Ядерный коллайдер


Что такое большой адронный коллайдер, и где он находится

Большой адронный коллайдер (БАК или, с английского, Large Hadron Collider, LHC) является самым мощным на данный момент ускорителем частиц на Земле. Адронным этот прибор называется из-за того, что работает с элементами атомного ядра, которые относятся к классу адронов. А коллайдером его назвали, потому что основное предназначение прибора — это столкновение частиц.

Коллайдер расположен на территории сразу двух государств — Франции и Швейцарии. От Женевы, швейцарской столицы, до него всего пять километров. Недалеко от Женевы находится также ЦЕРН — Европейская организация по ядерным исследованиям. Работающие там ученые занимаются проведением экспериментов на адронном коллайдере.

Сам БАК представляет собой систему закольцованных туннелей, расположенных под землей. Длина его крупнейшего кольца составляет 26 659 метров. Глубина, на которой расположена вся система, составляет 100 метров. Этого достаточно для изоляции проводимых там экспериментов от влияния внешних факторов, например, от воздействия солнечной радиации.


Строение большого адронного коллайдера
Строение большого адронного коллайдера

Как устроен БАК

Большой адронный коллайдер был построен всего за 6 лет при участии более чем полусотни стран. Отдельные детали поставляли со всех концов Европы, что было настоящим логистическим вызовом из-за их крупных размеров.

Чтобы лучше понять, что такое коллайдер, его можно условно разделить на две части:

  • Ускоритель. Он представляет собой систему туннелей, по которым протоны разгоняются до необходимой скорости. Эти туннели проложены в виде колец разного диаметра. Каждое кольцо — это труба с двумя каналами. По этим каналам в условиях вакуума проходят пучки протонов (они удерживаются внутри каналов специальными сверхпроводящими магнитами). Чем больше диаметр кольца, через которое проходит пучок, тем выше его скорость.
  • Детекторы. Они служат для снятия данных во время экспериментов — фиксируют столкновения частиц. Они расположены там, где кольца пересекаются, то есть там, где пучки сталкиваются друг с другом. По своим размерам детекторы напоминают трехэтажные дома. Есть четыре самых известных детектора: крупные — CMS и ATLAS, а также средние — LHCb и ALICE. Помимо них есть еще некоторое количество мелких детекторов.

Адронный коллайдер: принцип работы

Для исследований протоны необходимо разогнать до максимально возможной в природе скорости, которая равняется приблизительно 300 000 км/с. Происходит это так:

  1. Сначала в канал кольца запускают, например, положительно заряженные частицы — протоны.
  2. После этого к кольцу приближают положительно заряженный электрод. Эффект от этого такой же, как если бы соединили магниты одинаковыми полюсами. То есть протоны отталкиваются от электрода и получают ускорение.
  3. Ускорение частиц возрастает с прохождением колец все большего диаметра.
  4. Если прибор настроен правильно, то пучки достигают скорости света и готовы для участия в очередном эксперименте по столкновению с таким же разогнавшимся встречным пучком (для максимальной энергии столкновения пучки разгоняют навстречу друг другу).

Практически любой элемент адронного коллайдера можно настроить индивидуально. Для его обслуживания работает специальная группа машинных физиков. Они проводят расчеты и настраивают прибор для каждого эксперимента отдельно, поскольку требования всегда разные. Кроме того, одной из основных задач машинной группы является поиск оптимальных настроек, при которых пучок был бы стабильным.


Процесс настройки большого адронного коллайдера
Процесс настройки большого адронного коллайдера

Запись и обработка данных

Детекторы установлены в местах, где пути разогнавшихся по кольцам частиц пересекаются. Именно там происходит все самое интересное в эксперименте — протоны сталкиваются друг с другом и распадаются на еще более мелкие части.

У каждого детектора есть своя специализация. Каждый служит для определения частиц определенного вида. В ходе эксперимента детектор запечатлевает траекторию, с которой разлетаются частицы после столкновения, определяет вид частиц и энергию их столкновения (для этого важно знать скорость разгона пучков). Эти данные формируют исчерпывающую картину столкновения.

Данные экспериментов записываются на магнитные ленты. Это очень большие объемы информации. Чтобы ее обработать, используется специально настроенное вычислительное оборудование ЦЕРН. Эти компьютеры очень мощные, хотя и не самые лучшие из существующих. Кроме того, доступ к записанным данным по сети получают ученые из лабораторий, расположенных по всему миру. Такая система значительно ускоряет обработку результатов.

Значение БАК для фундаментальной науки


Адронный коллайдер перевел научные эксперименты на новый уровень. Он позволяет ставить очень глубокие задачи по структуре и свойствам материи. Наблюдение за тем, как ведет себя вещество при распаде, как возникают новые вещества и каким законам они подчиняются, позволяет исследовать мир на, в буквальном смысле слова, фундаментальном уровне. На основе подобных открытий была, например, изобретена лучевая терапия, а также протестирована работа электронного оборудования в условиях космических излучений, после чего оно смогло работать на Марсе и Венере.

При этом наука развивается не только за счет сделанных открытий, но и за счет создания технологической среды для исследований на совершенно ином уровне. Например, интернет, без которого вряд ли кто-то уже представляет свою жизнь, был побочным продуктом научной работы на ускорителе. Ученым просто необходима была сеть для мгновенного обмена информацией и получения данных. Теперь мгновенно обмениваться информацией и получать данные при помощи такой сети может практически все население Земли.


Главное открытие

В качестве примера ярких экспериментов, сделанных на БАК, приведем открытие бозона Хиггса. Несколько десятков лет ученые пытались разрешить вопрос о том, откуда у вещества возникает масса. Один из исследователей, Питер Хиггс, вынес предположение, что все пространство пронизано полем. Когда частицы двигаются сквозь него, то подвергаются силе трения. Одни частицы испытывают меньшее сопротивление и быстро проскакивают. Другие «увязают», набирая массу за счет поля. Таким образом, получается, что масса — это сила трения, которую испытывает частица в поле Хиггса.

Чтобы найти эту частицу, было необходимо разбить ядро атома, провести множество экспериментов по столкновению частиц друг с другом, изучить последствия таких столкновений, а также собрать множество снимков происходящего. В 2012 году эксперименты увенчались успехом, и существование предполагаемого элемента подтвердилось. Он получил имя бозона Хиггса, в честь ученого, который вынес предположение о его существовании. В 2013 году Хиггсу и Энглеру за это открытие была присуждена Нобелевская премия.

Кроме того, технология, которую изобрели, чтобы поймать хиггсовский бозон в 2012 году, в 2018 году привела к новому прорыву, но уже в медицине. Ученые из Новой Зеландии сумели сконструировать на ее основе рентгеновское оборудование, которое позволяет делать цветные трехмерные снимки человеческого тела. Новый уровень четкости при сканировании позволит осуществлять более раннюю диагностику болезней и, следовательно, проводить более легкое и эффективное лечение.

