлялось бы пятно света, которое тут же превращалось бы в крошечный кружок. Затем этот кружок постепенно бы рос и становился менее ярким по мере того, как мюон удалялся бы от экрана.
В сущности, основное различие между концепциями Грейзена и Маркова связано с геометрией. Идея Маркова состояла в том, чтобы поместить трехмерную сетку оптических детекторов в естественный водоем и наблюдать за тем, как мюоны, рожденные нейтрино, будут проходить сквозь нее. Давайте договоримся называть такой тип конструкции марковской или «пудинговой»192, поскольку детекторы в ней расположены внутри так называемой зоны обнаружения.
Идея Грейзена состояла в том, чтобы окружить рукотворную емкость с водой оболочкой из детекторов, и в этом случае детекторы будут очевидным образом располагаться за пределами зоны обнаружения. Такой тип конструкции мы назовем «конструкцией Грейзена» или «оболочковой» конструкцией. В обоих случаях, чем больше зона обнаружения у детектора, тем более чувствительным он будет, поскольку повышается вероятность того, что сквозь него пройдет нейтрино или рожденный последним мюон.
Давайте сейчас перенесемся на несколько десятилетий вперед и представим себе конус черенковского излучения, тянущийся за мюоном в то время, как тот проходит сквозь IceCube. Конус – это трехмерный вариант волн от лодки, плывущей по поверхности тихого озера. Трехмерная сетка оптических детекторов, которую ученые помещают внутрь льда, по своей сути аналогична двухмерной сетке из поплавков, плавающих на поверхности озера. По мере того как лодка будет проходить мимо поплавков, они начнут колебаться вверх и вниз. Если вам известна скорость волн, то с помощью простых алгебраических и геометрических построений вы можете определить скорость и направление движения лодки – для этого достаточно знать время, в которое волны ударяются о тот или иной поплавок. Точно таким же образом ученые, работающие с IceCube, восстанавливают направление и скорость невидимого мюона, проходящего сквозь трехмерный детектор. Фрэнсис Халзен объясняет это так:
Представьте себе, что вы летите над озером на самолете. Возможно, вы и не увидите саму лодку, но волны скажут вам, где она находится и куда направляется.
Причина, по которой Марков и Грейзен сосредоточились на мюонах, а не на электронах, заключалась в том, что они понимали, какую частицу проще выявить. Дело в том, что мюон обладает достаточной массой и, соответственно, импульсом для движения по прямой практически в любой среде; электрон, масса которого в 200 раз меньше, будет отклоняться под воздействием электрических полей расположенных неподалеку ядер и начинает колебаться на расстоянии нескольких метров от места своего рождения. С каждым колебанием электрон создает так называемое тормозное излучение: фотоны, которые, в свою очередь, при наличии достаточной энергии создадут пары электрон-позитрон. Эти вторичные пары также начнут колебаться и создавать еще больше тормозного излучения, будут появляться все новые пары и так далее. В результате (в конкретном случае IceCube) возникнет так называемый каскад193: короткая сигарообразная вспышка света, пропорциональная по своему объему энергии электронного нейтрино, создавшего ее, и указывающая в направлении, в котором двигалось это нейтрино.
Помимо того что длинный и прямой след мюона увидеть намного проще, чем каскад, представляется возможным более точно определить его направление. Соответственно, мы получаем более точное направление движения его родительской частицы – нейтрино. След мюона более полезен для целей астрономии, поскольку он позволяет лучше понять, от какого космического объекта летело нейтрино. Высокоэнергетические мюоны (порожденные высокоэнергетическими нейтрино) имеют и еще одно преимущество – перед своим распадом они могут пролететь несколько километров сквозь лед или камень. Именно это имели в виду Марков и Железных, говоря о «подушке»: «пудинговая» конструкция позволяет выявить мюон, даже если он зародился на большом расстоянии от сетки детектора. Помните, что мы ищем мюоны, направленные вверх, то есть те, что были созданы нейтрино где-то к северу от Южного полюса. IceCube может выявить мюон, рожденный во льду или на материковом грунте снизу или сбоку от устройства, поскольку рано или поздно путь мюона будет заметен внутри сетки приборов. Это увеличивает рабочий объем детектора и в целом делает данный тип инструмента более чувствительным именно к мюонным, а не электронным нейтрино.
Детектор нейтрино должен располагаться глубоко под землей (или под водой или льдом), поскольку эти среды экранируют детектор от падающих на Землю космических лучей. Первичные космические лучи, летящие к нашей планете и состоящие в основном из протонов и других заряженных ядер, сталкиваются с ядрами азота, кислорода и других элементов в верхних слоях атмосферы, создавая потоки направленных вниз пионов и других «вторичных» космических лучей. Те в свою очередь распадаются на другие частицы (например мюоны) или сами сталкиваются с атмосферой и создают так называемые воздушные потоки. Все это служит хорошим примером сходства между космическими ускорителями и их рукотворными аналогами.
Два направленных вверх мюонных нейтрино (νμ), выявленных марковским инструментом или «пудинговой» конструкцией. Нейтрино слева взаимодействует с нуклоном ниже инструмента, создавая мюон (μ), который проходит сквозь детектор вместе с конусом черенковского света. Нейтрино справа вступает во взаимодействие внутри детектора. Следы мюонов определяют направление соответствующих нейтрино.
Принцип, лежащий в основе работы всех ускорителей, предполагает использование мощных электромагнитных полей для ускорения пучков заряженных частиц до высоких энергий, после чего эти пучки сталкиваются с мишенями, или «поглотителями пучка». В случае рукотворного ускорителя это может быть слой углерода, а для космических лучей поглотителем выступает атмосфера Земли. Первичные космические лучи, протоны и ядра, получившие ускорение вследствие какого-то космического катаклизма, вылетают в межзвездное пространство, а затем направляются межзвездными электромагнитными полями по сложной траектории в сторону в том числе и нашей планеты. Они сталкиваются с поглотителем пучка в земной атмосфере и создают вторичные частицы, точно так же как это делает пучок в созданном человеком ускорителе.
