home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ TIME: Almanac 1995 / TIME Almanac 1995.iso / time / 041690 / 0416301.000 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1993-04-15  |  28.8 KB  |  556 lines

  1. <text id=90TT0953>
  2. <link 93TG0077>
  3. <link 90TT0952>
  4. <link 89TT1843>
  5. <title>
  6. Apr. 16, 1990: The Ultimate Quest
  7. </title>
  8. <history>
  9. TIME--The Weekly Newsmagazine--1990    
  10. Apr. 16, 1990  Colossal Colliders:Smash!             
  11. </history>
  12. <article>
  13. <source>Time Magazine</source>
  14. <hdr>
  15. SCIENCE, Page 50
  16. COVER STORIES
  17. The Ultimate Quest
  18. </hdr>
  19. <body>
  20. <p>Armed with giant machines and grand ambitions, physicists spend
  21. billions in the race to discover the building blocks of matter
  22. </p>
  23. <p>By Michael D. Lemonick--Reported by Philip Elmer-DeWitt/New
  24. York, J. Madeleine Nash/Chicago and Christopher Redman/Geneva
  25. </p>
  26. <p>     The elevator doors opened into a cavernous room in an
  27. underground tunnel outside Geneva. Out came the eminent British
  28. astrophysicist Stephen Hawking, in a wheelchair as always. He
  29. was there to behold a wondrous sight. Before him loomed a giant
  30. device called a particle detector, a component of an incredible
  31. machine whose job is to accelerate tiny fragments of matter to
  32. nearly the speed of light, then smash them together with a fury
  33. far greater than any natural collision on earth.
  34. </p>
  35. <p>     Paralyzed by a degenerative nerve disease, Hawking is one
  36. of the world's most accomplished physicists, renowned for his
  37. breakthroughs in the study of gravitation and cosmology. Yet
  38. the man who holds the prestigious Cambridge University
  39. professorship once occupied by Sir Isaac Newton was overwhelmed
  40. by the sheer size and complexity of the machine before him.
  41. Joked Hawking: "This reminds me of one of those James Bond
  42. movies, where some mad scientist is plotting to take over the
  43. world."
  44. </p>
  45. <p>     It is easy to understand why even Hawking was awed: he was
  46. looking at just a portion of the largest scientific instrument
  47. ever built. Known as the large electron-positron collider, this
  48. new particle accelerator is the centerpiece of CERN, the
  49. European Organization for Nuclear Research and one of Europe's
  50. proudest achievements. LEP is a mammoth particle racetrack
  51. residing in a ring-shaped tunnel 27 km (16.8 miles) in
  52. circumference and an average of 110 meters (360 ft.)
  53. underground. The machine contains 330,000 cubic meters (431,640
  54. cu. yds.) of concrete and holds some 60,000 tons of hardware,
  55. including nearly 5,000 electromagnets, four particle detectors
  56. weighing more than 3,000 tons each, 160 computers and 6,600 km
  57. (4,000 miles)  of electrical cables. Tangles of brightly colored
  58. wires sprout everywhere, linking equipment together in a
  59. pattern so complicated, it seems that no one could possibly
  60. understand or operate the device. In fact, it takes the
  61. combined efforts of literally hundreds of Ph.D.s to run a
  62. single experiment.
  63. </p>
  64. <p>     LEP and other large accelerators have been built to probe
  65. the nature of matter on a scale far smaller than that of the
  66. atom. The goal is to answer ancient and fundamental questions:
  67. What is the universe made of, and what are the forces that bind
  68. its parts together? These questions cannot be answered without
  69. an understanding of what happened in the Big Bang, the
  70. unimaginably hot and dense fireball that 15 billion years ago
  71. gave birth to the universe and all it contains.
  72. </p>
  73. <p>     In a very real sense, accelerators are time machines that
  74. re-create the primordial fireball in miniature to unlock its
  75. secrets. The collision of two accelerated particles releases
  76. enormous bursts of energy. But that energy instantly condenses
  77. into a new array of particles, some of which may not have
  78. existed since the Big Bang.