Другие задачи и эксперименты

Естественно, что открытием бозона Хиггса исследовательские отделы не ограничиваются. Их целью является построение современной теории мира, в том числе на основе изучения свойств хиггсовской частицы. Для приближения к этой цели работы ведутся по следующим направлениям:


  • Исследование фотон-фотонных и фотон-адронных коллизий.
  • Исследование кварк-глюонной плазмы.
  • Исследование свойств самых тяжелых из известных кварков — топ-кварков.
  • Дальнейшей изучение хиггсовского механизма.
  • Поиски суперсимметрии.

Для решения многих из этих задач, например, поиска суперсимметрии, текущих мощностей прибора не хватает. Поэтому управление ЦЕРН приняло решение приостановить работу ускорителя до 2021 года. За это время прибор обновят, увеличат его фотосилу, за счет чего частицы смогут сталкиваться до семи раз чаще.

Опасения

БАК — это уникальнейший прибор, созданный человечеством, именно за счет своей мощности. Только этот ускоритель способен разгонять частицы до 99.99% скорости света. Эта его особенность породила множество страхов как у профессиональных физиков, так и у обывателей. Например, высказывалось опасение, что частицы, разогнавшись до такой большой скорости, настолько уплотнятся, что образуют микроскопическую черную дыру. А эта дыра затем поглотит всю планету.

Перед запуском машины два физика, Санчо и Вагнер, даже подали иск против организаций, стоящих за БАК. Но ЦЕРН объяснил свои расчеты при помощи теории относительно Эйнштейна, что подтверждало невозможность возникновения черной дыры, и иск отклонили. Но многие люди продолжают выступать против проведения подобных экспериментов, ведь Эйнштейн мог и ошибиться.


Стивен Хокинг на основе уже собственных теорий также опроверг опасение о том, что ускоритель может привести к поглощению планеты микроскопической черной дырой. Его довод заключался в том, что черные дыры не только поглощают материю, но и излучают ее, тем самым исходя на нет. Излучение тем интенсивнее, чем меньше объем дыры. Таким образом, маленькая черная дыра исчезнет практически мгновенно и не успеет нанести никакого вреда.

Адронный коллайдер — это не нечто, созданное исключительно человеком. В природе существует множество условий для столкновения частиц на огромнейшей скорости. Чтобы получить черную дыру, необходим прибор в миллион раз мощнее, чем самый мощный на планете ускоритель.

Есть ли ускорители в России

Адронный коллайдер — это дорогостоящий, но не такой уж редкий прибор. Строить их начали около семидесяти лет назад. В России есть два действующих андронных коллайдера и один, NICA, в процессе строительства. Закончить его монтаж планируют уже к 2020 году.

NICA строится в небольшом научном городке под названием Дубна, который стоит на Волге. Прибор будет гораздо менее мощным, чем БАК, но он и направлен на решение совсем другой задачи. NICA будет использоваться для того, чтобы смоделировать состояние вселенной в первую секунду после Большого взрыва. Ученые считают, что в то мгновение вещество находилось в ином агрегатном состоянии. Это не была жидкость, газ или твердое тело, это была кварк-глюонная плазма. Своеобразный суп из кварков.


В туннелях адронного коллайдера повторят Большой взрыв на микроуровне, чтобы посмотреть на мир в процессе его зарождения: ионы золота превратят в кварковый суп и проведут эксперименты для изучения его свойств — неизведанных свойств четвертого (а точнее первого) агрегатного состояния вещества. В случае успеха этих исследований на фундаментальные вопросы о возникновении мира, сущности пространства и времени будут получены вполне конкретные ответы. И кто знает, как это повлияет на состояние современной науки и какие новые технологии появятся в результате этих открытий.

Поделиться ссылкой:

Источник: hikosmos.ru

Большой адронный коллайдер называют либо «машиной Судного дня», либо ключом к тайне Вселенной, но его значимость не подвергается сомнению.

Как сказал когда-то знаменитый британский мыслитель Бертран Рассел: «Наука – это то, что вы знаете, философия – то, чего не знаете». Казалось бы, что истинно научное знание давно отделилось от своих истоков, которые можно найти в философских изысканиях Древней Греции, но это не совсем так.



 

 

На протяжении двадцатого века ученые пытались найти в науке ответ на вопрос об устройстве мира. Этот процесс был похож на поиск смысла жизни: огромное множество теорий, предположений и даже безумный идей. К каким же выводам пришли ученые к началу XXI века?

Весь мир состоит из элементарных частиц, которые представляют собой конечные формы всего сущего, то есть то, что нельзя расщепить на более мелкие элементы. К ним относятся протоны, электроны, нейтроны и так далее. Эти частицы находятся между собой в постоянном взаимодействии. На момент начала нашего столетия оно выражалось в 4 фундаментальных типах: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. Первое описывается Общей теорией относительности, другие три объединяются в рамках Стандартной модели (квантовая теория). Было также сделано предположение о существовании еще одного взаимодействия, впоследствии названного «поле Хиггса».

Постепенно стала формироваться идея объединения всех фундаментальных взаимодействий в рамках «теории всего», которая изначально воспринималась как шутка, но быстро переросла в мощное научное направление. Зачем это нужно? Всё просто! Без понимания того, как функционирует мир, мы словно муравьи в искусственном гнезде – не выберемся за пределы своих возможностей. Человеческое знание не может (ну, или пока не может, если вы оптимист) охватить устройство мира целиком.


Одной из самых знаменитых теорий, претендующих на «объятие всего», считается теория струн. Она подразумевает, что вся Вселенная и наша с вами жизнь многомерна. Несмотря на разработанную теоретическую часть и поддержку знаменитых физиков, таких, как Брайан Грин и Стивен Хокинг, она не имеет экспериментального подтверждения.

Ученые, спустя десятилетия, устали вещать с трибун и решили построить то, что раз и навсегда должно расставить все точки над «i». Для этого и была создана крупнейшая в мире экспериментальная установка – Большой адронный коллайдер (БАК).

«К коллайдеру!»

Что такое коллайдер? Если говорить научным языком, то это – ускоритель заряженных частиц, предназначенный для разгона элементарных частиц для дальнейшего понимания их взаимодействия. Если говорить ненаучным языком – это большая арена (или песочница, если вам угодно), на которой ученые сражаются за подтверждение своих теорий.

Впервые идея столкнуть элементарные частицы и посмотреть, что будет, появилась у американского физика Дональда Вильяма Керста (Donald William Kerst) в 1956 году. Он предположил, что благодаря этому ученым удастся проникнуть в тайны Вселенной. Казалось бы, что плохого в том, чтобы столкнуть между собой два пучка протонов с суммарной энергией в миллион раз больше, чем от термоядерного синтеза? Времена были соответствующие: холодная война, гонка вооружений и все такое.