Как возникает редкая или новая частица в ускорителе? Все начинается с довольно простого появления заряженной частицы, например протона; затем он ускоряется либо по прямолинейной, либо по круговой траектории за счет воздействия сконцентрированных электромагнитных полей; после этого он попадает в поглотитель пучка, а ученые с помощью специальных детекторов изучают возникающие в результате этого осколки и обломки. В некоторых конструкциях два пучка направлены друг на друга (Ричард Фейнман говорил, что это то же самое, что колотить друг о друга парой швейцарских часов, чтобы понять, что у них внутри).
Стандартная единица энергии в физике частиц – это электрон-вольт (эВ), то есть кинетическая энергия, приобретаемая электроном при разности потенциалов в 1 вольт. По нашим привычным меркам это почти ничто – 100-ваттная лампочка каждую секунду испускает почти 1021 (один миллиард триллионов) электрон-вольт, – однако этот показатель отлично подходит для описания масс элементарных частиц. К примеру, электрон обладает так называемой массой покоя (то есть энергией массы без учета энергии движения), равной примерно 510 эВ. А поскольку Эйнштейн показал, что масса и энергия эквивалентны, то для того, чтобы создать больше массивных частиц в результате удара потока о поглотитель, нам нужен более мощный пучок энергии. Добиться нужного результата можно либо за счет увеличения размеров ускорителя (что позволяет ускорять пучок на более длинном расстоянии), либо за счет использования более сильных электромагнитных полей.
Нынешний рекордсмен – находящийся в ЦЕРН Большой адронный коллайдер (БАК) стоимостью в 10 млрд долл., с помощью которого в 2012-м был открыт бозон Хиггса. Внутри БАК встречные пучки протонов или тяжелых ионов свинца летят навстречу друг другу по кольцевому туннелю длиной 27 километров, а затем сталкиваются в заранее намеченных точках, создавая энергию (в случае протона) на уровне 14 триллионов электрон-вольт.
Поскольку космические ускорители не ограничены бюджетами на проведение международных научных исследований и соображениями, связанными с недвижимостью, а масштабы их деятельности определяются совсем другими параметрами, такими как размеры Земли или даже Солнечной системы, они создают энергию намного больше той, которую когда-либо смогут создать люди. На данный момент рекорд принадлежит так называемой частице Oh-My-God («О боже мой!»)194, впервые выявленной в 1991 году детектором под названием «Глаз мухи» в пустыне штата Юта (кстати, этот инструмент изобрел Кеннет Грейзен). Эта единственная субъядерная частица была способна нанести удар такой же силы, что и бейсбольный мяч, летящий со скоростью 100 км в час, что в 300 000 раз превышает возможности БАК. Она могла представлять собой протон, тяжелый ион или даже нейтрино195; однако точно это узнать невозможно, поскольку частица погибла при столкновении с атмосферой, дав рождение потоку из примерно 200 миллиардов вторичных частиц и продуктов распада196.
Полтора километра льда над IceCube служат щитом от направленных вниз космических лучей; тем не менее некоторым из них все равно удается пробиться достаточно глубоко и достичь массива датчиков. На каждый интересный для ученых мюон, родившийся из устремленного вверх нейтрино, приходится около миллиона атмосферных мюонов, попадающих на детектор сверху. Одна из основных проблем этой технологии – разделение следов мюонов, направленных вверх и вниз. Как вы понимаете, выбирать направленные вверх иголки из направленного вниз стога сена – дело непростое.
Оболочковая конструкция Грейзена обычно представляет собой большую емкость, наполненную чистой и прозрачной жидкостью (как правило, водой) и полностью окруженную стенками из оптических детекторов, расположенных впритык друг к другу. Конструкция размещается на глубине более полутора километров, например в шахте. Предполагается, что детекторы должны выявлять лишь те мюоны, которые зарождаются внутри емкости, и для помощи этому Грейзен предложил, чтобы первичный детектор «был заключен в оболочку из сцинтиллирующего материала, что позволит различать явления, связанные с нейтрино, и явления, вызываемые мюонами». Иными словами, в конструкции имеется две оболочки: внутренняя, состоящая из первичных оптических детекторов, и внешняя, состоящая из сцинтилляторов и использующаяся для исключения или «вето» атмосферных и других мюонов, рожденных за пределами детектора. Поскольку эти частицы будут проходить сквозь инструмент, они активизируют сцинтилляторы при входе и выходе, в то время как мюоны, рожденные внутри емкости, будут создавать сигнал только на выходе.
Любой мюон, родившийся в емкости (или проходящий сквозь нее), активирует при выходе кольцо первичных детекторов на внешних стенках: сначала один детектор, а потом и другие, расположенные по кругу рядом с ним. Направление движения мюона может быть определено по форме возникающего кольца: если мюон проходит через детекторы под углом, то форма будет ближе к овальной, а не круглой.
Разрешение оболочковой конструкции ограничено 20–30 градусами— этого достаточно лишь для того, чтобы отличить левое направление от правого и движение вверх от движения вниз; а пудинговая конструкция (используемая в IceCube) способна работать с точностью до половины градуса, что примерно равно величине углового расхождения лучей при полнолунии. Джон Лёрнд, возглавивший через 20 лет проект DUMAND – первую попытку превратить эти мечты в реальность, отмечает, что
Грейзен так никогда и ничего не сделал в этом направлении. А Рейнес со своей командой с самого начала перехватил инициативу и начал активно работать с идеей в Штатах.