  79. </p>
  80. <p>     This power to go back 15 billion years in time has touched
  81. off one of the most heated competitions in the history of
  82. science, a race that pits Europe's LEP against U.S. entries led
  83. by the powerful Tevatron at Fermi National Accelerator
  84. Laboratory (Fermilab) near Chicago and the Stanford Linear
  85. Accelerator Center (SLAC) in California. Huge teams of
  86. physicists at the rival centers are working day and night to
  87. discover the next new particle and to explain the behavior of
  88. those already found. In recent years, each lab has had its share
  89. of triumphs.
  90. </p>
  91. <p>     But none of the current generation of accelerators are big
  92. enough or powerful enough to re-create the very earliest
  93. fractions of a second after the Big Bang, where answers to the
  94. most intriguing mysteries are thought to lie. So U.S.
  95. physicists have embarked on a bold quest: the building of a
  96. colossal collider that will dwarf today's accelerators. Called
  97. the superconducting supercollider, it will have a tunnel that
  98. will circle for 87 km (54 miles) under the cotton and cattle
  99. country surrounding Waxahachie, Texas. Expected to be completed
  100. around the year 2000, the SSC will cost $7 billion to $8
  101. billion.
  102. </p>
  103. <p>     That enormous price tag has fueled a growing controversy
  104. over how much the U.S. can afford to spend on such mega
  105. projects, especially when the knowledge to be gained is so
  106. abstract. Critics complain that the money could be better spent
  107. on more practical goals, like fighting poverty and improving
  108. education. Some scientists, including many researchers in other
  109. branches of physics, fear that funding for the SSC will come
  110. out of their own budgets. Cynics have argued that the SSC is
  111. just another pork-barrel construction project, being foisted
  112. on the public by the powerful Texas congressional delegation
  113. and backed by a President from Texas.
  114. </p>
  115. <p>     Yet the support for a giant accelerator goes deeper than a
  116. desire for federal dollars. To many scientists and politicians,
  117. national pride is at stake. Proponents insist that the SSC is
  118. necessary to keep the U.S. in the forefront of particle-physics
  119. research. Americans dominated the field from the mid-1940s to
  120. the 1970s, but Europe's CERN started stealing much of the glory
  121. in the 1980s. Without the SSC, its proponents contend, many of
  122. the best American physicists will emigrate to Europe. In fact,
  123. the brain drain has already begun: last year, for the first
  124. time, the number of American experimenters working at CERN
  125. surpassed the total number of scientists from CERN's 14 member
  126. countries who had moved to U.S. research centers.
  127. </p>
  128. <p>     The international competition has spurred remarkable
  129. progress in the effort to understand nature's mysteries. Says
  130. theoretical physicist Steven Weinberg of the University of
  131. Texas at Austin: "Before, we had a zoo of particles, but no one
  132. knew why they were the way they were. Now we have a simple
  133. picture." That picture, known as the Standard Model, is based
  134. on a set of theories that attempt to describe the nature of
  135. matter and energy as simply as possible. The model holds that
  136. nearly all the matter we know of, from garter snakes to
  137. galaxies, is composed of just four particles: two quarks, which
  138. make up the protons and neutrons in atomic nuclei; electrons,
  139. which surround the nuclei; and neutrinos, which are
  140. fast-moving, virtually massless objects that are shot out of
  141. nuclear reactions. These particles of matter are, in turn,
  142. acted upon by four forces: the strong nuclear force, which
  143. binds quarks together in atomic nuclei; the weak nuclear force,
  144. which triggers some forms of radioactive decay;
  145. electromagnetism, which builds atoms into molecules and
  146. molecules into macroscopic matter; and gravity. An entirely
  147. separate set of particles--the bosons--are the agents that
  148. transmit these forces back and forth between particles, people
  149. and planets.
  150. </p>
  151. <p>     The basic "family" of particles is supplemented by two more
  152. exotic families, each of which has a parallel structure: two
  153. quarks, a type of electron and a type of neutrino. These two
  154. extra families are all but extinct in the modern universe, but
  155. they apparently existed in the searing heat of the Big Bang,
  156. and only accelerators can re-create them. In fact, all of the
  157. quarks in all of the families have been found or re-created--except for the one called the top, which is believed to be the
  158. heaviest of all (its mass is at least 90 times that of a
  159. proton). Because it would complete the set and thus vindicate
  160. decades of theory building, the top quark has become the
  161. object of an intensive international search. And because the
  162. top is so massive, it will take the energy of the most powerful
  163. accelerators to produce it.