История создания БАК

Идея создания ускорителя для получения и исследования заряженных частиц появилась еще в начале 1920-х годов, но первые прототипы были созданы только к началу 1930-х. Изначально они представляли собой высоковольтные линейные ускорители, то есть заряженные частицы двигались прямолинейно. Кольцевой вариант был представлен в 1931 году в США, после чего похожие устройства стали появляться в ряде развитых стран – Великобритании, Швейцарии, СССР.  Они получили название циклотроны, и стали в дальнейшем активно использоваться для создания ядерного оружия.

Нужно отметить, что стоимость строительства ускорителя частиц неимоверно высокая. Европа, игравшая во время холодной войны не первостепенную роль, поручила его создание Европейской организации по ядерным исследованиям (на русском часто читается как ЦЕРН), которая в дальнейшем занялась и строительством БАК.

ЦЕРН была создана на волне беспокойства мирового сообщества в отношении ядерных исследований в США и СССР, которые могли привести к всеобщему истреблению. Поэтому ученые решили объединить усилия и направить их в мирное русло. В 1954 году ЦЕРН получила своё официальное рождение.

В 1983 году под эгидой ЦЕРН были открыты бозоны W и Z, после чего вопрос об открытии бозонов Хиггса стал лишь делом времени. В том же году началась работа над строительством Большого электрон-позитронного коллайдера (БЭПК), который сыграл первостепенную роль в изучении обнаруженных бозонов. Однако уже тогда стало ясно, что мощности созданного устройства в скором времени окажутся недостаточными. И в 1984 году было принято решение о строительстве БАК, сразу после того, как БЭПК будет демонтирован. Это и произошло в 2000 году.

Строительство БАК, начавшееся в 2001 году, облегчалось тем, что оно происходило на месте бывшего БЭПК, в долине Женевского озера. В связи с вопросами финансирования (в 1995 году стоимость оценивалась в 2,6 млрд швейцарских франков, к 2001 превысила 4,6 млрд, в 2009 составила 6 млрд долларов).

На данный момент БАК располагается в туннеле с длиной окружности 26,7 км и проходит через территории сразу двух европейских стран – Франции и Швейцарии. Глубина туннеля варьируется от 50 до 175 метров. Нужно также отметить, что энергия столкновения протонов в ускорителе достигает 14 тераэлектронвольт, что в 20 раз больше достигнутых результатов при использовании БЭПК.

 «Любопытство – не порок, но большое свинство»

Зачем нужна эта рукотворная «машина Судного дня»? Ученые рассчитывают увидеть мир таким, каким он был сразу после Большого взрыва, то есть в момент образования материи.

Цели, которые поставили перед собой ученые при строительстве БАК:

  1. Подтверждение или опровержение Стандартной модели с целью дальнейшего создания «теории всего».
  2. Доказательство существования бозона Хиггса как частицы пятого фундаментального взаимодействия. Она, согласно теоретическим изысканиям, должна влиять на электрическое и слабое взаимодействие, нарушая их симметрию.
  3. Изучение кварков, представляющих собой фундаментальную частицу, которая в 20 тысяч раз меньше состоящих из них протонов.
  4. Получение и исследование темной материи, составляющей большую часть Вселенной.

Это далеко не единственные цели, возложенные учеными на БАК, но остальные больше относятся к смежным или сугубо теоретическим.

Чего удалось достичь?

Несомненно, наиболее крупным и значимым достижением стало официальное подтверждение существования бозона Хиггса. Открытие пятого взаимодействия (поля Хиггса), которое, по утверждениям ученых, влияет на приобретение массы всеми элементарными частицами. Считается, что при нарушении симметрии в процессе воздействия поля Хиггса на другие поля, бозоны W и Z становятся массивными. Открытие бозона Хиггса настолько велико по своей значимости, что ряд ученых дал им название «божественные частицы».

Кварки объединяются в частицы (протоны, нейтроны и другие), которые получили название адроны. Именно они ускоряются и сталкиваются в БАК, откуда и пошло его название. В процессе работы коллайдера было доказано, что выделить кварк из адрона попросту невозможно. Если вы попытаетесь это сделать, то просто вырвете из, например, протона другой вид элементарной частницы –  мезон. Несмотря на то что это лишь один из адронов и ничего нового в себе не несет, дальнейшее изучение взаимодействия кварков должно осуществляться именно небольшими шагами. В исследованиях фундаментальных законов функционирования Вселенной спешка опасна.

Хоть сами кварки и не были открыты в процессе использования БАК, но их существование до определенного момента воспринималось как математическая абстракция. Первые такие частицы были найдены в 1968 году, но лишь в 1995-ом официально доказано существование «истинного кварка». Результаты экспериментов подтверждаются возможностью их воспроизвести. Поэтому достижение БАК аналогичного результата воспринимается не как повтор, а как закрепляющее доказательство их существования! Хотя проблема с реальностью кварков никуда и не исчезла, ведь их просто нельзя выделить из адронов.

Какие планы?

Основная задача по созданию «теории всего» решена не была, но теоретическая проработка возможных вариантов её проявления ведется. До сих пор одной из проблем объединения Общей теории относительности и Стандартной модели остается разная область их действия, в связи с чем вторая не учитывает особенности первой. Поэтому важен выход за пределы Стандартной модели и достижения грани Новой физики.

Суперсимметрия – ученые считают, что она связывает бозонное и фермионное квантовые поля, да так, что они могут превращаться друг в друга. Именно подобная конверсия выходит за рамки Стандартной модели, так как существует теория, что в основе симметричного отображения квантовых полей лежат гравитоны. Они, соответственно, могут являться элементарной частицей гравитации.

Бозон Мадала – гипотеза о существовании бозона Мадала предполагает, что имеется еще одно поле. Только если бозон Хиггса взаимодействует с известными частицами и материей, то бозон Мадала – с темной материей. Несмотря на то что она занимает большую часть Вселенной, её существование не входит в рамки Стандартной модели.

Микроскопическая черная дыра – одно из исследований БАК заключается в создании черной дыры. Да-да, именно той черной, всепоглощающей области в космическом пространстве. Благо, что значительных достижений в этом направлении сделано не было.

На сегодняшний день Большой адронный коллайдер представляет собой многоцелевой исследовательский центр, на основе работы которого создаются и экспериментально подтверждаются теории, которые помогут нам лучше понять устройство мира. Вокруг ряда проводимых исследований, которые клеймятся опасными, нередко поднимаются волны критики, в том числе со стороны Стивена Хокинга, но игра определенно стоит свеч. Мы не сможем плыть в черном океане под названием Вселенная с капитаном, у которого ни карты, ни компаса, ни элементарных знаний об окружающем мире.

Источник: sciencepop.ru

Большой адронный коллайдер называют либо «машиной Судного дня», либо ключом к тайне Вселенной, но его значимость не подвергается сомнению.

