Большой адронный коллайдер запустят 10 сентября
В Европейском центре ядерных исследований, более известном под аббревиатурой ЦЕРН, о предстоящем пуске сверхмощного ускорителя с полным основанием могут сказать: этот день мы приближали как могли.
И пусть не все в научном мире разделяют оптимистические надежды создателей Большого адронного коллайдера, возможности этого ускорителя так разрекламированы, что можно не сомневаться: намеченная на 10 сентября прямая трансляция пуска на "Евроньюс" соберет рекордную аудиторию.
Конца света не ожидается
Интерес к событию был подогрет несколько лет назад выходом книги Дэна Брауна "Ангелы и демоны", в которой главные события и основная интрига разворачиваются между ЦЕРНом и Ватиканом. А недавно подлили масла в огонь и сами естествоиспытатели. Некая группа ученых даже обратилась в Европейский суд по правам человека в Страсбурге с жалобой на то, что "при подготовке к запуску ускорителя не были выполнены стандартные процедуры, предусмотренные, в частности, при пуске в эксплуатацию АЭС".
Официальные лица из ЦЕРНа эти страхи, как могли, развеяли. Да, они признают, что коллайдер - установка во всех отношениях уникальная, а эксперименты на ней могут воспроизвести в миниатюре Большой взрыв, который, как считают, миллионы лет назад положил начало Вселенной.
При всем при этом, заявляет группа исследователей в специальном отчете о безопасности, нет никаких причин опасаться глобального катаклизма в виде "черной дыры", которая якобы может возникнуть при столкновении частиц и, быстро разрастаясь, поглотит не только ЦЕРН или Ватикан, но и всю нашу планету. Авторы отчета, среди которых есть и специалист со славянской фамилией Игорь Ткачев, уверяют, что все эксперименты, которые физики надеются провести на ускорителе с помощью детекторов типа ATLAS и CMS, происходят в природе постоянно.
Правда, без участия homo sapiens.
Что такое коллайдер
Новый ускоритель рассчитан на энергии, прежде не подвластные человечеству. С его помощью можно будет получить новые частицы, которые сейчас неизвестны, новые состояния вещества.
На кольце ускорителя установлены четыре детекторные станции - ATLAS, CMS, ALICE и LHCb. Это своего рода ловушки и суперсовременные исследовательские лаборатории одновременно. Они призваны помочь ученым обнаружить и инструментально зарегистрировать ожидаемые (предсказанные) теоретиками эффекты при столкновении частиц сверхвысокой энергии, идентифицировать их. А также, вполне возможно, выявить и попытаться объяснить абсолютно новые явления и состояния.
Каждый такой детектор - высотой с многоэтажный дом и в буквальном смысле напичкан электроникой. Достаточно сказать, что CMS весит 12,5 тыс. тонн, спроектирован и построен при сотрудничестве 2250 физиков из 33 стран.
Ученые из России участвуют во всех готовящихся экспериментах, или, как их еще называют, коллаборациях. Основная цель эксперимента ATLAS - обнаружить т. н. хиггсовский бозон. Тем самым ученые рассчитывают подтвердить или опровергнуть существующие предположения о происхождении массы во Вселенной. Чтобы понять, насколько это непростая задача, достаточно привести лишь одно обстоятельство: при том что ежесекундно в детекторе будет происходить 800 млн столкновений, хиггсовский бозон можно будет наблюдать один раз в день. То есть один бозон на 10 000 000 000 000 столкновений! В сравнении с этой задачей поиск иголки в стоге сена выглядит детской забавой.
Цель эксперимента ALICE - получить и исследовать кварк-глюонную плазму. В этом состоянии, как полагают ученые, находились на ранней стадии образования Вселенной кварки (фундаментальные частицы) и глюоны (переносчики сильного взаимодействия), которые теперь, в нынешней "холодной" Вселенной, заключены внутри протонов и нейтронов. Чтобы получить плазму, на ускорителе будут разгонять и сталкивать "лоб в лоб" ионы свинца при энергиях в 300 раз выше тех, что достигались в прежних экспериментах.
Сделано в России
По масштабам коллайдер можно сравнить с проектом создания термоядерного реактора или запуском человека на Луну. В этом проекте, как в свое время в атомном, собрали не только ученых, но и производственников, ведь необходимо создавать принципиально новое оборудование и новые материалы.
К примеру, чтобы удержать пучок ускоренных частиц в кольцеобразном подземном тоннеле длиной 27 километров, необходимы сильные магнитные поля, а их можно получить только с использованием эффекта сверхпроводимости. Коллайдер станет самой большой "сверхпроводящей" установкой в мире. Около 4 тысяч тонн металла будет охлаждено до температуры на 300 градусов ниже комнатной. В результате ток 1,8 млн ампер побежит по сверхпроводящим кабелям почти без потерь.
Это станет возможным не без участия российских специалистов: в НИИ ядерной физики им. Будкера в Новосибирске разработали и обеспечили производство и поставку в ЦЕРН уникальных магнитов. Четыре тысячи тонн высокотехнологической продукции проделали путь в пять тысяч километров! Вклад только этого института в сооружение нового ускорителя оценивается в 90 млн швейцарских франков.
Досье "РГ"
Европейский центр ядерных исследований создан в 1954 году близ Женевы для теоретических и экспериментальных работ по физике элементарных частиц. Его учредителями стали 12 европейских государств (Австрия, Бельгия, Великобритания, Италия, ФРГ и др.). Сегодня число стран-членов возросло до 20. Кроме того, некоторые страны (среди них Россия и США), а также международные организации имеют статус наблюдателя. В ЦЕРНе постоянно работают около 2500 человек, еще около 8000 физиков и инженеров из 580 университетов и институтов 85 стран участвуют в экспериментах ЦЕРНа и работают там временно.
В 1996 году ЦЕРН приступил к реализации глобального проекта - сооружению Большого адронного коллайдера, который призван заменить ускоритель ЛЭП предыдущего поколения. В международной кооперации участвуют свыше 400 физических институтов и промышленность всех развитых стран, включая Россию, США и Японию.