  164. </p>
  165. <p>     But researchers will be awfully disappointed if all they
  166. succeed in doing is to fill out the known family tree of
  167. particles. Too much predictability can make science dull. Says
  168. Samuel Ting, an M.I.T. physicist and one of the head
  169. researchers at CERN: "I will only consider our experiment a
  170. success if we discover something really surprising--new types
  171. of quarks, for example--that would explode the standard
  172. theory."
  173. </p>
  174. <p>     Anyone able to take particle physics beyond the Standard
  175. Model will automatically win prizes, prestige and added power
  176. in the profession. The quest has attracted some of the most
  177. driven personalities in science. The leaders, including Ting,
  178. CERN director Carlo Rubbia and Stanford's Burton Richter, are
  179. known for their relentless ambition, feisty competitiveness and
  180. monumental egos. All have already won Nobel Prizes, but that
  181. seems only to have increased their desire for greater
  182. achievements. In the rush to get results, they push their
  183. staffs mercilessly and are furious--at least in private--whenever they come in second.
  184. </p>
  185. <p>     It is this rivalry that speeds the accumulation of
  186. knowledge. Observes Jack Steinberger, another Nobel laureate
  187. at CERN: "Competition in science is not always a pretty thing,
  188. but it's always stimulating and productive." The search for the
  189. nature of matter requires brash risk takers because it is a
  190. venture into the unknown and perhaps the unknowable. Explains
  191. Roy Schwitters, director of the new SSC project: "The physics
  192. we do is like a voyage of discovery. You can imagine you're
  193. Columbus. We're setting sail to who knows where--a new world,
  194. we hope."
  195. </p>
  196. <p>     Only a few places are equipped to catch glimpses of that new
  197. world. A look at the major explorers:
  198. </p>
  199. <p>     Fermilab. The machine most likely to find the top quark
  200. first is Fermilab's mighty Tevatron, which has been operating
  201. for 6 1/2 years beneath the waving grasses of the Illinois
  202. prairie. In the Tevatron, strong magnets guide subatomic
  203. particles through a circular tunnel that is 6.4 km (4 miles)
  204. in circumference. The accelerator is built as a ring so that
  205. particles can go around the track again and again, picking up
  206. speed with each lap. The ring was built large so that the
  207. particles would not have to make sharp turns.
  208. </p>
  209. <p>     When the machine is running, one beam of particles travels
  210. in a clockwise direction while a separate beam goes the
  211. opposite way. After reaching maximum speed, the two beams are
  212. forced together, and the particles begin to smash head-on into
  213. one another, creating fireballs that are 400 million times as
  214. hot as the sun--but so tiny and short-lived that they pose
  215. no danger to the accelerator. The Tevatron can produce 50,000
  216. such collisions in a single second. In each of these explosions,
  217. the original particles are transformed into a shower of new,
  218. short-lived particles. The collisions take place in a detector,
  219. which contains a giant magnet that bends the newly created
  220. particles in different directions. Scientists cannot see the
  221. fresh matter directly, but its characteristics are recorded in
  222. computers, and the trails it leaves can be pictured as brightly
  223. colored streaks on a video display screen.
  224. </p>
  225. <p>     Though the Tevatron is considerably smaller than CERN's LEP,
  226. the collisions that Fermilab's accelerator produces are much
  227. more powerful. Reason: the Tevatron smashes protons into
  228. antiprotons, while LEP uses electrons and positrons.* Protons
  229. and antiprotons collide with much more force because they pack
  230. more energy than electrons and positrons. Think of it as if the
  231. Tevatron were crashing Mack trucks together, as opposed to
  232. Volkswagens.
  233. </p>
  234. <p>[* Antiprotons and positrons are examples of antimatter, a rare
  235. set of particles that mirror normal matter. A proton is
  236. positively charged, but an antiproton is negative. The
  237. counterpart of the negative electron is the positive positron.]