Как сказал когда-то знаменитый британский мыслитель Бертран Рассел: «Наука – это то, что вы знаете, философия – то, чего не знаете». Казалось бы, что истинно научное знание давно отделилось от своих истоков, которые можно найти в философских изысканиях Древней Греции, но это не совсем так.


 

 

На протяжении двадцатого века ученые пытались найти в науке ответ на вопрос об устройстве мира. Этот процесс был похож на поиск смысла жизни: огромное множество теорий, предположений и даже безумный идей. К каким же выводам пришли ученые к началу XXI века?

Весь мир состоит из элементарных частиц, которые представляют собой конечные формы всего сущего, то есть то, что нельзя расщепить на более мелкие элементы. К ним относятся протоны, электроны, нейтроны и так далее. Эти частицы находятся между собой в постоянном взаимодействии. На момент начала нашего столетия оно выражалось в 4 фундаментальных типах: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. Первое описывается Общей теорией относительности, другие три объединяются в рамках Стандартной модели (квантовая теория). Было также сделано предположение о существовании еще одного взаимодействия, впоследствии названного «поле Хиггса».

Постепенно стала формироваться идея объединения всех фундаментальных взаимодействий в рамках «теории всего», которая изначально воспринималась как шутка, но быстро переросла в мощное научное направление. Зачем это нужно? Всё просто! Без понимания того, как функционирует мир, мы словно муравьи в искусственном гнезде – не выберемся за пределы своих возможностей. Человеческое знание не может (ну, или пока не может, если вы оптимист) охватить устройство мира целиком.

Одной из самых знаменитых теорий, претендующих на «объятие всего», считается теория струн. Она подразумевает, что вся Вселенная и наша с вами жизнь многомерна. Несмотря на разработанную теоретическую часть и поддержку знаменитых физиков, таких, как Брайан Грин и Стивен Хокинг, она не имеет экспериментального подтверждения.

Ученые, спустя десятилетия, устали вещать с трибун и решили построить то, что раз и навсегда должно расставить все точки над «i». Для этого и была создана крупнейшая в мире экспериментальная установка – Большой адронный коллайдер (БАК).

«К коллайдеру!»

Что такое коллайдер? Если говорить научным языком, то это – ускоритель заряженных частиц, предназначенный для разгона элементарных частиц для дальнейшего понимания их взаимодействия. Если говорить ненаучным языком – это большая арена (или песочница, если вам угодно), на которой ученые сражаются за подтверждение своих теорий.

Впервые идея столкнуть элементарные частицы и посмотреть, что будет, появилась у американского физика Дональда Вильяма Керста (Donald William Kerst) в 1956 году. Он предположил, что благодаря этому ученым удастся проникнуть в тайны Вселенной. Казалось бы, что плохого в том, чтобы столкнуть между собой два пучка протонов с суммарной энергией в миллион раз больше, чем от термоядерного синтеза? Времена были соответствующие: холодная война, гонка вооружений и все такое.

История создания БАК

Идея создания ускорителя для получения и исследования заряженных частиц появилась еще в начале 1920-х годов, но первые прототипы были созданы только к началу 1930-х. Изначально они представляли собой высоковольтные линейные ускорители, то есть заряженные частицы двигались прямолинейно. Кольцевой вариант был представлен в 1931 году в США, после чего похожие устройства стали появляться в ряде развитых стран – Великобритании, Швейцарии, СССР.  Они получили название циклотроны, и стали в дальнейшем активно использоваться для создания ядерного оружия.

Нужно отметить, что стоимость строительства ускорителя частиц неимоверно высокая. Европа, игравшая во время холодной войны не первостепенную роль, поручила его создание Европейской организации по ядерным исследованиям (на русском часто читается как ЦЕРН), которая в дальнейшем занялась и строительством БАК.

ЦЕРН была создана на волне беспокойства мирового сообщества в отношении ядерных исследований в США и СССР, которые могли привести к всеобщему истреблению. Поэтому ученые решили объединить усилия и направить их в мирное русло. В 1954 году ЦЕРН получила своё официальное рождение.

В 1983 году под эгидой ЦЕРН были открыты бозоны W и Z, после чего вопрос об открытии бозонов Хиггса стал лишь делом времени. В том же году началась работа над строительством Большого электрон-позитронного коллайдера (БЭПК), который сыграл первостепенную роль в изучении обнаруженных бозонов. Однако уже тогда стало ясно, что мощности созданного устройства в скором времени окажутся недостаточными. И в 1984 году было принято решение о строительстве БАК, сразу после того, как БЭПК будет демонтирован. Это и произошло в 2000 году.

Строительство БАК, начавшееся в 2001 году, облегчалось тем, что оно происходило на месте бывшего БЭПК, в долине Женевского озера. В связи с вопросами финансирования (в 1995 году стоимость оценивалась в 2,6 млрд швейцарских франков, к 2001 превысила 4,6 млрд, в 2009 составила 6 млрд долларов).

На данный момент БАК располагается в туннеле с длиной окружности 26,7 км и проходит через территории сразу двух европейских стран – Франции и Швейцарии. Глубина туннеля варьируется от 50 до 175 метров. Нужно также отметить, что энергия столкновения протонов в ускорителе достигает 14 тераэлектронвольт, что в 20 раз больше достигнутых результатов при использовании БЭПК.

 «Любопытство – не порок, но большое свинство»

Зачем нужна эта рукотворная «машина Судного дня»? Ученые рассчитывают увидеть мир таким, каким он был сразу после Большого взрыва, то есть в момент образования материи.

Цели, которые поставили перед собой ученые при строительстве БАК:

  1. Подтверждение или опровержение Стандартной модели с целью дальнейшего создания «теории всего».
  2. Доказательство существования бозона Хиггса как частицы пятого фундаментального взаимодействия. Она, согласно теоретическим изысканиям, должна влиять на электрическое и слабое взаимодействие, нарушая их симметрию.
  3. Изучение кварков, представляющих собой фундаментальную частицу, которая в 20 тысяч раз меньше состоящих из них протонов.
  4. Получение и исследование темной материи, составляющей большую часть Вселенной.

Это далеко не единственные цели, возложенные учеными на БАК, но остальные больше относятся к смежным или сугубо теоретическим.

Чего удалось достичь?

Несомненно, наиболее крупным и значимым достижением стало официальное подтверждение существования бозона Хиггса. Открытие пятого взаимодействия (поля Хиггса), которое, по утверждениям ученых, влияет на приобретение массы всеми элементарными частицами. Считается, что при нарушении симметрии в процессе воздействия поля Хиггса на другие поля, бозоны W и Z становятся массивными. Открытие бозона Хиггса настолько велико по своей значимости, что ряд ученых дал им название «божественные частицы».