В своей обзорной статье, написанной в 1960 году, Рейнес обсуждал вопросы выявления «нейтрино, возникших за пределами Земли (космических) и в земной атмосфере (из-за воздействия космических лучей)»197. Однако он был более консервативен, чем Грейзен и Марков. Возможно, это было связано с последствиями его прежней неудачной попытки выявить рукотворные нейтрино: он предпочел проигнорировать первый вариант, а второй назвал «наиболее серьезным». Тем не менее он начал уже в 1963 году посещать шахты в поисках места для размещения инструмента Грейзена и задумывался об использовании инструмента Маркова в океанских водах как минимум с 1966 года198.
Мюонные нейтрино (νμ), проходящие сквозь инструмент Грейзена или оболочковую конструкцию. Верхнее нейтрино, входящее слева, вступает во взаимодействие внутри детектора, поэтому световой конус от возникающего в результате мюона (μ) активизирует детекторы только на выходе. Нижнее нейтрино, входящее справа, вступает во взаимодействие за пределами детектора и создает мюон, который активизирует детекторы при входе и выходе. Таким образом, оболочка из детекторов «вето» помогает исключить из изучения мюоны, рожденные за пределами детектора.
По всей видимости, Рейнес пришел к заключению, что выявление нейтрино по методу Черенкова – дело слишком отдаленного будущего. При этом он прекратил попытки выявления атмосферных (или, по его словам, «создаваемых космическими лучами») нейтрино с помощью какого-то иного метода. Это был большой шаг – первая попытка выявить нейтрино, созданные природой, а не реактором или бомбой.
Атмосферные нейтрино возникают таким же образом, что и атмосферные мюоны, – путем распада вторичных частиц (в том числе мюонов), рожденных при столкновении первичных космических лучей с атмосферой. Ниже мы увидим, что эти нейтрино полезны для некоторых областей физики элементарных частиц, однако никак не связаны с астрономией, поскольку место их рождения находится слишком близко к Земле.
В какой-то момент 1963 года Рейнес узнал об одной докторской диссертации, защита которой прошла в Бомбейском (ныне Мумбайском) университете. В ней выдвигалось предположение о том, что некоторые шахты в индийском золотодобывающем регионе Колар могут быть достаточно глубокими для того, чтобы обеспечить защиту от атмосферных мюонов и возможность выявления атмосферных нейтрино. Рейнес познакомился с индийскими учеными – авторами идеи и даже посетил шахты, о которых шла речь, однако затем все же предпочел самую глубокую шахту в мире – южноафриканскую Ист-Рэнд, расположенную недалеко от Йоханнесбурга. К тому времени он уже покинул Лос-Аламос и возглавил кафедру физики в Технологическом институте Кейс (ныне Университет Кейс-Вестерн-Резерв) в Кливленде, штат Огайо.
В сотрудничестве с группой из Университета Витватерсранда (Йоханнесбург) Рейнес установил крупнейший на то время детектор частиц с 20 тоннами жидкого сцинтиллятора в лаборатории, расположенной в трех километрах под землей. Местные горняки тут же наградили ученых прозвищем goggafangers («ловцы жуков») а самого Рейнеса стали величать makulu bass goggafanger – «большой человек, начальник ловцов»199.
Идея состояла в том, чтобы выявить мюоны, двигающиеся в горизонтальном направлении через две параллельные стенки сцинтилляторов. Поскольку расстояние между детектором и поверхностью Земли в горизонтальном направлении значительно превышало 3 км, то любой мюон, создаваемый в атмосфере, должен был распасться еще до того, как доберется до детектора. Соответственно, мюоны, которые все же смогут активизировать детекторы, должны были возникнуть из нейтрино в ходе процесса, возникающего где-то в земле между детектором и поверхностью.
К тому времени у Рейнеса появились прямые конкуренты. Группа индийских ученых, которую возглавлял Мамбилликалатил Говинд Кумар Менон и идеи которой Рейнес использовал, установила свой собственный детектор в одной из золотых шахт Колара. Группа Рейнеса обнаружила первый нейтрино естественного происхождения 23 февраля 1965 года (эта дата встречается во многих источниках на тему нейтринной астрономии), а индийцы – примерно через месяц. Однако формальные лавры первооткрывателя получила именно группа Менона, поскольку ей удалось опубликовать свои результаты примерно за две недели до того, как это сделал Рейнес200 (в данном случае факт публикации очень важен, поскольку предполагает, что ученые проделали тщательный анализ результатов и смогли справиться со всеми неопределенностями и потенциальными ошибками интерпретации). Разумеется, не обошлось без споров (порой кажется, что Рейнес просто притягивает к себе скандалы), однако все участники вынесли из случившегося свои уроки201.
И если оставить в стороне разные мелкие вопросы, нейтрино вновь продемонстрировало свою застенчивость: группа из университета Кейс зарегистрировала за шесть лет наблюдений всего 167 атмосферных нейтрино202.
Тем временем семена, посаженные Марковым и Грейзеном, попали в плодородную почву. По всему миру, особенно в США и СССР, ученые-одиночки принялись ездить на далекие озера, погружать в воду короткие нити оптических детекторов и охотиться на мюоны. Одним из таких ученых был молодой Джон Лёрнд, аспирант из Вашингтонского университета.
Джон родился в 1940 году в Платтсбурге, на краю огромного национального парка Адирондак, занимающего значительную долю северной части штата Нью-Йорк. Его дед и бабка жили там в фамильном доме, принадлежавшем семье уже около 150 лет. Когда Джону было шесть лет, его отец-журналист перевез семью на Статен-Айленд, в Нью-Йорк, однако Джон и его брат не забывали о своих сельских корнях, по-прежнему проводя все лето «без особого присмотра» на севере штата:
Мы охотились, удили рыбу, гуляли и разбивали палатки в лесу там, где хотели. Мы строили в дедушкиной мастерской разные штуки (например, миниатюрные пушки, из которых потом стреляли друг в друга), клеили модели и связывали ножки мухам… Это была идиллия.