  238. </p>
  239. <p>     The Tevatron collisions produce dense blizzards of
  240. particles. Most are uninteresting because they have been
  241. observed before, but the chances are relatively good that
  242. hidden somewhere in the debris is an exotic new particle.
  243. Finding it, though, is no easy task. One reason CERN chose to
  244. make LEP an electron-positron machine is because of its
  245. comparatively "clean" collisions; though fewer particles are
  246. produced, they are easier to locate and study.
  247. </p>
  248. <p>     Fermilab's physicists believe they have already seen what
  249. might be the top quark, but they will have to gather a lot more
  250. data to confirm such a discovery. Confidence is already
  251. building. Contends James Trefil, a George Mason University
  252. physicist: "If the top quark is going to be found, it is going
  253. to be found at Fermilab sometime in the next five to six
  254. years."
  255. </p>
  256. <p>     Fermilab is led by director John Peoples, who is widely
  257. respected for being a hands-on physicist. But experiments at
  258. the lab are not dominated by superstars, such as CERN's Rubbia
  259. and Ting. Instead, the atmosphere is one of relative consensus
  260. and collegiality. Explains researcher Melvyn Shochet, who
  261. commutes to Fermilab from the University of Chicago: "We have
  262. pushed to set up a more democratic system, rather than an
  263. autocratic system where one person heads up the project." When
  264. one team of scientists goes off duty and another comes on, they
  265. often share an informal dinner right in the control room.
  266. "There's Chinese food with chopsticks, dripping all over the
  267. logbooks," says Fermilab physicist Drasko Jovanovic.
  268. </p>
  269. <p>     It would be a mistake, though, to assume that Fermilab's
  270. scientists are any less competitive than their rivals at other
  271. labs. The masters of the Tevatron positively gloated last year
  272. when they defeated Stanford in a race to measure the mass of
  273. the Z 0 particle, a boson that carries the weak force. Says
  274. Thomas Devlin, a Rutgers physicist working at Fermilab: "That
  275. was fun to beat out our West Coast colleagues. They were
  276. hopping mad for a time, but they learned they weren't the only
  277. ones to walk on water. It's time they recognized that we also
  278. can do good work."
  279. </p>
  280. <p>     CERN. "Many people doubted that Europe could pull off this
  281. venture," said French President Francois Mitterrand in a speech
  282. at the gala official opening of CERN's new accelerator last
  283. November, "but the achievement of LEP shows that Europe can
  284. harness its cultural diversity." In fact, LEP, which took more
  285. than four years and nearly $1 billion to build, is much more
  286. than a European showcase; it is a laboratory for the entire
  287. world. It has attracted scientists from 29 countries in both
  288. the West and the East. More than one-third of the Soviet
  289. Union's particle physicists are registered to work at CERN, as
  290. well as a quarter of their colleagues from China.
  291. </p>
  292. <p>     Most of LEP's 2,000 scientists are split into four teams,
  293. each of which operates one of the four particle detectors
  294. spread around the accelerator ring. The team leaders are
  295. Americans Ting and Steinberger and Italians Ugo Amaldi and Aldo
  296. Michelini. The groups compete just as fiercely with one another
  297. as they do with outside rivals, creating a setting that is more
  298. charged with tension than the comparatively fraternal
  299. atmosphere at Fermilab.
  300. </p>
  301. <p>     The tone and pace for the whole CERN operation is set by
  302. Rubbia, a pushy director with a thirst for glory and little
  303. patience for laggardly performances. Says one senior CERN
  304. researcher: "Rubbia is insensitive, abusive, intolerant and
  305. high-handed." Yet no one denies his brilliance, energy and
  306. vision. "He works incredibly hard," observes a staffer, "and
  307. every waking minute is dedicated to physics." Concedes a
  308. critic: "If he was not respected intellectually, he would not
  309. be able to get away with the way he behaves. The other
  310. mitigating factor is that he is rude to everybody, high and
  311. low; he doesn't discriminate." Says Rubbia: "This is my life.
  312. There are no half measures."
  313. </p>
  314. <p>     Rubbia's hard-driving style has paid off. In the early 1980s
  315. he was leader of a CERN detector team that discovered the W and
  316. Z 0 bosons, crucial linchpins in the Standard Model. That
  317. earned Rubbia and colleague Simon van der Meer the Nobel. But
  318. Rubbia sometimes goads his scientists into announcing results
  319. prematurely. In 1984, for example, he said CERN had found
  320. evidence of the top quark, but later had to retract the claim.