Кварки объединяются в частицы (протоны, нейтроны и другие), которые получили название адроны. Именно они ускоряются и сталкиваются в БАК, откуда и пошло его название. В процессе работы коллайдера было доказано, что выделить кварк из адрона попросту невозможно. Если вы попытаетесь это сделать, то просто вырвете из, например, протона другой вид элементарной частницы –  мезон. Несмотря на то что это лишь один из адронов и ничего нового в себе не несет, дальнейшее изучение взаимодействия кварков должно осуществляться именно небольшими шагами. В исследованиях фундаментальных законов функционирования Вселенной спешка опасна.

Хоть сами кварки и не были открыты в процессе использования БАК, но их существование до определенного момента воспринималось как математическая абстракция. Первые такие частицы были найдены в 1968 году, но лишь в 1995-ом официально доказано существование «истинного кварка». Результаты экспериментов подтверждаются возможностью их воспроизвести. Поэтому достижение БАК аналогичного результата воспринимается не как повтор, а как закрепляющее доказательство их существования! Хотя проблема с реальностью кварков никуда и не исчезла, ведь их просто нельзя выделить из адронов.

Какие планы?

Основная задача по созданию «теории всего» решена не была, но теоретическая проработка возможных вариантов её проявления ведется. До сих пор одной из проблем объединения Общей теории относительности и Стандартной модели остается разная область их действия, в связи с чем вторая не учитывает особенности первой. Поэтому важен выход за пределы Стандартной модели и достижения грани Новой физики.

Суперсимметрия – ученые считают, что она связывает бозонное и фермионное квантовые поля, да так, что они могут превращаться друг в друга. Именно подобная конверсия выходит за рамки Стандартной модели, так как существует теория, что в основе симметричного отображения квантовых полей лежат гравитоны. Они, соответственно, могут являться элементарной частицей гравитации.

Бозон Мадала – гипотеза о существовании бозона Мадала предполагает, что имеется еще одно поле. Только если бозон Хиггса взаимодействует с известными частицами и материей, то бозон Мадала – с темной материей. Несмотря на то что она занимает большую часть Вселенной, её существование не входит в рамки Стандартной модели.

Микроскопическая черная дыра – одно из исследований БАК заключается в создании черной дыры. Да-да, именно той черной, всепоглощающей области в космическом пространстве. Благо, что значительных достижений в этом направлении сделано не было.

На сегодняшний день Большой адронный коллайдер представляет собой многоцелевой исследовательский центр, на основе работы которого создаются и экспериментально подтверждаются теории, которые помогут нам лучше понять устройство мира. Вокруг ряда проводимых исследований, которые клеймятся опасными, нередко поднимаются волны критики, в том числе со стороны Стивена Хокинга, но игра определенно стоит свеч. Мы не сможем плыть в черном океане под названием Вселенная с капитаном, у которого ни карты, ни компаса, ни элементарных знаний об окружающем мире.

Источник: sciencepop.ru

Большинство, конечно, знают о существовании Большого Адронного Коллайдера и видели его фотографии, но вот вероятность посмотреть на него своими глазами для обыкновенного человека, я думаю, меньше, чем вероятность появления бозона Хиггса на этом самом коллайдере. Поэтому, когда летом на элементах.ру появилась маленькая заметка о том, что CERN (Центр Европейских Ядерных Исследований) в конце сентября проводит день открытых дверей, у меня не было сомнений — надо ехать.

Особенностью всего этого является то, что CERN — это не музей, а работающие лаборатории и то, что они показывают является реальными научными установками.

Оказалось, однако, что свободно можно посещать только те места, которые находятся на поверхности земли, а коллайдер, как всем известно, находится глубоко под землей. Для посетителей CERN выбрал несколько точек в коллайдере на которые можно было взять именной билет (бесплатно) на специальном сайте и количество этих билетов было строго ограничено. Причем одному человеку разрешалось взять только один билет. Не буду вдаваться в подробности, как я мониторил их сайт на предмет появления билетов — как я потом понял билеты появлялись в случайные промежутки времени (что вобщем-то справедливо, поскольку давало шанс всем желающим получить билет). В конце концов мне досталось посещение CMS — Compact Muon Solenoid — одного из двух детекторов, на котором был открыт бозон Хиггса (второй детектор — Атлас).

Compact Muon Solenoid — это такой самый большой в мире соленоид, в котором создается магнитное поле и исследуются распады заряженных частиц, в основном мюонов. Мое путешествие к данному детектору началось с поезки на автобусе к точке 5 — где этот самый прибор находится. Надо сказать, что длина окружности коллайдера составляет 27 километров на территории Франции и Швейцарии и перемещаться между различными точками представляет непростую транспортную задачу. К счастью, организаторы пустили бесплатные автобусы между всеми интересными местами и я приехал туда на таком автобусе. Само здание на поверхности представляет собой довольно большое сооружение с воротами.

image

На этой фотографии видно, что находится внутри здания.

image

Надо сказать, что посетители должны регистрироваться по своему билету и получить бэдж. Перед самыми воротами людей делят на группы по 15 человек и выделяют по одному гиду из числа местных сотрудников. Нашей группе достался молодой американский аспирант, работающий на коллайдере. У всех отбирают сумки и выдают каски. Это я, готов к погружению спуску.

image

Перед спуском под землю наш аспирант рассказывает о том, что такое CMS и для чего он нужен. Народ внимательно слушает рассказ про мюоны и магнитное поле.

image

Далее аспирант говорит, что детектор построен группой стран, кажная из которых внесла определенное количество денег. Кроме России. Россия оказалась самой хитрой умной и получила свое место за сцинтилляционные кристаллы, которые раньше использовались в какой-то военной программе, а потом их хотели выбросить, но не выбросили, а отдали в CERN. После рассказа, заставившего меня гордиться своей Родиной, наш гид провел короткий инструктаж по технике безопасности, который заключался в том, что все будет хорошо, и если даже мы застрянем в лифте то нас быстро вытащат.

image

Народ проникся.

image

Наконец мы идем к лифту:

image

И набиваемся в него как сельди в бочке.

image

После непродолжительного спуска, при котором у всех заложило уши, мы оказываемся на глубине около 100 метров. Двери лифта открываются и мы оказываемся в half-life:

image

Мы идем по длинному подземному коридору:

image

И вдруг…

Коридор резко заканчивается и мы оказываемся в огромном зале высотой с пятиэтажный дом и огромным цилиндром посередине. Невозможно описать словами это зрелище. Пожалуй, даже фотографии не передают грандиозности сооружения!

image

image

Тысячи проводов опутывают цилиндр. Как сказал наш гид, в этом детекторе миллионы измерительных каналов, а энергии, запасенной магнитным полем достаточно, чтобы расплавить десять тонн золота.

image

image

image

Грандиозность сооружения вызывает уважение и восторг за возможности человеческого гения.

image

image

image

Наш гид что-то объясняет зачарованным гостям.

image

А там у нас есть та-а-акой прибор.

image

Видно, что здесь несколько этажей.

image

Интересно, как местные инженеры разбираются со всеми этими проводами?

image

image

image

Постепенно продвигаемся вдоль детектора.

image

image

image

Видны детали крупным планом.

image

image

image

Наконец детектор заканчивается и мы поднимаемся по лестнице вверх.

image

Автопортрет на фоне детектора.

image

Второй этаж.

image

Опять попадаем в коридор.

image

Здесь находится телепорт в другое измерение хитрый шлюз. Для того, чтобы пройти через него, надо посмотреть в такую штуку, которая находится на уровне головы.

image

Но сегодня она не работает.

image

а стене висят различные знаки. Особенно впечатляет знак, висящий под красной лампой.

image

Мы попадаем в вычислительный центр. Конечно, это небольшой вычислительный центр, который используется для предварительной обработки и хранения информации.

image

Видны стойки с оборудованием.

image

Далее находится шахта, по которой доставляется оборудование.

image

Напоследок, наш гид рассказывает про историю создания этого детектора.

image

Все идут к лифту и едут наверх.