Все это развило у Джона страсть к путешествиям, любовь к работе руками и интерес к блужданиям в незнакомом мире – а все это вместе очень похоже на стиль жизни физиков, изучающих космические лучи.
Годы Лёрнда в Бруклинском техническом университете оказались не менее полезными. Он изучил печатное дело, изготовление моделей, возился с разными железками и познакомился с основами литейного производства. В годы учебы в Колумбийском университете он специализировался на физике, а затем несколько лет работал в областях космонавтики и аэрокосмической техники, сначала на востоке в компании General Dynamics, а затем на Boeing в Сиэтле. Через несколько лет, когда руководители Boeing начали уговаривать Лёрнда сосредоточиться на менеджменте, он ушел, потому что ему больше нравилась техническая сторона процесса. И зря: позднее оказалось, что опыт менеджмента ему совсем бы не помешал.
Впервые Джон услышал про этот странный спорт – охоту за нейтрино – на первой же лекции в Вашингтонском университете. А в конце концов сделал это темой своей докторской диссертации и попросил стать своим наставником профессора Говарда Дэвиса:
Это было просто великолепно. По сути дела, я работал в полном одиночестве. Я собрал детектор, отвез его на озеро Челан в Каскадных горах. У меня были там плот и лодка. Я погрузил детектор в воду и занялся расчетами космических лучей как функции глубины и так далее. Там было много интересного. Хотя с точки зрения науки в этом не было ничего особенного, но… У всего на свете есть своя история, послушайте мою.
Как-то раз я был на пристани, грузил вещи на свою маленькую баржу, и вдруг ко мне подходит этот старик и спрашивает с сильным немецким акцентом: «Тшем фы занимаетесь?», ну и всякое такое. Я ему рассказал, а он говорит: «О, а мы делали то же самое на озере Констанц в тысяча девятьсот тридцать… третьем, что ли, году или что-то вроде того – короче, еще до Второй мировой войны».
Оказалось, что фамилия этого старика – Регенер, и он действительно проводил свои опыты в том озере много лет назад. Не помню, что именно он использовал для этого… Вроде бы он погружал в воду счетчики Гейгера или что-то подобное… Но это был по-настоящему забавный момент [голосом старика]: «Я делал все это еще в тридцатые годы!» [Своим голосом]: «Да ладно, не может быть!»
Это была и в самом деле чудесная встреча. Эрих Регенер был одновременно и «ныряльщиком», и «пилотом бомбардировщика» той эпохи, которую Пьер Оже называл героическим периодом физики космических частиц. Он начал бросать свою «бомбу Бодензее» в одноименное озеро (Бодензее – немецкое название озера Констанц) уже в 1928 году. Он охотился не на мюоны; к тому времени они еще не были открыты. Регенер пытался ответить на главный вопрос тех дней: представляют ли собой космические лучи частицы или электромагнитные волны – иными словами, свет. Судя по тому, что Регенер дал своему исследовательскому кораблику латинское имя Undula («маленькая волна», «волнишка»)203, сам он явно склонялся ко второй гипотезе. Кроме того, Регенер с помощью аэрозондов измерял зависимость интенсивности космических лучей в атмосфере от высоты, однако не был большим любителем полетов. Он придумал, как присоединять автоматические записывающие устройства к своим детекторам, поэтому ему не нужно было самолично подниматься с ними в воздух, как это делал Виктор Гесс, открывший космические лучи 16 годами ранее.
В годы учебы Лёрнд совершенно не представлял себе, как будет развиваться его карьера. Он думает, что лучшая аналогия здесь – не «карабкаться на гору» (что обычно имеет в виду вполне конкретную цель), «а изучение новых и чрезвычайно интересных территорий». Такое отношение к работе очень помогло ему как первопроходцу в области нейтринной астрономии. На озере Челан он сделал первый крошечный шаг в этой области – стал первым, кому удалось подсчитать атмосферные мюоны в открытом водоеме, а не в закрытой емкости или детекторе204.
Ближе к концу учебы Лёрнда в Вашингтонском университете руководитель его лаборатории, опытный специалист в области космических лучей Боб Уильямс спросил, чем Джон хочет заниматься дальше, и тот ответил, что его особенно интересовали бы три эксперимента, и рассказал о них. В те старые добрые дни получить работу можно было без лишних формальностей. Уильямс позвонил Фреду Миллзу, преподавателю из Висконсинского университета, и Миллз разрешил проведение эксперимента по изучению высокоэнергетических космических лучей эксперимента на горе Эванс в штате Колорадо – это ближайшая к Денверу вершина высотой более 4000 метров.
Там Лёрнд еще раз наткнулся на следы героической эпохи. Один из соратников Оже, нобелевский лауреат Артур Холли Комптон, организовал неподалеку от вершины горы Эванс свою лабораторию (еще в 1927 году к горе была проведена дорога). В этой лаборатории Комптон доказал, что космические лучи состоят в основном из заряженных частиц – иными словами, Регенер был неправ205. Через несколько лет итальянский физик Бруно Росси (который, помимо прочего, был научным руководителем Кеннета Грейзена, когда тот писал докторскую диссертацию) использовал данные, полученные на горе Эванс, для первых точных измерений срока жизни мюона206.
Понятно, что новая позиция и условия работы идеально подошли Джону. Столь же естественным образом он влился, сам того не до конца понимая, в работу исследовательской группы Висконсинского университета. Эта группа была известна под названием CCFMR – по первым буквам фамилий участников, профессоров Дейва Клайна, Уго Камерини, Уильяма Ф. «Джека» Фрая, Боба Марча и Дона Ридера.