  321. </p>
  322. <p>     By all accounts, the toughest team to belong to at CERN is
  323. Ting's. The stern leader would never allow chopsticks and
  324. Chinese food in his control room--or any kind of refreshment,
  325. for that matter. He once sent a memo to his staff decreeing
  326. that there should be no tardiness, food, drink, joking or
  327. shooting the breeze in his lab. "Working for Ting," says one
  328. of his senior staffers, "requires the same sort of commitment
  329. as taking monastic vows back in medieval times. There is no
  330. room here for anybody who is not consumed by the desire to push
  331. back the frontiers of physics."
  332. </p>
  333. <p>     There are no doubt plenty of frontiers left for CERN to push
  334. back. Though LEP does not appear to be powerful enough to find
  335. the top quark, the "clean" electron-positron collisions could
  336. reveal many other exotic phenomena. One long shot is the
  337. much-sought Higgs boson, named for British theoretical
  338. physicist Peter Higgs, one of the first to recognize its
  339. importance. According to some theories, the Higgs boson is what
  340. gives all particles their mass. The idea is that everything in
  341. the universe is awash in a sea of Higgs bosons, and particles
  342. acquire their mass by swimming through this "molasses."
  343. </p>
  344. <p>     But what the CERN researchers really expect, and hope, to
  345. find is something totally unpredicted. "In science nobody
  346. really knows what is going to come next," says Rubbia. "We
  347. always pretend that we know the answers, but nature keeps
  348. advising us that we don't."
  349. </p>
  350. <p>     To keep finding new answers, Rubbia is determined to improve
  351. CERN's technology. He plans to boost LEP's power 50% in the
  352. next year or two. CERN is also trying to persuade its member
  353. nations to put up the money to build a proton-proton collider
  354. in the same tunnel with LEP. Called the large hadron collider,
  355. it would be four times as powerful as the Tevatron and almost
  356. half as forceful as the proposed superconducting supercollider
  357. in Texas. Rubbia thinks he can finish the LHC several years
  358. ahead of the SSC and thus beat the Americans to many important
  359. discoveries. If the LHC measures up to Rubbia's expectations,
  360. SSC could end up standing for superfluous supercollider.
  361. </p>
  362. <p>     SLAC. Burton Richter, director of the Stanford Linear
  363. Accelerator Center, is the maverick of particle physics. While
  364. others have recently concentrated on circular accelerators, he
  365. has touted the merits of linear models. His latest machine
  366. shoots streams of electrons and positrons down a straightaway
  367. and then loops them through two semicircular sections onto a
  368. collision course. Linear accelerators cannot produce nearly as
  369. many collisions as do circular models of comparable power, but
  370. Richter claims that the noncircular approach can be an
  371. economical way to make discoveries in the vanguard of physics.
  372. </p>
  373. <p>     Richter has already made his share of breakthroughs. In 1974
  374. he found and named the psi particle, which gave physicists
  375. conclusive evidence that quarks really exist. For spotting the
  376. psi, Richter shared the Nobel with Ting, who found the same
  377. particle at the same time and called it the J. The particle now
  378. bears both names, but, says Richter, "when you're talking to
  379. Ting, you'd better call it the J/psi. When you're talking to
  380. me, call it the psi/J."
  381. </p>
  382. <p>     Last fall Richter did it again. He was using his new linear
  383. collider in a duel with his better-equipped rivals to measure
  384. the life-span of the Z 0, the particle that carries the weak
  385. nuclear force back and forth between other particles. Just one
  386. day before CERN was set to announce its measurement, Richter
  387. called a press conference to put forward his own figure. The
  388. calculation was extremely significant because it provided
  389. strong evidence that only three families of matter exist.
  390. CERN's Steinberger was furious at being upstaged. "I guarantee
  391. our results are more accurate than Stanford's," he told the
  392. New York Times. "The people at Stanford knew perfectly well
  393. that we were going to do this. They timed their press
  394. conference to get in ahead of us, even though we have ten times
  395. as much useful data. They've done some nice work, but I don't
  396. like it when they try to beat us by one day."