Как известно, все это создается с целью познания природы и попыткой описать с помощью как можно меньшего числа уравнений. И вот к чему это привело на сегодняшний день: все наши текущие знания записаны в виде лагранжиана стандартной модели на этом камне. Надо добавить только гравитацию?

image

Если данная тема вызовет интерес я могу также рассказать про центр управления коллайдером и главный вычислительный центр.

Источник: habr.com

Большой адронный коллайдер[править]

Самый мощный в мире ускоритель заряженных частиц на встречных пучках
Самый мощный в мире ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, построенный Европейским центром по ядерным исследованиям (CERN) в подземном тоннеле протяженностью 27 километров на глубине 50-175 метров на границе Швейцарии и Франции. БАК был запущен осенью 2008 года, однако из-за аварии эксперименты на нем начались только в ноябре 2009 года, а на проектную мощность он вышел в марте 2010 года. Запуск коллайдера привлек внимание не только физиков, но и простых обывателей, поскольку в СМИ высказывались опасения по поводу того, что эксперименты на коллайдере могут привести к концу света. В июле 2012 года было объявлено об обнаружении при помощи БАК частицы, которая с высокой вероятностью представляла собой бозон Хиггса — его существование подтверждало правильность Стандартной модели строения вещества.

Предыстория[править]

Впервые ускорители частиц стали использоваться в науке в конце 20-х годов XX века для исследования свойств материи. Первый кольцевой ускоритель, циклотрон, был создан в 1931 году американским физиком Эрнестом Лоуренсом (Ernest Lawrence). В 1932 году англичанин Джон Кокрофт (John Cockcroft) и ирландец Эрнест Уолтон (Ernest Walton) при помощи умножителя напряжения и первого в мире ускорителя протонов сумели впервые осуществить искусственное расщепление ядра атома: при бомбардировке лития протонами был получен гелий. Ускорители частиц работают за счет электрических полей, которые используются для ускорения (во многих случаях до скоростей, приближенных к скорости света) и удержания на заданной траектории заряженных частиц (например, электронов, протонов или более тяжелых ионов). Простейший бытовой пример ускорителей — это телевизоры с электронной лучевой трубкой[1][2][3][4][5].

Ускорители используются для разнообразных экспериментов, в том числе для получения сверхтяжелых элементов[6]. Для исследования элементарных частиц также используются коллайдеры (от collide — «столкновение») — ускорители заряженных частиц на встречных пучках, предназначенные для изучения продуктов их соударений. Ученые придают пучкам большие кинетические энергии. При столкновениях могут образоваться новые, ранее неизвестные частицы. Специальные детекторы призваны уловить их появление[4]. На начало 1990-х годов наиболее мощные коллайдеры действовали в США и Швейцарии[7]. В 1987 году в США недалеко от Чикаго был запущен коллайдер Тэватрон (Tevatron) с максимальной энергией пучка 980 гигаэлектронвольт (ГэВ). Он представляет собой подземное кольцо длиной 6,3 километра[8][7][1]. В 1989 году в Швейцарии под эгидой Европейского центра по ядерным исследованиям (CERN) был введен в эксплуатацию Большой электрон-позитронный коллайдер (LEP). Для него на глубине 50-175 метров в долине Женевского озера был построен кольцевой тоннель длинной 26,7 километра, в 2000 году на нем удалось добиться энергии пучка в 209 ГэВ[9][10][11][12].

В СССР в 1980-е годы был создан проект Ускорительно-накопительного комплекса (УНК) — сверхпроводящего протон-протонного коллайдера в Институте физики высоких энергий (ИФВЭ) в Протвино. Он превосходил бы по большинству параметров LEP и Тэватрон и должен был позволить разгонять пучки элементарных частиц с энергией 3 тераэлектронвольта (ТэВ). Его основное кольцо длиной 21 километр был построено под землей в 1994 году, однако из-за нехватки средств проект в 1998 году был заморожен, построенный в Протвино тоннель — законсервирован (были достроены только элементы разгонного комплекса), а главный инженер проекта Геннадий Дуров уехал на работу в США[13][14][15][13][16][14][17][18]. По мнению некоторых российских ученых, если бы УНК был достроен и введен в строй, не было бы необходимости в создании более мощных коллайдеров[17][16][8]: высказывалось предположение, что для получения новых данных о физических основах мироустройства достаточно было преодолеть на ускорителях порог энергии в 1 ТэВ[19][20]. Заместитель директора НИИ ядерной физики МГУ и координатор участия российских институтов в проекте создания Большого адронного коллайдера Виктор Саврин, вспоминая об УНК, утверждал: «Ну три тераэлектронвольта или семь. А там три тераэлектронвольта можно было довести до пяти потом»[16]. Впрочем, США тоже отказались от строительства собственного Сверхпроводимого суперколлайдера (SSC) в 1993 году, причем по финансовым соображениям[21][22][17].

Вместо строительства собственных коллайдеров физики разных стран решили объединиться в рамках международного проекта, идея создания которого зародилась еще в 1980-х годах[23][24]. После окончания экспериментов на швейцарском LEP его оборудование было демонтировано, и на его месте начато строительство Большого адронного коллайдера (БАК, Large Hadron Collider, LHC) — самого мощного в мире кольцевого ускорителя заряженных частиц на встречных пучках, на котором будут сталкиваться пучки протонов с энергиями столкновения до 14 ТэВ и ионы свинца с энергиями столкновения до 1150 ТэВ[7][13][25][9][10][11].

Цели эксперимента[править]

Основной целью строительства БАК было уточнение или опровержение Стандартной модели — теоретической конструкции в физике, описывающей элементарные частицы и три из четырех фундаментальных взаимодействия: сильное, слабое и электромагнитное, за исключением гравитационного[25][13]. Формирование Стандартной модели было завершено в 1960-1970-х годах, и все сделанные с тех пор открытия, по мнению ученых, описывались естественными расширениями этой теории[19][26]. При этом Стандартная модель объясняла, каким образом взаимодействуют элементарные частицы, но не отвечала на вопрос, почему именно так, а не иначе[20].