В конце 1960-х и начале 1970-х годов кафедра физики Висконсинского университета в Мэдисоне оказалась точкой пересечения удивительно большого числа людей, позднее сыгравших ведущую роль в создании нейтринной астрономии – и в частности, в проектах AMANDA и IceCube. CCFMR был энергетическим центром всей этой деятельности.
Одним из многих мечтателей, прошедших через Мэдисон в то время, был Леонидас Резванис, который впоследствии стал лидером так и не реализованного проекта – километрового нейтринного телескопа на дне Средиземного моря у берегов его родной Греции. В момент нашего знакомства с Лео он с большим достоинством назвал себя «физиком висконсинского типа», имея в виду специфическую атмосферу, окружавшую работу CCFMR. Лео писал мне:
Эти парни были просто фантастическими! Очень толковые, очень творческие – и с отличным нюхом на все, связанное с физикой. Руководствуясь духом полной анархии (то есть чем-то диаметрально противоположным [sic] тому, что считает физикой Нобелевский комитет), они обращались к одному фундаментальному вопросу за другим… Возможно, вам доводилось слышать шутку: «Верблюд – это лошадь, разработанная комитетом». Этих людей направлял тот же дух, что и первопроходцев былых времен. Такого не увидишь в сегодняшних экспериментах.
Боб Морс, ставший позднее одним из главных инициаторов проекта AMANDA, тоже выпускник CCFMR. Он получил степень в Мэдисоне, работая с другой научной группой, затем в течение шести лет поработал на разных проектах в Колорадо, а затем вернулся в университет в 1975 году, чтобы стать старшим научным сотрудником в CCFMR. Когда он вспоминает те дни, на его лице появляется счастливое и вдохновенное выражение:
Элементы дисциплинированного мышления там тоже присутствовали, но в целом, пока в той или иной деятельности был смысл и она соответствовала цели, организация процесса была довольно расслабленной. Порой кто-то мог вдруг возопить: „Боже ж ты мой, у нас же тестовый запуск через три недели! Пора браться за дело!..“ Пожалуй, правильно будет сказать, что происходящее пугало нас намного меньше, чем должно было.
Джон Лёрнд пишет в типичной для себя непосредственной манере:
Стиль: быстрый, толковый, интуитивный, непочтительный. Желание испытать много новых техник и идей, чтобы получить ответы… изо всех сил заниматься физикой, а в остальное время веселиться до упаду. Все, за исключением Фрая и Ридера, были не прочь за кем-то приударить… неформальная эмблема университета – летающий красный член с причиндалами, точно такой же, как был нарисован на нашем исследовательском трейлере в Аргонне…207 Сильный контраст с другими скучными и правильными физиками из университета, которые издевались над нашим имиджем, но с завистью смотрели, как мы умеем веселиться. Но в конечном итоге, несмотря на то что мы были разными, нам всем удавалось успешно заниматься физикой.
Джек Фрай, формальный лидер группы, умел опережать события. Уже в 1952 году он решительно отказался от изучения космических лучей и занялся ускорителем – еще за несколько лет до того, как ускоритель смог создавать энергию, достаточную для использования в физике элементарных частиц208. Фрай, большой поклонник итальянской культуры, был известен за пределами физики частиц как автор работы, посвященной акустике инструментов Страдивари. Он сам построил несколько скрипок и посвятил этому вопросу ряд исследований.
По мнению Лёрнда, «реальным центром действий» был Уго Камерини, и Лёрнд порой даже называет CCFMR «группой Камерини». Камерини, сын миланского еврея, успевшего переправить семью в Бразилию, чтобы спастись от Муссолини, имел большой опыт и блестящую репутацию в физике космических лучей. Завершив свою магистерскую работу в Сан-Паулу, он снова пустился в путь через Атлантику, чтобы присоединиться к знаменитой группе Пауэлла в Бристольском университете, и принимал участие в поисках пиона в Пиренеях. Позднее Сесил Пауэлл получил за это открытие Нобелевскую премию. Сам Камерини так и не удосужился получить диплом доктора, поскольку поленился возиться с надлежащим оформлением диссертации, которую следовало представить на рассмотрение ученого совета. Вместо этого он поторопился приступить к своему следующему проекту – строительству самой высокогорной в мире станции по изучению космических лучей, расположенной на высоте примерно пяти километров на вершине Чакалтая в Боливии. В 1947 году именно там было подтверждено открытие пиона209.
«Уго никогда ничего не доводит до конца; этим приходится заниматься его ученикам, – смеется Морс. – Уго может беспечно разбрасывать свои сверкающие идеи в расчете на то, что их подхватит кто-то еще, а сам он в это время уже увлечен чем-то другим». Лёрнд добавляет, что от Уго «прямо искры сыпались».
Боб Марч учился в Чикагском университете у Ферми. Рассказывают, что ФБР однажды рекомендовало Ферми исключить Марча за то, что тот не стал доносить на своих родителей, членов Коммунистической партии штата Иллинойс, но Ферми благородно отказался. Как и большинство участников группы CCFMR (если не все они), Марч выступал против Вьетнамской войны – в те времена, когда, по словам Лёрнда, «на кафедре произошел политический раскол – на леваков (которые все занимались физикой высоких энергий) и сторонников ультраконсервативного Общества Джона Берча (занимавшихся физикой низких температур). То есть раскол прошел по всему спектру энергий, изучаемых физикой!» Иными словами, чем выше была энергия, которой занимался член группы, тем более левыми были его политические взгляды.
