«Женева, 20 ноября 2009 года. Пучки частиц снова начали циркулировать по самому мощному ускорителю в мире – Большому адронному коллайдеру(БАК) в CERN. Первый пучок совершил полный круг по направлению часовой стрелки сегодня вечером в 22.00.

The LHC is back, – таким сообщением встречает своих посетителей сайт Европейской организации ядерных исследований.

В пятницу поздно вечером произошло событие, которое в минувшем году называли запуск коллайдера»: при первом проведении протонов по всему кольцу БАК в центре управления присутствовала пресса, его отмечали шампанским. Сейчас это уже просто рабочий момент, веха на пути к полноценному запуску коллайдера и получению революционных результатов. Ученые надеются наблюдать в экспериментах CMS и ATLAS так называемую «новую физику» – явления, не укладывающиеся в так называемую«стандартную модель». Это теоретическое построение, описывающее с единых позиций электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц. За ее пределами лежит «новая физика», разгадка тайн суперсимметрии частиц и изучение так называемой «темной материи» и «темной энергии» – невидимой части материального мира, составляющей ни много ни мало 95% всей Вселенной.

Но это все в будущем. А сегодня еще не физики-теоретики, а экспериментаторы-ускорительщики празднуют первую победу.«Это великолепно – видеть, что пучки снова циркулируют по БАК, – сказал генеральный директор CERN Рольф Хойер. – Нам еще предстоит пройти некоторый путь до начала физических экспериментов, однако с сегодняшнего дня мы твердо идем по этому пути».

В первый раз пучки протонов были проведены по БАК 10 сентября 2008 года, однако 9 дней спустя в охлаждающей системе ускорителя произошла авария, устранение последствий которой и подготовка к новому запуску заняли более года.

«Сейчас мы гораздо более осознанно работаем с БАК, мы понимаем его куда лучше, чем год назад. Мы многое узнали за это время, приобрели новый опыт и разработали совершенно новые технологии, которые позволяют нам идти дальше. Это обычный путь прогресса», – отметил директор по ускорителям CERN Стив Майерс.

«То, что мы сегодня сделали, – это результат титанических усилий. Я хочу поблагодарить всех, кто принимал участие в этой работе – и сотрудников CERN, и наших коллег из научных институтов по всему миру», – добавил Майерс.

Не обошлось без инцидентов: во время прохождения сектора 5–6 по часовой стрелке пучок протонов коснулся одного из магнитов, и система защиты вывела его из сверхпроводящего состояния, что задержало работу на 20–30 минут, сообщает РИА«Новости» со ссылкой на сотрудника Института ядерных исследований РАН Зинура Шарифуллина.

Схема детекторов БАК с разбивкой по секторам//cern.ch

«Система защиты «увидела», что пучок коснулся магнита, и заранее вывела магнит из сверхпроводящего состояния. Система QPS (Quench Protection System) сработала штатно, но из-за этого пришлось выключать цепи в одном из секторов, что привело к получасовой задержке», – сказал сотрудник ИЯИ РАН, который входит в команду разработчиков QPS.

Таким образом, система защиты уже в первые часы после запуска ускорителя успешно прошла «проверку боем». Вскоре кольцо удалось «замкнуть», а потом провести пучок и в противоположном направлении.

Помимо того что ученые смогли провести частицы по всему кольцу на энергии инжекции 450 ГэВ (энергии предыдущей ступени ускорительного комплекса – протонного суперсинхротрона SPS), они также задействовали ускорительную секцию самого коллайдера, которая в будущем будет разгонять протоны до энергии 7 ТэВ (энергия выше почти в 15 раз). Ускорительная секция (radio frequency cavity) штатно «захватывала» пучки и синхронизировала их.

Кроме того, успешно сработали все четыре детектора БАК – LHCb, CMS, ATLAS и ALICE – ученые зафиксировали результаты прохождения частиц. Это очень важно, поскольку до сих пор детекторы фиксировали лишь частицы космических лучей.

Следующим этапом работы прибора станут первые столкновения частиц – пока на низкой энергии. Ученые планируют начать их уже через неделю.