  397. </p>
  398. <p>     Richter believes that LEP is the end of the line for
  399. circular electron-positron colliders. He once calculated that
  400. a LEP-style machine with ten times LEP's power would have to
  401. be at least 2,700 km (1,680 miles) around. Thus Richter is
  402. convinced that linear colliders are the machines of the future.
  403. He is hoping to build a 7-to-8-km (4.4-to-5-mile) linear model
  404. that he figures could be five times as powerful as LEP. The
  405. only catch: it would require acceleration technology that has
  406. not yet been invented.
  407. </p>
  408. <p>     Superconducting Supercollider. For all Rubbia's and
  409. Richter's plans, the SSC will clearly have the best chance of
  410. unlocking the deep secrets of the universe. Its scale and
  411. complexity will make even LEP look puny. The 10,000 magnets
  412. will require as much steel as a battleship and enough
  413. superconducting wire to circle the earth's equator 25 times.
  414. The counterrotating beams of protons, each as thin as a fork's
  415. tine and containing quadrillions of particles, will whip
  416. around the ring-shaped tunnel 3,000 times, producing up to 100
  417. million collisions, every second.
  418. </p>
  419. <p>     Building such a mammoth machine from scratch is scary even
  420. to Schwitters, a Harvard physicist and leading particle
  421. experimentalist who left Fermilab to take charge of the SSC.
  422. Says he: "We have to build the equivalent of the Fermilab
  423. complex and then the SSC itself." Moreover, since no one has
  424. ever built an accelerator of such size and power, each
  425. component will have to be reliably mass-produced, which will
  426. inevitably cause unanticipated problems. Schwitters is
  427. determined to use the best possible designs, even if Congress
  428. grimaces at the $7 billion-plus price tag. Former Fermilab
  429. director Leon Lederman, one of the early champions of the SSC,
  430. thinks it would be idiotic to cut corners on such a complex
  431. machine. Says he: "The worst thing in the world would be to
  432. build a machine that doesn't work, or one where you have to
  433. struggle along."
  434. </p>
  435. <p>     Another challenge facing Schwitters, who alternates between
  436. private fights with Government bureaucrats and public
  437. appearances in cowboy boots and a ten-gallon hat, is to recruit
  438. hundreds of physicists to work on the accelerator. That may not
  439. be so easy. Once it is built, the SSC will be a magnet for
  440. young, ambitious scientists. But since Congress will have to
  441. appropriate hundreds of millions of dollars each year for the
  442. next half-decade for the project, there is always a chance that
  443. the money will suddenly dry up, along with jobs. CERN's budget,
  444. on the other hand, is shouldered by 14 European governments,
  445. thereby spreading the risks and costs.
  446. </p>
  447. <p>     But for the top physicists, who will have no trouble finding
  448. jobs even if the SSC construction were to stop suddenly, the
  449. lure of the giant collider is irresistible. In fact, the
  450. leaders of the 500-scientist teams that will eventually run the
  451. SSC's enormous detector experiments are already beginning to
  452. organize. One such collaboration is being formed by Ting.
  453. Politically shrewd, he has wooed physicists from a number of
  454. weapons laboratories and Southeastern universities, which until
  455. now have not been powers in the field of particle physics.
  456. Observers expect he will run the experiment in the strictly
  457. hierarchical fashion he has displayed at CERN. At the same
  458. time, physicists from Lawrence Berkeley Laboratory, Fermilab,
  459. Argonne National Laboratory and Japan are drawing up a
  460. collaboration that will be run along the more democratic lines
  461. of Fermilab. The clash of cultures between the CERN and
  462. Fermilab styles of management may make the sociology of the SSC
  463. nearly as interesting as the science.
  464. </p>
  465. <p>     The science should be nothing short of spectacular. By the
  466. SSC's projected start-up date of 2000, most of the i's and t's
  467. of the Standard Model should long since have been dotted and
  468. crossed. Finding the Higgs boson should complete the task. But,
  469. contends Columbia University's Frank Scuilli, "there are
  470. intrinsic limits to the model, and people believe those limits
  471. are going to show up in the SSC, along with a whole new layer
  472. of matter we didn't know of before."