Лёрнд описывает Марча как «невероятно интересную личность, одного из самых ярких людей, которых мне доводилось знать». Марч был знаменитым преподавателем и популяризатором физики – в течение многих лет он вел собственную радиопередачу в Мэдисоне. Марч много сделал для повышения общего культурного уровня в научном мире – к примеру, он боролся за увеличение числа женщин среди аспирантов и ученых210. В 1970 году он написал книгу с названием «Физика для поэтов» (Physics for Poets), а затем разработал на ее основе целый научный курс в Мэдисоне. Идея прижилась; сегодня аналогичные курсы читают практически во всех колледжах США, а за физиками последовали и представители других специальностей.
Хотя мало кто знает, какие интересы за пределами работы были у Дона Ридера, почти все его знакомые отзываются о нем как о серьезном физике и по-настоящему порядочном человеке. Дейв Клайн как-то признался в том, что Ридер очень помогал Фраю противостоять безумию Камерини, Марча – и особенно самого Клайна.
Дейва Клайна до сих пор вспоминают как самого примечательного участника группы, и с конца 1960-х до середины 1980-х он находился в своей лучшей форме. Не может не потрясать количество прорывных проектов по всему миру, в которых он одновременно участвовал. Он был одним из основных игроков в захватывающей драме, которую представляла собой физика частиц в последней трети XX столетия, и он оставался на переднем крае до момента своей внезапной смерти в возрасте 81 года в 2015 году. Джон Лёрнд описывает его как, «возможно, самого маниакально привязанного к физике человека» из всех известных ему. Клайн был участником и основателем одной из коллабораций ученых, открывших бозон Хиггса, а его основным интересом в последние годы жизни стала холодная темная материя.
Некоторая склонность Клайна к тому, чтобы доводить всё до крайности, может объясняться оттенком фанатизма в его воспитании: Клайн родился в Канзас-Сити, штат Канзас, в семье достойных и любящих родителей-евангелистов. «Психология религии обладает большой силой, и она зажала меня в свои тиски», – как-то сказал он мне. В молодости Клайн подумывал о том, чтобы стать философом, однако во время короткого пребывания в армии (он служил на стартовой площадке комплекса управляемых ракет неподалеку от Эль-Пасо, штат Техас) у него проснулся интерес к физике. Тогда он начал понимать, вспоминал Клайн, что философия тоже не может научить вас всему на свете. По сути дела, физика – вот единственный способ узнать все. Это – единственное, что управляет Вселенной: «Физику создал Бог, и точка!» Но при этом он добавлял, что слишком хорошо изучил астрономию, чтобы верить в Бога.
Клайн специализировался на физике и (в меньшей степени) на философии в Университете штата Канзас. Там же он получил магистерскую степень по физике, а затем отправился в Мэдисон для получения докторской степени под руководством Джека Фрая. В итоге он начал работать в рамках своего диссертационного исследования в Беркли над новым методом выявления элементарных частиц – так называемой пузырьковой камерой. Получив степень в 1965 году, Клайн вернулся в Мэдисон и принялся строить карьеру на кафедре физики невероятно быстрыми темпами, став полноценным штатным профессором всего через три года.
Это были дни, когда стандартная модель физики частиц начала привлекать широкое внимание. В центре исследований оказалась так называемая электрослабая теория, объединявшая физику электромагнитных и слабых ядерных полей (последняя тесно связана с нейтрино). Стандартная модель может использоваться для создания детальных прогнозов относительно частиц, которые еще предстоит открыть, в том числе носителей слабого взаимодействия, частиц W и Z. Поэтому Клайн, как и положено настоящему экспериментатору, тут же принялся за ее исследование.
В 1969 году, в нежном возрасте 36 лет, Клайн стал основным инициатором того, что самым первым экспериментом, проведенным в Национальной ускорительной лаборатории, стал эксперимент программы E 1A. Лаборатория в Батавии, штат Иллинойс, еще не получила тогда своего современного имени «Фермилаб», да и вообще она пока только строилась. До конца своих дней Клайн с гордостью рассказывал, что у него был пропуск посетителя «Фермилаб» с номером 1. Самая важная задача этого эксперимента заключалась в поиске W-частицы с помощью пучка высокоэнергетических нейтрино. Таким образом, «физика нейтрино была одной из главных причин для создания Национальной ускорительной лаборатории имени Ферми»211. Однако Боб Морс полагает, что эксперимент E 1A имел еще более серьезные следствия:
Кое-кто даже считает, что этот эксперимент охватил все самые важные аспекты развития физики на 20 лет вперед. Предложение провести E 1A – это невероятно значительный документ, недаром же это Дейв Клайн! Это, может быть, и не сразу видно, но это золото, чистое золото!
Эксперимент E 1A был разработан Альфредом Манном – очень трезво настроенным ученым из Пенсильванского университета, – и Манна настолько впечатлили таланты Клайна, что он сразу пригласил его на работу, чтобы, как он выразился, «сделать предложение Клайна более весомым»212. Затем они уже вдвоем пригласили блестящего и увлеченного итальянского физика Карло Руббиа, занимавшего в то время пост преподавателя в Гарварде.
История эксперимента E 1A широко известна213. Хотя он и не позволил найти W-частицу, в процессе удалось открыть так называемое взаимодействие нейтральных токов, при котором нейтрино не погибает при контакте с протоном или нейтроном, как это бывает при обратном бета-распаде. Это было важным шагом вперед, однако проблема состояла в том, что ученые сначала подумали, что открыли что-то новое, потом опровергли собственные надежды, а потом действительно совершили открытие; коллеги шутили, что ученым удалось открыть «переменный ток», и Клайн после этого получил прозвище AC DC. Возможно, чрезмерная осторожность стоила ему Нобелевской премии, поскольку группа в ЦЕРН совершила то же открытие, пока он работал над деталями, и премия досталась его конкурентам.