Это будут, в большей степени, технические эксперименты. От них не ждут научных результатов – главной задачей будет юстировка детекторов, калибровка и проверка оборудования, регистрирующего столкновения. Настоящие «именины» состоятся уже в следующем году. Первые столкновения пучков с энергией 7 ТэВ (3,5 ТэВ на пучок) пройдут в присутствии прессы со всего мира и, как надеются ученые, ознаменуют новый этап в развитии современной физики.

Ну и напоследок: о задачах коллайдера, его устройстве и о том, какие знания может принести человечеству его работа, физики CERN рассказывают посетителям и в популярной форме. Очень популярной.

Газета.ру

Счетчик на сайте переведен на 22 ноября

Как сообщает бюллетень, соответствующие работы проходят без происшествий. В позапрошлые выходные протоны впервые совершили путешествие по одному из тоннелей БАК. Специалистам осталось подключить электропитание последних двух из восьми секторов коллайдера, после чего в тоннелях можно будет наблюдать столкновения пучков частиц на энергии 1,2 тераэлектронвольт. Проектная мощность БАК составляет 14 тетаэлектронвольт.

До сих пор БАК, запущенный 10 сентября 2008 г., так и не приступил к нормальной работе. Через девять дней после запуска один из контактов между сверхпроводящими магнитами расплавился и вывел из строя гелиевую систему охлаждения коллайдера. В июле этого года в конструкции БАК обнаружилась новая неисправность системы охлаждения: выяснилось, что ее оболочка недостаточно герметична. По сравнению с сентябрьской аварией этот недостаток оказался сравнительно мелким.

БАК, построенный на границе Франции и Швецарии, предназначен для проведения нескольких экспериментов, главным из которых можно считать обнаружение бозона Хиггса – частицы, отвечающей за массу всех элементарных частиц. Результат этого эксперимента должен подтвердить или опровергнуть разработанную в 1960-х гг. стандартную модель взаимодействия всех частиц, а также доказать или опровергнуть часть составляющих ее теорий.

Высказывались опасения, что в результате столкновения разогнанных элементарных частиц в БАК могут образоваться микроскопические черные дыры, которые, теоретически, могли бы угрожать существованию планеты. С точки зрения физики, подобные теории являются крайне сомнительными.

утро.ру

В связи с аварией, выведшей Большой адронный коллайдер из строя спустя всего 9 дней после запуска, весь план работ на 2008-й и 2009 годы пришлось пересмотреть. В результате работы на Большом адронном коллайдере в первой половине 2009 года были так или иначе связаны с устранением последствий аварии. Они включали в себя:

• Ремонт поврежденных магнитов и их установку обратно в туннель (завершено в апреле). Начиная с февраля началось восстановление инфраструктуры сектора 3–4 (электрические контакты, вакуумная техника, системы охлаждения); работы были завершены в июне.
• Проверку всех электрических контактов, несущих высокий ток, во всем LHC и внедрение новой системы слежения за перепадом напряжения в реальном времени. Эти меры должны устранить опасность повторения такой аварии.
• Механическое укрепление опор магнитов, а также установка новой системы клапанов, позволяющих сбрасывать высокое давление в том маловероятном случае, если сопоставимая по масштабу авария всё же произойдет.

Кроме того, в ходе проверок было выявлено еще несколько дефектных контактов в других секторах коллайдера, из-за чего их тоже пришлось прогревать до комнатной температуры и ремонтировать или даже менять магниты.

Запуск коллайдера

В течение всей весны, параллельно с ремонтными работами, происходил поэтапный запуск всей цепочки предварительных ускорителей, поставляющих протоны и ядра в LHC. В середине марта линейный ускоритель уже был готов выдавать пучок, в начале апреля пучок циркулировал в протонном синхротроне PS, в конце апреля — в суперсинхротроне SPS. В июне прошли первые тесты линии передачи пучка в LHC.

