Почему для создания нового коллайдера и разгадки глубоких тайн Вселенной потребуются частные инвестиции

Большой адронный коллайдер открыл бозон Хиггса, но у физиков ЦЕРН теперь более масштабные планы.

В ведущей теоретической модели устройства мира есть ошибка. Если ее уравнения верны, то ни Земля, ни что-либо еще во Вселенной не могли бы существовать. И все же, по мнению ученых из института физики элементарных частиц ЦЕРН, Стандартная модель физики — лучшее объяснение, которое у нас есть на данный момент.

Четырнадцать лет назад физики из ЦЕРН, открыв за завтраком шампанское, были в восторге от подтверждения существования бозона Хиггса — измеримого свидетельства ранее теоретического поля, пронизывающего Вселенную и придающего массу фундаментальным частицам.

Это открытие, ставшее возможным благодаря Большому адронному коллайдеру (БАК), огромному ускорителю частиц, построенному под зданием ЦЕРН недалеко от Швейцарских Альп, помогло получить Нобелевскую премию. И все же некоторые вопросы — например, как бозон Хиггса взаимодействует сам с собой — теперь выходят за рамки возможностей БАК. Поскольку 95% Вселенной состоит из «темной материи» — вещества, которое физики действительно не понимают и с трудом объясняют, — ученые ЦЕРН решили, что потребуется новый, более крупный коллайдер.

Они надеются получить больше информации о Вселенной, построив Будущий кольцевой коллайдер (БКК, Future Circular Collider) — гигантскую 91-километровую петлю, проходящую под Женевским озером и окружающими горными хребтами Юра и Альп. Он затмил бы Большой адронный коллайдер  и позволил бы проводить сверхточные измерения столкновений протонов с более высокими энергиями, стремясь расширить границы физики. Шахты доступа достигли бы глубины 400 метров, что вдвое больше, чем у БАК.

Внутри «Фабрики антиматерии» в ЦЕРНе, крупнейшей в мире лаборатории физики элементарных частиц. Фотограф: Жорди Руис Сирера

Но все имеет свою цену: понадобится около 15 миллиардов швейцарских франков (19 миллиардов долларов), если проект будет одобрен, что станет проблемой для учреждения, которое с момента своего основания в 1954 году полагалось на суверенное финансирование 25 государств-членов. Но это становится все сложнее, поскольку многие страны-финансисты ЦЕРН сейчас изо всех сил пытаются увеличить расходы на оборону, одновременно сталкиваясь с реальностью стареющей рабочей силы и дорогостоящего социального государства.

Впервые в своей истории ЦЕРН привлек внешнее финансирование от частных инвесторов, общая сумма привлеченных средств на данный момент составляет 1 миллиард долларов. Тем не менее, ему еще предстоит собрать около 18 миллиардов долларов.

«В конечном итоге ЦЕРН будет существовать только в том случае, если страны этого захотят», — говорит Джон Элканн, миллиардер, глава клана Аньелли, основателя автомобильной компании Fiat, который всю жизнь является поклонником ЦЕРН и одним из его частных доноров через семейный фонд.

Финансирование от Трампа

Совсем рядом, во Франции, Большой адронный коллайдер (БАК) проходит модернизацию. Техники тестируют новые магниты, заключенные в блестящие красные и синие стальные трубы шириной более 2 метров. В рамках четырехлетней модернизации БАК магниты «HiLumi»  значительно увеличат интенсивность столкновений частиц и, будем надеяться, объем информации, которую они смогут извлечь.

На одной из красных труб изображен американский флаг и логотипы различных учреждений, включая финансируемую из федерального бюджета Калифорнийскую лабораторию Беркли, которая предоставила новые технологии.

