Сверхпроводящий суперколлайдер ( SSC ) (также известный как «Дезертрон» [2] ) — комплекс ускорителей частиц , строящийся в окрестностях Ваксахачи , штат Техас , США.
Его запланированная окружность кольца составляла 87,1 километра (54,1 мили) с энергией 20 ТэВ на протон и была спроектирована как крупнейший и самый энергичный в мире ускоритель частиц. Директором лаборатории был Рой Швиттерс , физик из Техасского университета в Остине . Администратор Министерства энергетики Луис Ианиелло был первым директором проекта, за ним последовал Джо Сиприано, который пришел в проект SSC из Пентагона в мае 1990 года. [3] После того, как было пробурено 22,5 км (14 миль) туннеля и потрачено около 2 миллиардов долларов США , проект был отменен Конгрессом США в 1993 году. [4]
Суперколлайдер был официально обсужден в Национальном исследовании эталонных конструкций 1984 года, в котором рассматривалась техническая и экономическая осуществимость машины с проектной энергией 20 ТэВ на протон. [5]
В начале 1983 года HEPAP ( Консультативная группа по физике высоких энергий ) сформировала подгруппу по новым объектам для Программы физики высоких энергий США. Возглавляемая физиком Стэнфордского университета Стэнли Войчицки [ 6] и ответственная за разработку рекомендаций «для передовой Программы физики высоких энергий США на ближайшие пять-десять лет». [7] Подгруппа HEPAP рекомендовала США построить сверхпроводящий суперколлайдер. [8] [9]
Директор Фермилаб и впоследствии лауреат Нобелевской премии по физике Леон Ледерман был одним из самых видных сторонников проекта сверхпроводящего суперколлайдера (некоторые источники утверждают, что он был его архитектором [10] или автором предложения [11] ), а также его главным сторонником и защитником на протяжении всего его существования. [12] [13]
Центральная группа проектирования (CDG) была организована в Калифорнии в лаборатории Лоуренса в Беркли , которая стала местом сбора физиков, приехавших и поддержавших проектирование SSC. В середине 1980-х годов многие ведущие физики высоких энергий, включая теоретика Дж. Дэвида Джексона из Беркли, Криса Куигга из Фермилаба, Мори Тигнера из Корнелла, Стэнли Войчицки , а также Ледермана , Джеймса Кронина из Чикаго , теоретика из Гарварда Шелдона Глэшоу и Роя Швиттерса , продолжили свои усилия по продвижению Суперколлайдера. [14]
В середине 1980-х годов также был проведен обширный обзор Министерства энергетики США . К концу 1993 года было пробурено семнадцать шахт и 23,5 км (14,6 миль) туннеля . [4] [15]
Во время проектирования и первого этапа строительства разгорелись жаркие дебаты о высокой стоимости проекта. В 1987 году Конгрессу сообщили, что проект может быть завершен за 4,4 миллиарда долларов, и он получил горячую поддержку спикера Джима Райта из соседнего Форт-Уэрта, штат Техас . [4] [16] Повторяющимся аргументом был контраст с вкладом НАСА в Международную космическую станцию (МКС), который составил аналогичную сумму в долларах. [4] Критики проекта ( конгрессмены, представляющие другие штаты США, и ученые, работающие в областях, не связанных с SSC, которые считали, что деньги лучше потратить на свои собственные области) [4] утверждали, что США не могут позволить себе и то, и другое.