Стадии запуска Большого адронного коллайдера в октябре–декабре 2009 года. Изображение из доклада Plans for beam commissioning (the first few weeks), 26.10.2009

Пучки вновь появились в Большом адронном коллайдере 23–26 октября, когда в ходе тестов системы инжекции как протоны, так и ядра были впрыснуты в LHC и прошли по секторам 2–3 и 6–7. Полноценный запуск циркулирующих протонных пучков ожидается в районе 20 ноября. После этого последовательность действий будет такой же, как планировалась ранее на 2008 год, за тем лишь исключением, что сейчас первые фазы работы должны пройти быстрее.

Если пучки будут стабильно циркулировать в ускорителе, ожидается, что в начале декабря пройдет сеанс столкновений протонов на энергии инжекции (450 ГэВ), а затем энергия протонов будет повышена в два с половиной раза, до 1,1 ТэВ. На этой энергии ускоритель проработает в режиме столкновений несколько дней, ориентировочно с 14-го по 16 декабря. Решение остановиться пока на энергии 1,1 ТэВ вместо запланированной ранее 3,5 ТэВ принято с целью максимально обезопасить процесс запуска коллайдера и при этом перехватить у Тэватрона «звание» самого высокоэнергетического протонного коллайдера. 17 декабря LHC закроется на три недели в связи с рождественскими праздниками и возобновит свою работу 7 января. Переход на энергию протонов 3,5 ТэВ ожидается только в 2010 году.

Что касается научных результатов, то из-за того, что в декабре будет накоплено очень мало статистики, ни о каких новых результатах в 2009 году речи не идет. Будут лишь обнаружены известные частицы и измерены их параметры. Проверка того, что результаты измерений совпадают с уже известными значениями, будет свидетельством о том, что все компоненты детекторов работают нормально.

Источник elementy.ru

В ускорительное кольцо Большого адронного коллайдера (БАК) впервые с момента аварии были запущены пучки ионов свинца и протонов. Сообщение об этом появилось на сайте CERN (Европейский центр ядерных исследований) – организации, курирующей работу БАК.

Частицы были запущены из предварительного ускорителя SPS (протонный суперсинхротрон) в главное кольцо БАК и прошли по нему несколько километров. Во время “путешествия” пучки прошли через детектор ALICE. Запуск ионов и протонов позволил специалистам, работающим на коллайдере, отрегулировать системы, управляющие инжекцией пучков.

Исследователи провели описанные тесты с 23 по 25 октября. Череда проверок различных систем БАК началась после того, как инженеры 16 октября закончили охлаждать все сектора коллайдера до рабочей температуры (минус 271,3 градуса Цельсия, или 1,9 кельвина). Ускорительное кольцо БАК было разморожено для того, чтобы специалисты могли провести ремонт поврежденного сектора и проверить вызывающие подозрения элементы в этом и в остальных секторах. Авария, остановившая работу ускорителя более чем на год, произошла 19 сентября 2008 года через девять дней после запуска БАК. Причиной поломки стал дефект в одном из электрических контактов сверхпроводящих магнитов.

Ожидается, что все проверки будут завершены к 19 ноября. В этот день пучки протонов должны пройти по всему ускорительному кольцу. Энергия пучков составит половину от максимально возможной, то есть 3,5 тераэлектронвольт. Если работа коллайдера будет проходить без сбоев, эксперимент на БАК будет продолжаться без перерыва на зимние каникулы. Ранее предполагалось, что ученые и инженеры во время рождественских и новогодних праздников будут отдыхать, а повторный запуск коллайдера состоится в феврале 2010 года.

Повторный запуск БАК был запланирован на сентябрь 2009 года, однако к установленному сроку ученые не успели до конца восстановить прибор и перенесли его на ноябрь.

Специалисты CERN завершили охлаждение всех восьми секторов Большого адронного колайдера до рабочей температуры – 1,9 Кельвина (271 градус по Цельсию ниже нуля).

Потом на магниты подадут напряжение, начнутся проверки систем колайдера, в частности, системы впрыскивания протонов в кольцо ускорителя.

Колайдер, новый запуск которого после аварии осенью прошлого года запланирован на ноябрь, создавали в CERN при участии физиков из многих стран. В его 27-километровом кольце будут сталкиваться пучки протонов, разогнанные до почти световой скорости.