  • Одной из главных задач БАК называли экспериментальное доказательство существования бозона Хиггса. Согласно Стандартной модели, бозон Хиггса фактически создает всю массу во Вселенной. Существование этой частицы было предсказано еще в 1960 году британским физиком Питером Хиггсом (Peter Higgs), однако до сооружения БАК ее не удавалось обнаружить экспериментально. При столкновении двух заряженных частиц на БАК они аннигилируются и выделяется энергия достаточная для «рождения» искомой частицы — бозона Хиггса[27][25][28][23].
  • При помощи БАК физики, возможно, смогут ответить на вопрос, почему видимая материя составляет всего около 4 процентов Вселенной, в то время как остальная часть — это темная материя и «темная энергия», которые участвуют только в гравитационном взаимодействии[25][23][29].
  • При помощи БАК физики надеются лучше понять, что представляла из себя Вселенная в первые мгновения после Большого Взрыва[28][30][25][2].
  • Ученые также рассчитывают ответить на другой важный вопрос, стоящий перед Стандартной моделью: почему в существующей Вселенной так мало антиматерии, хотя, теоретически, после Большого Взрыва антиматерии и материи должно было образоваться поровну?[28].
  • Возможно, БАК поможет доказать или опровергнуть теорию о том, что кроме привычных нам четырех измерений (пространства и времени) существуют и другие измерения, которые постулируются в «теории струн», описывающей явления, которые выходят за рамки Стандартной модели и ее более простых расширений[19][31][28].

Ученые отмечали, что если бы на БАК не удалось добиться открытия бозона Хиггса (в прессе его иногда называли «частицей бога»[13][5][23]) — это поставило бы под вопрос всю Стандартную модель, что потребовало бы полного пересмотра существующих представлений об элементарных частицах[32][5][27][33][25]. В то же время в случае подтверждения Стандартной модели некоторые области физики требовали дальнейшей экспериментальной проверки: в частности, нужно было доказать существование «гравитонов» — гипотетических частиц, отвечавших за гравитацию[32][25][13].

Технические особенности[править]

БАК располагается в тоннеле, построенном для LEP. Большая его часть лежит под территорией Франции[25]. Тоннель содержит две трубы, которые почти на всей своей протяженности идут параллельно и пересекаются в местах расположения детекторов, в которых будут осуществляться столкновения адронов — частиц, состоящих из кварков (для столкновений будут использоваться ионы свинца и протоны). Разгоняться протоны начинают не в самом БАК, а во вспомогательных ускорителях. Пучки протонов «стартуют» в линейном ускорителе LINAC2, затем в ускорителе PS, после чего они попадают в кольцо супер протонного синхротрона (SPS) длинной 6,9 километра и уже после этого оказываются в одной из труб БАК, где еще в течение 20 минут им будет придана энергия до 7 ТэВ. Эксперименты с ионами свинца будут начинаться в линейном ускорителе LINAC3. Пучки удерживаются на траектории 1600 сверхпроводящими магнитами, многие из которых весят до 27 тонн. Эти магниты охлаждаются жидким гелием до сверхнизкой температуры: 1,9 градуса выше абсолютного нуля, холоднее открытого космоса[11][4][34][33][23][2][8][35].

На скорости в 99,9999991 процента скорости света, совершая более 11 тысяч кругов по кольцу коллайдера в секунду, протоны будут сталкиваться в одном из четырех детекторов — наиболее сложных систем БАК[11][36][9][33][23][4]. Детектор ATLAS предназначен для поиска новых неизвестных частиц, которые могут подсказать ученым пути поиска «новой физики», отличной от Стандартной модели. Детектор CMS предназначен для получения бозона Хиггса и исследования темной материи. Детектор ALICE предназначен для исследований материи после Большого Взрыва и поиска кварк-глюонной плазмы, а детектор LHCb будет исследовать причину превалирования материи над антиматерией и исследовать физику b-кварков[25][5]. В будущем планируется ввести в строй еще три детектора: TOTEM, LHCf и MoEDAL[37][20].

Для обработки результатов экспериментов на БАК будет использоваться выделенная распределенная компьютерная сеть GRID, способная передавать до 10 гигабит информации в секунду в 11 вычислительных центров по всему миру. Каждый год с детекторов будет считываться более 15 петабайт (15 тысяч терабайт) информации: суммарный поток данных четырех экспериментов может достигать 700 мегабайт в секунду[11][9][25][38][29]. В сентябре 2008 года хакерам удалось взломать веб-страницу CERN и, по их заявлениям, получить доступ к управлению коллайдером. Однако сотрудники CERN объяснили, что система управления БАК изолирована от интернета[39]. В октябре 2009 года по подозрению в сотрудничестве с террористами был арестован Адлен Ишор, который был одним из ученых работавших над экспериментом LHCb на БАК. Впрочем, как сообщило руководство CERN, Ишор не имел доступа к подземным помещениям коллайдера и не занимался ничем, что могло было заинтересовать террористов[40][41]. В мае 2012 года Ишор был осужден на пять лет тюрьмы[42].

Стоимость и история строительства[править]

В 1995 году стоимость создания БАК оценивалась в 2,6 миллиарда швейцарских франков без учета стоимости проведения экспериментов[23]. Планировалось, что эксперименты должны будут начаться через 10 лет — в 2005 году[9]. В 2001 году бюджет CERN был сокращен, а к стоимости строительства было добавлено 480 миллионов франков (общая стоимость проекта к тому времени составляла около 3 миллиардов франков), и это привело к тому, что пуск коллайдера был отложен до 2007 года[43]. В 2005 году при строительстве БАК погиб инженер: причиной трагедии стало падение груза с крана[44].

Запуск БАК переносился не только из-за проблем с финансированием. В 2007 году выяснилось, что поставленные Fermilab детали для сверхпроводящих магнитов не удовлетворяли конструкционным требованиям, из-за чего запуск коллайдера был перенесен на год[45].

10 сентября 2008 года в БАК был запущен первый пучок протонов[23]. Планировалось, что через несколько месяцев на коллайдере будут осуществлены первые столкновения[23], однако 19 сентября из-за дефектного соединения двух сверхпроводящих магнитов на БАК произошла авария: магниты были выведены из строя, в тоннель вылилось более 6 тонн жидкого гелия, в трубах ускорителя был нарушен вакуум. Коллайдер пришлось закрыть на ремонт. Несмотря на аварию 21 сентября 2008 года состоялась торжественная церемония введения БАК в строй. Первоначально опыты собирались возобновить уже в декабре 2008 года, однако затем дата повторного запуска была перенесена на сентябрь, а после — на середину ноября 2009 года, при этом первые столкновения планировалось провести лишь в 2010 году[13][46][47][48]. Первые после аварии тестовые запуски пучков ионов свинца и протонов по части кольца БАК были произведены 23 октября 2009 года[49][50]. 23 ноября в детекторе ATLAS были произведены первые столкновения пучков[51], а 31 марта 2010 года коллайдер заработал на полную мощность: в тот день было зарегистрировано столкновение пучков протонов на рекордной энергии в 7 ТэВ[52]. В апреле 2012 года была зафиксирована еще большая энергия столкновений протонов — 8 ТэВ[53].