Однако Клайн и Руббиа не любили оглядываться назад. Они начали новый эксперимент в ЦЕРН, где наконец нашли частицы W и Z в 1983 году. В следующем же году Руббиа получил за это открытие Нобелевскую премию. Не вполне понятно, что происходило в кулуарах Нобелевского комитета по физике, однако известно, что Клайн был также номинирован, причем более чем одним нобелевским лауреатом. Возможно, что свою негативную роль сыграло его американское гражданство. В то время между Европой и США шло серьезное соперничество, и эта Нобелевская премия стала первой, которую получила команда ЦЕРН.
Поскольку премия вручается каждый год, то для обычного наблюдателя это может казаться довольно скучным процессом. Однако открытие W/Z представляло собой настоящий водораздел, поскольку оно наглядно подчеркнуло истинность стандартной модели, тогда еще сравнительно молодой. За последние 30 лет было сделано, пожалуй, только одно открытие, вызвавшее столь же сильное возбуждение, – открытие бозона Хиггса. И, конечно же, Клайн приложил руку к обоим открытиям.
Семидесятые годы были пьянящим временем. Клайн со своими соратниками любил подписывать свои письма словами «да пребудет с нами сила», имея в виду одновременно и слабое взаимодействие, и только что вышедший на экраны кинофильм «Звездные войны». Пройдя через Беркли в правильное время, Дейв превратился в подлинного «радикального хиппи». В книге Nobel Dreams он описывает самого себя и Руббиа как «безумцев»214. Говорят, как-то раз он «приехал к Руббиа в Женеву в 1972 году, одетый как Баффало Билл: в белом костюме, белой ковбойской шляпе и с волосами до плеч»215. Сам Клайн реагировал на эти рассказы следующим образом: «Это было не совсем так, но такое было вполне возможно. В те дни мы пребывали в эйфории».
«Вполне возможно» такое было отчасти и потому, что Клайн очень хорошо разбирался в одежде. В 1970-е годы, живя в Мэдисоне, он вместе со своей второй женой, с которой познакомился в Беркли, управлял успешной сетью модных бутиков в Сан-Франциско и на Гавайях, откуда она была родом. Клайн не рассказывал об этом побочном занятии своим висконсинским коллегам: «Я и так казался им достаточно сумасшедшим. А это был бы очередной уровень безумия. Кстати, эта женщина была очень красива». Но чтобы вы понимали степень его увлеченности физикой, скажу, что он принял сознательное и сложное решение расторгнуть брак, чтобы сконцентрироваться на поисках W. Ему казалось, что постоянные отлучки будут несправедливыми по отношению к семье. И он сомневался в правильности этого решения до конца своих дней.
В качестве импровизированного зала заседаний группа CCFMR использовала один мэдисонский бар под названием «Клуб 602», стены которого, по словам Джона Лёрнда, «были выкрашены в цвет желчи с зеленоватым оттенком». Боб Марч вершил там свой суд почти каждый день после полудня. Клайн вспоминал:
Это был странный клуб, но я считаю его одним из самых моих любимых… Мэдисон был одним из самых интересных и свободных городов в мире, а «Клуб 602» был для нас местом, куда можно пойти всегда… Там можно было встретить немало безумцев.
«Будущий канцлер (ректор университета) Джон Уайли пил тогда очень много пива, – добавляет Боб Морс, – за исключением воскресных вечеров, когда клуб был закрыт и нам приходилось перемещаться в Glen and Anne…» Уайли, друг и коллега Морса по аспирантуре, через несколько десятилетий сыграл огромную роль в проектах AMANDA и IceCube. Боб вспоминает:
В «602» можно было отлично выпить. За 25 центов вы получали пинту пива, и у них не было этого чертового музыкального автомата. А это значило, что вы могли не перекрикивать отвратительную музыку, а разговаривать. Туда приходили люди и с кафедры искусств, и с кафедры философии… Там пересекались друг с другом типы, максимально непохожие друг на друга по всем параметрам, но все мы отлично уживались.
Фрэнсис Халзен оказался в этой среде в период своего профессионального расцвета, в 1971 году. И совсем не случайно, что его пригласили на работу в Мэдисон именно в баре. Впрочем, этот бар очень отличался от «Клуба 602». Он располагался в гостинице курортного города Мерибель во Французских Альпах.
В том году Халзен посетил – приехав ближе к окончанию – так называемое Rencontres de Moriond, престижное собрание физиков, изучавших частицы. Это собрание, вход на которое возможен только по приглашению, обычно проходит на каком-нибудь из французских горнолыжных курортов. В его названии вполне осознанно используется слово rencontres – «встречи», а не «конференции», поскольку цель состоит в создании уютной атмосферы «в красивых и вдохновляющих местах», атмосферы, которая стимулировала бы творческий обмен новыми идеями. Встречи в таком формате проходят до сих пор, однако теперь они стали более регулярными и менее закрытыми, чем в прежние дни. Раньше участники делали перерывы, чтобы покататься на лыжах днем, а по ночам играли друг другу музыку. Отвечать на телефонные звонки считалось плохим тоном. Все основные беседы происходили в баре гостиницы в Мерибеле. За барной стойкой висела грифельная доска со списком спикеров.
В то время Фрэнсис Халзен был восходящей звездой в теоретической физике частиц. Через несколько дней после этой встречи ему исполнилось 27 лет. Он завершал двухлетнюю стажировку в группе теоретиков в ЦЕРН, а дома, в Бельгии, его ждала постоянная работа в университете города Левен. Его пригласили выступить на встрече и рассказать о статье, которую он написал в соавторстве с другим теоретиком, своим ровесником, который не так давно сменил место постдокторанта в Мэдисоне на работу в ЦЕРН216. Фрэнсис был уверен, что эта статья «позволит ему получить место где угодно», и действительно – к тому моменту им уже заинтересовались в Калифорнийском технологическом институте. Халзен вспоминал, как во время выступления посмотрел в аудиторию и увидел, как один итальянский физик прихлебывает коньяк.