Их энергия настолько высока, что необходимо использовать сверхпроводные магниты, чтобы удержать частицы в кольце. Процесс охлаждения секторов колайдера, в которых находятся более 1,7 тысяч магнитов, занял около месяца.

“Как только сектор достигает рабочей температуры, на магниты подается напряжение. Три сектора в настоящий момент проходят проверку при токе 2 килоампер в главных кругах, а три – при низшем токе. В течение будущих нескольких недель, группа подготовки аппаратуры будет постепенно увеличивать силу тока во всех секторах, пока они не достигнут 4 килоампер и в конце концов 6 килоампер “, – говорится в сообщении на сайте официального издания Бюллетеня CERN.

“Такая сила тока необходима, чтобы правильно контролировать пучки частиц, которые путешествуют в ускорителе при номинальной энергии 3,5 тераелектронвольт”, – объясняют ученые.

Кроме того, ученые будут проверять электрическое сопротивление контактов, которые соединяют магниты. В прошлом году высокое сопротивление одного из таких контактов, который оказался дефектным, привел к аварии, последствия которой пришлось ликвидировать 13 месяцев.

В частности, для того, чтобы избежать повторения инцидента, на колайдере была установлена специальная система контроля, которая следит за состоянием электрических параметров.

“На следующей неделе начнутся первые проверки систем впрыскивания протонов”, – отметил официальный представитель CERN Джеймс Гиллес.

Самый дорогой физический прибор и крупнейший ускоритель элементарных частиц в мировой истории впервые был запущен в сентябре 2008 года. Однако через несколько дней после запуска он был остановлен из-за аварии.

Ранее ЦЕРН принял решение, что новый запуск коллайдера состоится в ноябре, но лишь на половине проектной энергии – 3,5 тераэлектронвольт на пучок вместо 7 тераэлектронвольт, что дает энергию столкновений лишь 7 ТэВ, а не проектные 14 ТэВ.

Счетчик на сайте переведен на 15 ноября

Однако физики отмечают, что и на этой энергии цель создания коллайдера - выявление бозона Хиггса, частицы, которая отвечает за массу всех других элементарных частиц, – может быть достигнута.

В связи с аварией, выведшей Большой адронный коллайдер из строя спустя всего 9 дней после запуска, весь план работ на 2008-й и 2009-й годы пришлось пересмотреть. Сейчас предполагается, что 2009 год будет условно разбит на два части — ремонтную и «физическую».

Ожидается, что в 2009–2010 годах удастся пройти как минимум следующие фазы работы коллайдера:

1. Стадия A, режим работы коллайдера в первый месяц «столкновительной фазы» будет примерно выглядеть так :

• первые несколько часов столкновения в режиме 1 сгусток на пучок, сгустки несжаты;
• несколько дней технических тестов для режима с несколькими сгустками в пучке;
• несколько дней столкновений в режиме 12 на 12 сгустков, затем 43 на 43 сгустка;
• технические тесты для поперечного сжатия сгустков; затем несколько дней столкновений со сжатыми сгустками;
• переход к 156 сгусткам на пучок и неделя столкновений в таком режиме.

2. Стадия B: переход к режиму 936 сгустков на пучок, дальнейшее поперечное сжатие сгустков и увеличение числа протонов в них.

Работы на главном ускорительном кольце Большого адронного коллайдера в первой половине 2009 года будут так или иначе связаны с устранением последствий аварии. Это включает в себя:

• Ремонт поврежденных магнитов (завершение ожидается в феврале) и их установку обратно в туннель (конец марта). С февраля начнется восстановление инфраструктуры сектора 3-4 (электрические контакты, вакуумная техника, системы охлаждения); работы будут завершены к концу мая. После серии тестов сектор будет охлажден до рабочей температуры к концу июня.
• Завершение проверки всех электрических контактов, несущих высокий ток, во всём LHC и внедрение новой системы слежения за перепадом напряжения в реальном времени. Всё это должно устранить опасность повторения такой аварии.
• Механическое укрепление опор магнитов, а также установка новой системы клапанов, позволяющих сбрасывать высокое давление в том маловероятном случае, если подобная авария всё же произойдет.