Оценки дополнительных расходов, вызванных неиспользованием существующей физической и человеческой инфраструктуры в Фермилабе в Иллинойсе, варьируются от 495 миллионов до 3,28 миллиардов долларов. [17]
Лидеры надеялись получить финансовую поддержку от Европы, Канады, Японии, России и Индии. Этому помешала реклама проекта как способствующего американскому превосходству. [18] Европейское финансирование осталось в ЦЕРНе , который уже работал над Большим адронным коллайдером . Индия обещала 50 миллионов долларов, но переговоры с Японией зашли в тупик из-за торговой напряженности в автомобильной промышленности. [18] Американо-японская торговая миссия, где предполагалось обсудить финансирование SSC, закончилась инцидентом с рвотой Джорджа Буша-старшего . [18]
Конгресс начал выделять ежегодное финансирование для проекта. В 1992 году против него выступило большинство Палаты представителей (231-181), но он был включен в окончательный согласованный бюджет из-за поддержки в Сенате (62-32). [19] В начале 1993 года группа, поддержанная средствами подрядчиков проекта, организовала кампанию по связям с общественностью, чтобы лоббировать Конгресс напрямую в поддержку проекта. [20] В феврале Главное контрольно-ревизионное управление сообщило о перерасходе в 630 миллионов долларов из бюджета строительства в 1,25 миллиарда долларов. К марту New York Times сообщила, что предполагаемая общая стоимость выросла до 8,4 миллиарда долларов. [19] В июне некоммерческая организация Project on Government Oversight опубликовала проект аудиторского отчета Генерального инспектора Министерства энергетики, в котором резко критиковала Суперколлайдер за его высокую стоимость и плохое управление со стороны должностных лиц, отвечающих за него. [20] [21] Генеральный инспектор расследовал сомнительные расходы на сумму 500 000 долларов за три года, включая 12 000 долларов на рождественские вечеринки, 25 000 долларов на кейтеринговые обеды и 21 000 долларов на покупку и обслуживание офисных растений. [22] В отчете также сделан вывод о том, что не было достаточной документации для 203 миллионов долларов на проектные расходы, или 40% от суммы, потраченной на тот момент. [23]
В 1993 году президент США Билл Клинтон попытался предотвратить отмену, попросив Конгресс продолжить «поддерживать это важное и сложное начинание» до его завершения, поскольку «отказ от SSC на данном этапе будет означать, что Соединенные Штаты ставят под угрозу свое лидерство в фундаментальной науке». [24]
После того, как было потрачено 2 миллиарда долларов (400 миллионов долларов — принимающий штат Техас, остальное — Министерство энергетики [18] ), Палата представителей отклонила финансирование 19 октября 1993 года, а переговорщики Сената не смогли его восстановить. [25] После успешной работы представителя Джима Слэттери в Палате представителей [25] президент Клинтон подписал законопроект, который окончательно отменил проект 30 октября 1993 года, выразив сожаление по поводу «серьёзной потери» для науки. [26]
Многие факторы способствовали отмене: [4] рост сметных расходов (до 12 млрд долларов); [27] плохое управление со стороны физиков и должностных лиц Министерства энергетики ; прекращение необходимости доказывать превосходство американской науки с распадом Советского Союза и окончанием Холодной войны ; вера в то, что множество меньших научных экспериментов равной ценности можно было бы финансировать за те же деньги; желание Конгресса в целом сократить расходы (Соединенные Штаты имели дефицит бюджета в размере 255 млрд долларов); нежелание губернатора Техаса Энн Ричардс ; [28] и первоначальное отсутствие поддержки проекта со стороны президента Билла Клинтона началось во времена администраций предшественника Ричардса, Билла Клементса , и предшественников Клинтона, Рональда Рейгана и Джорджа Буша-старшего . [29] Отмене проекта также способствовало противодействие со стороны научного сообщества. Известные физики конденсированного состояния , такие как Филип У. Андерсон и Николас Бломберген , дали показания перед Конгрессом, выступая против проекта. Они утверждали, что, хотя SSC, безусловно, будет проводить высококачественные исследования, это не единственный способ получения новых фундаментальных знаний, как утверждали некоторые из его сторонников, и поэтому он был неоправданно дорогим. Научные критики SSC указывали, что фундаментальные исследования в других областях, таких как физика конденсированных сред и материаловедение , были недостаточно профинансированы по сравнению с физикой высоких энергий, несмотря на то, что эти области с большей вероятностью могли бы создавать приложения с технологическими и экономическими выгодами. [30]