Модернизация HiLumi является предвестником более масштабного проекта по строительству нового гигантского ускорителя частиц. Фотограф: Жорди Руис Сирера

США не входят в число 25 государств-членов ЦЕРН. Они не обязаны финансировать лунные проекты физической лаборатории и не имеют права голоса в управлении. Но ведущий мировой статус ЦЕРН означает, что США были активным спонсором и партнером. Для модернизации БАК они внесли неденежный вклад в размере 240 миллионов долларов.

«Лидерство США в физике элементарных частиц и ядерной физике неразрывно связано с нашим партнерством с ЦЕРН», — считает Мария Спиропулу, профессор физики Калифорнийского технологического института, сыгравшая ключевую роль в открытии бозона Хиггса и возглавляющая разработку детекторной системы для HiLumi. Она охарактеризовала отношения США с ЦЕРН как «глубоко взаимозависимые».

Десятки докторантов и профессоров приезжают из ведущих американских лабораторий для работы в ЦЕРН. Чтобы подчеркнуть это, законопроект США, внесенный в мае 2025 года и сейчас проходящий через Конгресс, предоставит исследователям ЦЕРН те же иммунитеты и привилегии, что и сотрудникам других международных организаций, позволяя им работать и свободно перемещаться между Женевой и США.

Однако президент Дональд Трамп разрушил давние альянсы и сократил финансирование со стороны США и их участие в международных организациях, базирующихся в Женеве. ЦЕРН также не избежал потерь. Национальный научный фонд США предложил сократить финансирование на 40% на 2027 год для CMS и Atlas, двух ключевых детекторов БАК, с 20 миллионов до 12 миллионов долларов. Министерство энергетики хочет сократить свой бюджет на физику высоких энергий на 2027 год на 9%, включая взносы в HiLumi, CMS и Atlas. Пресс-секретарь ЦЕРН отказалась комментировать предлагаемые сокращения.

Ожидается, что заместитель министра энергетики США по науке Дарио Гил посетит Женеву в мае, чтобы встретиться с новым генеральным директором ЦЕРН Марком Томсоном.

Марк Томсон, новый руководитель ЦЕРН, до вступления в должность представлял Великобританию в совете ЦЕРН. Фотограф: Жорди Руис Сирера/Bloomberg

«ЦЕРН предоставляет странам возможность сотрудничать в рамках миссии, которая носит исключительно мирный характер», — говорит Томсон, прибывший в ЦЕРН в январе из Кавендишской лаборатории физики Кембриджского университета. Он будет занимать свой пост в течение пяти лет с возможностью продления.

В последний раз Томсон работал в ЦЕРН в 1994 году, когда институт занимался побочным проектом Тима Бернерса-Ли — Всемирной паутиной. Сегодня в сферу ответственности Томсона входят искусственный интеллект и квантовые вычисления, а также огромные потребности в привлечении финансирования.

У него есть 24 месяца, чтобы представить свои аргументы в пользу дополнительных 18 миллиардов долларов.

Томсон руководит этой работой из скромно обставленного офиса с белыми стенами, из которого открывается вид на раскинувшийся кампус ЦЕРН, а также виноградники и фермерские поля. «Я всегда думаю об инвестициях в науку так: у вас есть широкий спектр возможностей», — говорит он. «И точно так же, как если бы вы инвестировали в финансовый портфель, у вас был бы сбалансированный портфель».

Грозовые тучи

Кампус ЦЕРН представляет собой смешение функциональности и формы: переоборудованные бараки 1950-х годов соседствуют с бетонными зданиями 1980-х годов. Здесь есть белые доски для спонтанных вычислений. В огромном зале, используемом для тестирования антиматерии, кабели, изолированные чем-то похожим на фольгу, пронизывают металлические конструкции. Это одно из немногих мест в мире, где производится и изолируется антиматерия — ключевая часть неразгаданных тайн современной физики.