Кроме того, в течение этого времени будут устраняться и иные технические дефекты, которые обнаружились в других секторах ускорительного кольца и в детекторах.

Параллельно с этим в течение весны будет отлаживаться и постепенно запускаться цепочка предварительных ускорителей. В середине марта линейный ускоритель будет готов выдавать пучок, в начале апреля пучок будет циркулировать в протонном синхротроне PS, в конце апреля — в суперсинхротроне SPS, и в середине мая пучок должен быть готов для впрыскивания в LHC.

Расписание работы LHC в 2009 году было одной из главных тем, которые обсуждались в феврале на закрытой конференции Chamonix-2009. По ее итогам было принято такое решение:

• в августе ускорительное кольцо будет охлаждено до рабочей температуры;
• пучки начнут циркулировать в LHC в сентябре;
• столкновения протонов начнутся в октябре, хотя выход на энергию протонов 5 ТэВ произойдет, по-видимому, не ранее ноября;
• ускоритель будет практически непрерывно работать сквозь зиму вплоть до осени 2010 года, сделав лишь небольшую паузу на рождественские праздники.

При таком плане работы к осени 2010 года будет набрана интегральная светимость порядка 200–300 pb–1 . Набранной статистики уже должно хватить для получения первых интересных результатов; впрочем, конкурировать с Тэватроном в поиске хиггсовского бозона LHC в 2010 году не сможет. Кроме того, при таком расписании уже перестают быть критичными возможные дополнительные задержки ремонтных работ еще на пару-тройку недель.

Последовательность действий тогда будет такая же, как планировалась ранее на 2008 год, за тем лишь исключением, что сейчас первые фазы работы (запуск пучков, удержание их на орбите, синхронизация с ускорительной секцией) должны пройти намного быстрее.

Ожидаемые в 2009–2010 годах научные результаты будут определяться тем, когда именно будет запущен коллайдер и какая интегральная светимость будет накоплена к концу этого сеанса работы. Вкратце этот этап можно охарактеризовать как «переоткрытие Стандартной модели»; подробности см. на странице общего расписания LHC.

Планируется также запустить и протестировать цепочку предварительных ускорителей для пучков ядер свинца. В согласии с тем же расписанием 2009 Injector Accelerator Schedule ионный пучок должен быть готов для впрыскивания в LHC к концу сентября. Однако в 2009 году вряд ли будет выделено время для столкновений ионных пучков в Большом адронном коллайдере.

Счетчик запуска коллайдера на сайте переведен на ноябрь 2009

Элементы ру

Первый этап нового запуска ускорительного комплекса — демонтаж и чистка камеры, в которой ионизируется газообразный водород — источник протонов для LHC. В камеру также устанавливаются новые емкости с водородом, которых должно хватить до конца цикла работы (то есть до осени 2010 года). Надо отметить, что типичный расход газообразного водорода — 10 литров в день, хотя в конечном счете до высоких энергий ускоряются лишь 3 миллиграмма водорода в год.

Этот этап был завершен уже в феврале, а 18 марта начались проверка и пробный запуск первого звена цепочки предварительных ускорителей — линейного ускорителя LINAC2. Этот ускоритель получает протоны от источника, разгоняет их до энергии 50 МэВ и впрыскивает их в PS-бустер. Главная задача нынешних работ — добиться бесперебойного пучка требуемой интенсивности на выходе из LINAC2.

Запись эфира Эхо Москвы от 10.09.2008

Гость:  Виктор Саврин, заместитель директора НИИ ядерной физики МГУ
Ведущие: Владимир Варфоломеев , Марина Королева
Передача: Разворот

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Около пяти часов назад на территории Швейцарии, а, точнее, под ее территорией, говорят, где-то на глубине ста с лишним метров начался эксперимент, в ожидании которого замерло все человечество.