Стивен Вайнберг , лауреат Нобелевской премии по физике, поместил отмену SSC в контекст более масштабного национального и глобального социально-экономического кризиса, включая общий кризис финансирования научных исследований и обеспечения адекватного образования, здравоохранения, транспортной и коммуникационной инфраструктуры, а также уголовного правосудия и правоохранительных органов. [4]
Леон Ледерман, ведущий промоутер и защитник SSC, [12] [13] написал научно-популярную книгу в контексте последних лет проекта и потери поддержки Конгресса. Опубликованная в 1993 году книга «Частица Бога: если Вселенная — это ответ, каков вопрос?» была направлена на повышение осведомленности о значимости научной работы, которую SSC поддержал бы. Книга популяризировала прозвище «частица Бога» для бозона Хиггса . [31]
Закрытие SSC имело неблагоприятные последствия для южной части метрополии Даллас-Форт-Уэрт , способствуя умеренному спаду, особенно в тех частях Далласа , которые лежали к югу от реки Тринити . [32] Когда проект был отменен, 22,5 км (14,0 миль) туннеля и 17 шахт на поверхность уже были вырыты, и почти два миллиарда долларов уже были потрачены на это огромное сооружение. [33]
Планируемая энергия столкновения SSC, равная 2 x 20 = 40 ТэВ , примерно в три раза превышает энергию столкновения 2 x 6,8 = 13,6 ТэВ (по состоянию на 2023 год) его европейского аналога, Большого адронного коллайдера (БАК) в ЦЕРНе в Женеве . [34] Однако планируемая светимость составляла всего одну десятую от проектной светимости БАК.
Хотя некоторые [ кто? ] утверждали, что стоимость SSC в значительной степени обусловлена масштабным проектом гражданского строительства по рытью огромного туннеля, это было своего рода искажением. Бюджет на туннелирование и строительство обычного объекта составил всего около десяти процентов от общей запланированной стоимости (1,1 миллиарда долларов из общей стоимости в 10 миллиардов). Основной статьей расходов были магниты, все еще находящиеся на стадии лабораторной разработки, следовательно, с более высоким уровнем неопределенности, связанной с окончательной стоимостью. [ нужна цитата ] Окружность кольца LHC составляет 27 км (17 миль) по сравнению с запланированными 87,1 километрами (54,1 мили) SSC.
Преимущество LHC с точки зрения стоимости заключалось в использовании уже существующей инженерной инфраструктуры и 27-километровой пещеры Большого электрон-позитронного коллайдера , а также в использовании им другой, инновационной конструкции магнита для изгиба частиц с более высокой энергией в имеющийся туннель. [35] В конечном итоге строительство LHC обошлось в эквивалент около 5 миллиардов долларов США. Общий операционный бюджет ЦЕРНа составляет около 1 миллиарда долларов в год. Большой адронный коллайдер был введен в эксплуатацию в августе 2008 года. [36]
В интервью 2021 года Швиттерс предположил, что если бы проект был завершен, он привел бы к открытию частицы бозона Хиггса за 10 лет до ее окончательного открытия в Швейцарии [37] и привлек бы в Северный Техас столько же посетителей, сколько ЦЕРН (120 000 в год).
После того, как проект был отменен, основная территория была передана округу Эллис, штат Техас , и округ много раз пытался продать собственность. В августе 2006 года собственность была продана инвестиционной группе Collider Data Center, LLC, возглавляемой покойным Дж. Б. Хантом . [38]
В 2009 году Collider Data Center заключил контракт с GVA Cawley на рекламу объекта в качестве центра обработки данных . [39] В 2012 году химическая компания Magnablend выкупила недвижимость и объекты, несмотря на некоторое противодействие со стороны местного сообщества. [40] Здания на объекте, которые стали излюбленными местами для воров и наркоторговцев, были отремонтированы и вновь открыты в 2013 году компанией Magnablend. [41] На объекте производится ряд нефтепромысловых продуктов для энергетической отрасли.