ЦЕРН находится на переднем крае физики элементарных частиц, его неприметные здания заполнены поразительно сложными машинами. Фотограф: Жорди Руис Сирера

Последнее дополнение к кампусу ЦЕРН, центр для посетителей, спроектированный Ренцо Пиано, более продуман. Он был завершен в 2023 году, частично профинансирован семейным фондом Элкана, Fondazione Agnelli, — шаг, предпринятый предшественницей Томсона, Фабиолой Джанотти. В этом году она вошла в совет директоров фонда, некоммерческой итальянской исследовательской группы.

Проект послужил своего рода пробным шаром для частных пожертвований. Миллиардеры, включая бывшего генерального директора Google Эрика Шмидта и французского телекоммуникационного миллиардера Ксавье Ниэля, уже пообещали в общей сложности 1 миллиард долларов на новый коллайдер.

Обращение ЦЕРН к частному финансированию отражает тот факт, что его амбиции теперь превышают возможности финансирования только за счет взносов государств-членов. По словам Томсона, для финансирования БКК потребуется примерно на 6 миллиардов долларов больше, чем позволяет текущий бюджет ЦЕРН. Поддержка со стороны Европейской комиссии, частных доноров и неденежные взносы от таких стран, как США и Япония, могли бы сократить этот разрыв до 1–2 миллиардов— хотя, как предупреждает Томсон, «есть много, очень много если».

Частные деньги могут восприниматься как имеющие определенные условия, что Томсон опровергает, добавляя, что он не ожидает, что частные средства станут «значительной» частью бюджета ЦЕРН. Удвоение текущего обещания в 1 миллиард долларов все еще будет соответствовать его критериям «вспомогательного, но не доминирующего вклада», говорит он.

Есть и другие надвигающиеся проблемы.

В настоящее время Великобритания является вторым по величине донором ЦЕРН после Германии и ежегодно выделяет на его деятельность 170 миллионов фунтов стерлингов (230 миллионов долларов). В декабре был отменен запланированный вклад Великобритании в размере 50 миллионов фунтов стерлингов в проект LHCb, посвященный изучению антиматерии. Совет по научным и технологическим разработкам Великобритании, курирующий фундаментальные исследования страны, стремится сэкономить около 162 миллионов фунтов стерлингов в течение следующих четырех лет из годового основного бюджета в 850 миллионов фунтов стерлингов.

Работа ЦЕРН над антиматерией направлена ​​на понимание того, почему она, казалось бы, полностью отсутствует во Вселенной, хотя должна составлять 50% её массы. Фотограф: Жорди Руис Сирера

Представительница ЦЕРН заявила, что новости о сокращении бюджета вызывают «обеспокойность», хотя любое потенциальное влияние на проекты «неясно», добавила она. «Великобритания всегда оказывала ЦЕРН очень сильную поддержку, и у нас нет оснований полагать, что это изменилось».

Представитель UK Research & Innovation заявил, что приверженность Великобритании ЦЕРН или ее экспериментальной программе не изменилась.

Другая загадка — Китай. Есть признаки того, что страна хотела бы быть ближе к институту, а не конкурировать с ним. В своем последнем пятилетнем плане Пекин отложил предложения по созданию конкурирующего электрон-позитронного коллайдера, что говорит о том, что Китай в настоящее время не заинтересован в гонке вооружений в физике элементарных частиц. Китайские исследователи хотели бы сотрудничать с ЦЕРН, если Федеральный совет по ядерной энергетике (FCC) будет одобрен к 2030 году, заявил в декабре Ван Ифан, профессор Института физики высоких энергий Китайской академии наук, возглавлявший китайские усилия в этой области.

Тем не менее, отношения между ЦЕРН и Китаем «в данный момент очень ограничены», говорит Томсон, и более глубокое взаимодействие «определенно не то, к чему мы стремимся».

На вопрос о том, будет ли ЦЕРН когда-либо брать деньги у Китая, Томсон выбирает дипломатический компромисс: «С научной точки зрения, очевидно, все хотят построить наилучшую машину, но именно здесь политика соприкасается с наукой, — говорит он, — Так что это вопрос уже к нашим правительствам».