М. КОРОЛЕВА: Кстати, согласись, очень редко, когда о научных исследованиях, вообще о каком-то научном явлении так много говорят. Это, пожалуй, на моей памяти первый такой случай, но только с космосом, наверное, можно сравнить, с какими-нибудь космическими исследованиями.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: У нас в гостях сейчас Виктор Саврин, заместитель директора НИИ ядерной физики МГУ. Виктор Иванович, здравствуйте.

М. КОРОЛЕВА: Здравствуйте.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Скажите, у вас такой интерес публики, публики, в смысле физики, естественно, непросвещенной, он радует или только забот прибавляет?

В. САВРИН: Вы знаете, в начале, когда появились такие высказывания, даже судебные иски, это как-то беспокоило нас, обеспокоило физиков ЦЕРНа, даже оттуда приходили письма, которые говорили, что будем делать, как с этим бороться. Но потом через какое-то время я и другие, мы поняли, что этот, так скажем, черный пиар о черных дырах имеет позитивную сторону, потому что теперь все население всей планеты знает о том, что коллайдер есть, что он запущен и что это за установка, по крайней мере, в общих чертах, потому что если бы этой шумихи не было, вряд ли люди заметили запуск какого-то еще коллайдера.

М. КОРОЛЕВА: Кстати, Виктор Иванович, а ведь у нас в Советском Союзе, как в новейшей России, не знаю, но обычно все, что было связано с ядерными исследованиями, было как-то очень сильно засекречено. А здесь нет, действительно, доступ самой широкой публики.

В. САВРИН: Совершенно верно, это связано с тем, что ЦЕРН, европейская организация ядерных исследований, была создана в 54 году именно в противовес тому атомному проекту, который развивался и у нас в стране, и в США, тогда прошли испытания водородных бомб. А ученые поставили себе целью создать такую организацию, которая была бы абсолютно открыта и занималась только фундаментальными исследованиями строения вещества, строения и происхождения вселенной. Отсюда пошло то, что все открыто. В отличие, скажем, от запуска спутников или тем более выхода космонавтов на орбиту, здесь все открыто, все заранее известно, все освещается, на самом деле. А там мы узнавали о запуске, скажем, космонавта уже после того, как он приземлился.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: В отличие от Марины, я к физике вообще никакого отношения никогда не имел и не имею.

М. КОРОЛЕВА: Ты что имеешь в виду?

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Твое темное физическое прошлое.

М. КОРОЛЕВА: Да, мы тут с Виктором Ивановичем как раз поговорили о том, что первая запись в моей трудовой книжке как раз, да, это как раз лаборант в НИИ ядерной физики, еще до поступления в университет.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Так вот, в моем далеком от науки понимании ядерная физика – это, действительно, что, это бомбы, это добыча тепла, добыча энергии. Причем здесь этот коллайдер, причем здесь исследование вселенной, проецирование большого взрыва и т.д.?

В. САВРИН: Дело в том, что мы занимаемся и ЦЕРН тоже не ядерной физикой, хотя это входит в область ядерной физики, а физикой частиц, физикой элементарных частиц или по-другому называется физикой высоких энергий. Она изучает природу на субъядерном уровне, т.е. гораздо глубже, чем само ядро, потому что мы знаем, что ядра состоят из протонов и нейтронов. Далее, протоны и нейтроны состоят из кварков и глюонов, уже на этом уровне кварков и глюонов мы изучаем природу и строение вещества и силы, которые там действуют на коллайдерах такого типа.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Но электроны, кварки – это я еще помню из курсов начальной школы.

М. КОРОЛЕВА: А что касается глюонов, красиво, но малопонятно.

В. САВРИН: Это вполне понятно, потому что если в протоне есть кварки, то они должны чем-то удерживаться и взаимодействовать между собой, это как раз глюоны, это слово происходит от слова «клей», они склеивают кварки в протоне.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Подождите, я сейчас ваш глубоко научный диспут двух физиков немножко буду прерывать простыми вопросами. Что такое Большой адронный коллайдер?

В. САВРИН: Большой адронный коллайдер – это ускоритель заряженных частиц.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Ускорителей много, они же у нас в стране есть, ускорители, в любой ядерной державе.