В 15-й серии 3-го сезона сериала « Бивис и Баттхед » под названием «Гражданин Баттхед», которая вышла в эфир 18 октября 1993 года, за день до того, как Конгресс отменил финансирование Суперколлайдера, слышно, как отличник средней школы Хайленд репетирует свой вопрос президенту Биллу Клинтону : «Учитывая дефицит бюджета, считаете ли вы, что Суперколлайдер действительно необходим в настоящее время?»
«Supercollider», песня 1993 года бостонской альтернативной группы Tribe , описывает точку зрения ученого, нанятого для помощи в реализации (тогда еще не отмененного) проекта.
Научно-фантастический роман Джона Г. Крамера 1997 года «Мост Эйнштейна» посвящен вымышленной версии сверхпроводящего суперколлайдера. [ необходима ссылка ]
25 февраля 2001 года в эпизоде «Футурамы » под названием « Это развлекательный лобстер! » робот-комик шутит о Суперколлайдере и в иронической форме заявляет, что Суперколлайдер был построен.
В эпизоде сериала «Западное крыло» от 6 марта 2002 года обсуждается суперколлайдер, когда Сэм Сиборн помогает старому профессору физики колледжа получить финансирование для завершения проекта.
A Hole In Texas — роман Германа Воука , написанный в 2004 году , в котором описываются приключения физика высоких энергий после неожиданного объявления о том, что китайский физик открыл долгожданный бозон Хиггса . Часть сюжета основана на прерванном проекте сверхпроводящего суперколлайдера. [ необходима цитата ]
В эпизоде « Молодой Шелдон» от 21 января 2021 года суперколлайдер упоминается, когда наставник Шелдона Купера ( Иэн Армитидж ) доктор Джон Стерджис ( Уоллес Шон ) получает там новую работу. В последующем эпизоде от 1 апреля 2021 года показан внешний вид объекта, где доктор Стерджис получает телефонный звонок от бабушки Шелдона ( Энни Поттс ). [ необходима цитата ]
В 2021 году проект был назван примером гипотетического демона бюрократического хаоса, который «мешает происходить хорошим вещам» в Министерстве энергетики США . [42]
Ianniello инициировал усилия по строительству сверхпроводящего суперколлайдера в качестве первого директора проекта, основал организацию, руководил проектом в течение первых решающих 15 месяцев, определяя исходные данные для конкретного участка в Техасе, и провел проект через первоначальное одобрение Конгресса
Разочарованные американские физики с тревогой ищут способ спасти хоть немного науки от злополучного сверхпроводящего суперколлайдера... «Мы должны сохранить импульс и оптимизм и начать думать о международном сотрудничестве», — сказал Леон М. Ледерман, физик, лауреат Нобелевской премии, который был архитектором плана суперколлайдера
Ледерман также планировал то, что он видел как следующую машину Fermilab, сверхпроводящий суперколлайдер (SSC)
Ледерман, считающий себя неофициальным пропагандистом суперколлайдера, сказал, что SSC может обратить вспять утечку мозгов в области физики, когда яркие молодые физики покидали Америку, чтобы работать в Европе и других местах.(прямая ссылка на статью: [1]
, один из главных спикеров SSC, был опытным экспериментатором в области высоких энергий, который внес вклад, отмеченный Нобелевской премией, в разработку Стандартной модели в 1960-х годах (хотя сама премия была вручена только в 1988 году). Он был постоянным участником слушаний в Конгрессе по коллайдеру, необузданным защитником его достоинств
Возможность того, что следующая большая машина создаст Хиггса, стала морковкой, которой можно было помахать перед финансирующими агентствами и политиками. Известный американский физик Леон Ледерман рекламировал Хиггса как Частицу Бога в названии книги, опубликованной в 1993 году... Ледерман участвовал в кампании по убеждению правительства США продолжить финансирование Сверхпроводящего Суперколлайдера... чернила еще не высохли на книге Ледермана, когда Конгресс США решил списать миллиарды долларов, уже потраченные