В 2009 году стоимость БАК оценивалась от 3,2 до 6,4 миллиарда евро, что делало его самым дорогим научным экспериментом в истории человечества[23].

Международное сотрудничество[править]

Отмечалось, что проект масштаба БАК не под силу создать одной стране[54]. Он создавался усилиями не только 20 государств-участников CERN: в его разработке принимали участие более 10 тысяч ученых из более чем ста стран земного шара[2][47][55]. С 2009 года проектом БАК руководит генеральный директор CERN Рольф-Дитер Хойер (Rolf-Dieter Heuer)[47]. В создании БАК принимает участие и Россия как член-наблюдатель CERN[13]: в 2008 году на Большом адронном коллайдере работало около 700 российских ученых, в их числе были сотрудники ИФВЭ[8][17].

Между тем, ученые одной из европейских стран едва не лишились возможности принять участие в экспериментах на БАК. В мае 2009 года министр науки Австрии Йоханнес Хан (Johannes Hahn) заявил о выходе страны из CERN с 2010 года, объяснив это тем, что членство в CERN и участие в программе создания БАК слишком затратно и не приносит ощутимой отдачи науке и университетам Австрии. Речь шла о возможной ежегодной экономии примерно 20 миллионов евро, составлявших 2,2 процента бюджета CERN и около 70 процентов средств, выделяемых на австрийским правительством на участие в международных исследовательских организациях. Окончательное решение о выходе Австрия пообещала принять осенью 2009 года[56]. Впрочем, впоследствии австрийский канцлер Вернер Файман (Werner Faymann) заявил, что его страна не собирается уходить из проекта и CERN[57].

Слухи об опасности[править]

В прессе циркулировали слухи о том, что БАК представляет опасность для человечества, поскольку его запуск может привести к концу света. Поводом стали заявления ученых о том, что в результате столкновений в коллайдере могут образоваться микроскопические черные дыры: сразу появились мнения о том, что в них может «засосать» всю Землю, и потому БАК является настоящим «ящиком Пандоры»[36][58][33][59][25]. Также высказывались мнения о том, что обнаружение бозона Хиггса приведет к бесконтрольному росту массы во Вселенной, а эксперименты по поиску «темной материи» могут привести к появлению «страпелек» (strangelets, перевод термина на русский язык принадлежит астроному Сергею Попову[33]) — «странной материи», которая при соприкосновении с обычной материей может превратить ее в «страпельку». При этом приводилось сравнение с романом Курта Воннегута (Kurt Vonnegut) «Колыбель для кошки», где вымышленный материал «лед-девять» уничтожил жизнь на планете[60][33]. Некоторые издания, ссылаясь на мнения отдельных ученых, заявляли также о том, что эксперименты на БАК могут привести к появлениям «чревоточин» (wormholes) во времени, через которые в наш мир из будущего могут перенестись частицы или даже живые существа[61][62]. Впрочем, оказалось, что слова ученых были искажены и неверно интерпретированы журналистами: изначально речь шла «о микроскопических машинах времени, при помощи которых путешествовать в прошлое смогут только отдельные элементарные частицы»[63][62].

Ученые неоднократно заявляли о том, что вероятность подобных событий ничтожно мала. Была даже собрана специальная Группа оценки безопасности БАК, которая провела анализ и выступила с отчетом о вероятности катастроф, к которым могут привести эксперименты на БАК. Как сообщили ученые, столкновения протонов на БАК будут не опаснее, чем столкновения космических лучей со скафандрами космонавтов: они имеют иногда даже большую энергию, чем та, что может быть достигнута в БАК. А что касается гипотетических черных дыр, то они «рассосутся», не долетев даже до стенок коллайдера[36][61][33][58][59][29].

Впрочем, слухи о возможных катастрофах все равно держали общественность в напряжении. На создателей коллайдера даже подавали в суд: самые известные иски принадлежали американскому юристу и врачу Вальтеру Вагнеру (Walter Wagner) и профессору химии из Германии Отто Ресслеру (Otto Rossler). Они обвиняли CERN в том, что своим экспериментом организация подвергают опасности человечество и нарушают гарантированное Конвенцией по правам человека «право на жизнь», однако иски были отклонены[29][36][59][33][8]. Пресса сообщала, что из-за слухов о скором конце света после запуска БАК в Индии покончила с собой 16-летняя девушка[64].

В русской блогосфере появился мем «скорее бы коллайдер», который можно перевести как «скорее бы конец света, невозможно больше смотреть на это безобразие»[65]. Популярностью пользовался анекдот «У физиков есть традиция — один раз в 14 миллиардов лет собираться и запускать коллайдер»[8].

Научные результаты[править]

Первые данные экспериментов на БАК были опубликованы в декабре 2009 года[66]. 13 декабря 2011 года специалисты CERN заявили, что в результате исследований на БАК им удалось сузить границы вероятной массы бозона Хиггса до 115,5-127 ГэВ и обнаружить признаки существования искомой частицы с массой около 126 ГэВ[67][68]. В том же месяце было впервые объявлено об открытии в ходе экспериментов на БАК новой частицы, не являвшейся бозоном Хиггса и получившей название χb (3P)[69][70].

4 июля 2012 года руководство CERN официально заявило об обнаружении с вероятностью 99,99995 процента новой частицы в области масс около 126 ГэВ, которая, по предположениям ученых, скорее всего и была бозоном Хиггса. Этот результат руководитель одной из двух научных коллабораций, работавших на БАК, Джо Инкандела (Joe Incandela) назвал «одним из величайших наблюдений в этой области науки за последние 30-40 лет», а сам Питер Хиггс объявил обнаружение частицы «концом целой эры в физике»[71][72][73].

Будущие проекты[править]

В 2013 году CERN планирует модернизировать БАК, установив на него более мощные детекторы и увеличив общую мощность коллайдера. Проект модернизации называют Супер большим адронным коллайдером (Super Large Hadron Collider, SLHC)[30]. Также планируется строительство Международного линейного коллайдера (International Linear Collider, ILC). Его труба будет длиной в несколько десятков километров, и он должен быть дешевле БАК за счет того, что в его конструкции не требуется применять дорогостоящие сверхпроводящие магниты. Строить ILC, возможно, будут в Дубне[8][13][74].

Также некоторые специалисты CERN и ученые США и Японии предлагали после окончания работы БАК начать работу над новым Очень большим адронным коллайдером (Very Large Hadron Collider, VLHC)[74][20].

Источник: ru.wikisource.org


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.