  473. </p>
  474. <p>     The layer that theorists most eagerly hope for is a new
  475. class of matter called supersymmetric particles, whose
  476. existence is predicated on the so-called grand unified theories
  477. now being explored by physicists. Some think that
  478. supersymmetric particles are the long-sought components of
  479. "dark matter," the invisible stuff that is believed to make up
  480. 90% or more of the universe.
  481. </p>
  482. <p>     Supersymmetric particles could also give a boost to
  483. superstring theory, one of the hottest ideas in theoretical
  484. physics. Superstring theory holds that every particle is really
  485. a vibrating loop of stringlike material that exists in
  486. ten-dimensional space (most of these dimensions are confined
  487. to such a small scale that we never notice them). Whether the
  488. string takes on the role of a quark or an electron or a Higgs
  489. boson depends simply on how it vibrates.
  490. </p>
  491. <p>     Or the theorists may be on the wrong trail entirely. While
  492. such ideas as supersymmetry and superstrings may be elegant
  493. physics, the supercollider could just as easily reveal a
  494. subatomic monkey wrench. That could force a crisis in physics,
  495. followed by a far more basic set of theories than physicists
  496. now dream of. It may be, for example, that quarks are not
  497. fundamental after all, but are themselves made of still more
  498. basic building blocks. Some forward thinkers have already coined
  499. a name for the ingredients of quarks: preons.
  500. </p>
  501. <p>     But is finding such exotic particles worth the
  502. multibillion-dollar price tag of the SSC? Is it a good
  503. investment? No one can know what the payback will be, but past
  504. breakthroughs in physics have tended to create whole new
  505. industries. Radar, X rays, television, microwaves,
  506. semiconductors, computers, lasers--technologies that now
  507. produce as much as a quarter of the U.S. gross national product--stemmed from discoveries in quantum physics made between
  508. 1910 and 1930. "If all of the physics generated by the SSC and
  509. its cousins doesn't have a profound effect," says Lederman, "it
  510. will be the first time in history."
  511. </p>
  512. <p>     There is no reason for the U.S. to shoulder the full cost
  513. of the SSC. When the supercollider was first proposed, it was
  514. assumed that other countries would help support the project
  515. both scientifically and financially, much as CERN's LEP is
  516. backed by its participating nations. Several foreign
  517. governments have offered to do just that. The Japanese have
  518. made involvement in the SSC a high priority, and even India has
  519. offered to donate $50 million worth of goods and services.
  520. Unfortunately, nothing has come of these overtures. Part of the
  521. problem, insiders say, is lack of follow-through by the staff
  522. at the Department of Energy, which is overseeing the venture.
  523. But the SSC remains all-American largely because a few key
  524. Congressmen still believe that sharing knowledge about
  525. subatomic particles is somehow akin to sharing the secrets of
  526. the atom bomb.
  527. </p>
  528. <p>     Whether or not the U.S. pays the entire cost of the of the
  529. project, there are no guarantees that the SSC will yield
  530. practical results anytime soon or that the physicists will not
  531. be back ten years from now asking for an even costlier machine.
  532. In the end, the only real justification for building the
  533. supercollider is for its value to science, for what it may add
  534. to the storehouse of human knowledge. It is difficult to put
  535. a price on such a commodity. How much is it worth to know what
  536. matter is made of, or what happened in the very first moments
  537. after the Big Bang? The answer will vary from individual to
  538. individual. Some people think the space program was a big waste
  539. of money. Others believe it was worth the cost just for one
  540. picture of the earth floating like a fragile island of life in
  541. the black void of space.
  542. </p>
  543. <p>     Particle accelerators have come a long way since the 1930s,
  544. when they were literally no larger than a bread box. Since
  545. then, each bigger and better machine has pushed physics to a
  546. new energy level and has uncovered important and fascinating
  547. new facets of matter. If the SSC is built, it should do the
  548. same--taking yet another step in a mind-stretching adventure
  549. whose end is not yet in sight.
  550. </p>
  551.  
  552. </body>
  553. </article>
  554. </text>
  555.  
  556.