Фрэнсис приехал на эту встречу на машине из Бельгии, на юг через Женеву, вместе со своей женой Нелли, и они планировали пуститься в обратный путь сразу же, как только закончится его выступление. Нелли ждала его снаружи в спортивном автомобиле MGB «уродского хиппового желто-оранжевого цвета» (в качестве оправдания Фрэнсис объяснил, что у него не было особого выбора и что пришлось купить первую попавшуюся модель). На эту машину Фрэнсис потратил часть денежной премии, полученной на конкурсе докторских диссертаций в Левене двумя годами ранее.
На выходе из гостиницы ему сказали, что кое-кто хочет с ним поговорить. Это должно быть что-то очень важное и очень быстрое, ответил Халзен, потому его жена ждет в машине. Оказалось, что с ним хочет пообщаться Вернон Баргер, теоретик и научный руководитель соавтора Фрэнсиса, написавшего с ним ту самую работу в Мэдисоне. Баргер объяснил, что пока не может предложить Фрэнсису работу, однако может найти способ оплатить пребывание Фрэнсиса в ЦЕРН в течение примерно шести месяцев. Фрэнсис вспоминает:
В то время я был отчасти дилетантом – и возможно, остался им до сих пор. Я не руководствуюсь карьерными планами или амбициями… Я делаю то, что хочу делать; ведь живешь только раз… Тогда мне показалось, что это лучше, чем возвращаться обратно в Бельгию, потому я согласился… Я подумал: а что плохого может случиться за шесть месяцев?
Он ничем особо не рисковал, потому что кафедра в Бельгии оставалась за ним в любом случае. Его пребывание в ЦЕРН началось 6 октября 1971 года («иммиграционная служба сделала все возможное для того, чтобы я никогда не забыл этот день»). Спустя почти полвека Халзен все еще работает там.
Дейв Клайн внес еще один важный вклад в «физику по-висконсински» – он приучил коллег не проводить границу между теорией и экспериментом. Клайн часто сотрудничал с Верноном Баргером. Эта пара стала «почти знаменитой», согласно его собственному ироническому отзыву, после того как доказала, что новая теория так называемых полюсов Редже соответствует данным, полученным с новых ускорителей, – а затем стала «печально знаменитой»: однажды Клайн сфотографировал на какой-то конференции слайд, показал фотографию Баргеру, и они быстренько опубликовали верную интерпретацию данных, опередив авторов слайда.
Дейв долго играл с идеей запуска группы «феноменологии», которая могла бы работать на границе теории и эксперимента. После приезда Фрэнсиса Клайн тут же оценил его ум и эрудицию. Он понял, что Фрэнсис «идеально вписывается в картину». В тот момент Дейв был ведущим исследователем в эксперименте E 1A с бюджетом около полутора миллионов долларов в год. Когда закончились деньги, которые Баргер нашел, чтобы оплатить визит Фрэнсиса, Клайн взял последнего на работу в качестве постдокторанта на проект E 1A (для того времени было неслыханно, чтобы чистый теоретик работал в рамках практического эксперимента) и предложил ему место в еще не существующей, но уже задуманной им группе феноменологии.
В те дни Клайна было не остановить. Группа феноменологии родилась на встрече с ректором магистратуры Мэдисона и сотрудником министерства энергетики США, которое выдавало Клайну гранты на работу. Ректор пообещал выделить Клайну несколько миллионов долларов из фонда Висконсинского университета (чуть позже мы еще поговорим об этом фонде), а менеджер по грантам обязался выделить такую же сумму. Группа состояла из двух экспериментаторов, Клайна и Дона Ридера, и трех теоретиков – Баргера, еще одного профессора по имени Мартин Олссон и Халзена. Идея Клайна относительно феноменологии пришлась очень кстати, и вскоре было признано, что она заслуживает дальнейшей разработки.
Клайн был мастером синтеза. По словам Боба Морса, «он считал, что сделать можно все». Он игнорировал границу между ускорителем и физикой космических лучей. «Для него это не имело значения», – рассказывал Боб с усмешкой:
Дейв сказал: «Мне интересны частицы с определенной энергией». И если это значило, что для их поиска надо заняться изучением космических лучей, то он бы начал это делать… Он не видел никаких границ.
Две наиболее влиятельные работы, созданные Фрэнсисом в первые годы работы в Мэдисоне, были написаны вместе с Клайном, и одна из них как раз была посвящена космическим лучам – впервые в своей жизни Фрэнсис соприкоснулся с областью, в которой ему предстоит создать самый важный труд всей своей жизни. Так совпало, что этот труд также считается одним из самых важных за всю яркую карьеру Клайна217218. Фрэнсис включает Клайна в число 3–4 самых важных учителей во всей своей жизни. Он даже дал своему сыну имя Дэвид – в честь Клайна, а также еще одного своего ментора Дэвида Спайсера, помогавшего ему в аспирантуре.
Итак, союз CCFMR направил все свои анархические силы на эксперименты на ускорителях и станциях по изучению высокоэнергетических космических лучей, разбросанных по всему миру. Однако работа с космическими лучами велась в основном лишь на вершинах гор, поэтому диссертационные исследования Джона Лёрнда были отложены на потом. После своего пребывания в Колорадо он несколько лет занимался традиционными экспериментами с высокой энергией на ускорителях в Аргонне и Стэнфорде, в то время как его безбашенные наставники обеспечили ему «должную степень свободы для путешествий» в только зарождавшейся области нейтринной астрономии. Фрэнсис Халзен сохранял приверженность своему делу, создавал одну теоретическую работу за другой и постоянно узнавал с помощью феноменологии что-то новое об экспериментальной стороне вопроса. При этом он пока еще не решался заняться по-настоящему серьезными экспериментами. Это произойдет лишь через 20 лет, когда появится проект AMANDA.