В. САВРИН: Безусловно, конечно, ускорителей много, уже много поколений ускорителей были в том же ЦЕРНе, скажем, и в России.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Тогда чем этот отличается от всех других?

В. САВРИН: Этот ускоритель, этот коллайдер отличается тем, что его энергии будет во много раз больше, чем энергии предыдущих коллайдеров. Это грандиозный успех.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Т.е. только мощностью?

В. САВРИН: Мощностью и еще есть такая характеристика – интенсивность или светимость, по-другому говоря, это тоже важная характеристика, она будет очень высокой в этом коллайдере.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Для чего этот тоннель прорыли под окрестностями Женевы?

В. САВРИН: Его прорыли для того, чтобы в нем разместить коллайдер. Причем в нем это будет уже Большой адронный коллайдер, будет вторым коллайдером. До этого в этом же тоннеле работал коллайдер, который назывался Большим электрон-позитронным коллайдером LEP, он 15 лет проработал, закончил и решил свои задачи, после этого начали строить новый коллайдер.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Чем, исходя из поставленных задач, этот коллайдер отличается от предшественников?

В. САВРИН: Отличается очень существенно, скажем, от предыдущего в том же тоннеле коллайдера.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Дело не только ведь в мощности, мощность – это инструмент, как я понимаю, в данном случае.

В. САВРИН: В какой-то степени, да, чем больше энергия, тем глубже мы проникаем в материю и можем изучать более малые расстояния, скажем, в строении материи, так вот, предыдущий коллайдер, он был электрон-позитронный, там сталкивались два пучка, один из которых электроны, другой – позитроны. Задачи там несколько другие, и он существенно, эти задачи существенно отличаются от тех, которые будут изучаться на новом коллайдере. В Большом адронном коллайдере сталкиваются два пучка протонов, в этом большая разница, протоны – это протяженные объекты, при их столкновении рождается много всего. Трудно выделить оттуда, что нам полезно, что не полезно, что дает полезную информацию и что нет. В электрон-позитронных, поскольку электрон-позитронные точечные, как мы говорим, частицы, без структурные, у них нет структуры, эксперимент более чистый получается. Это с одной стороны. С другой стороны, разница в энергии, тот коллайдер, электрон-позитронный, там энергия была всего 100 тэв, это в 70 раз меньше, каждого пучка меньше, чем будет на Большом адронном коллайдере.

М. КОРОЛЕВА: Кстати, Виктор Иванович, нас здесь многие спрашивают про слово «адронный», расшифруйте это слово, что это, откуда оно?

В. САВРИН: Слово греческого происхождения, оно означает по смыслу, это не буквальный перевод, а «сильный», «твердый». Название это было присвоено некому семейству частиц, куда входят протоны, в частности, нейтроны известные, а также очень много других частиц, которые, как мы говорим, сильно взаимодействуют друг с другом, т.е. это ядерное взаимодействие. Это взаимодействия, с помощью которых нейтроны и протоны взаимодействуют внутри ядра. Поэтому сильное взаимодействие, отсюда и название адронный.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Я напомню, что у нас в гостях сегодня Виктор Саврин, замдиректора НИИ ядерной физики МГУ. Тема, я понимаю, важнейшая научная, но есть и общественный аспект, тревоги, ожидание неизвестно чего, конца света, что появится под Швейцарии, родится в результате черная дыра, которая, в итоге, всю нашу планету засосет.

М. КОРОЛЕВА: Или какие-то ее части, по меньшей мере, Европу.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: С одной стороны, нас здесь просят, присылают смс-ки, +7 985 970 4545, не обсуждать эту чепуху с концом света. Но, с другой, например, пишут нам – первый раз коллайдер запустили или пробовали запускать, 7 августа, а на следующий день началась война с Грузией. Что будет теперь? Вообще, насколько эти все опасения хоть какую-то основу под собой имеют?

В. САВРИН: Я должен сказать, что никакой основы не имеют.

М. КОРОЛЕВА: Т.е. это ерунда, что ли?

В. САВРИН: Все это мистика. Более-менее понятно, откуда она происходит. Если не говорить, может быть, о специальных акциях, которые могут быть направлены на распространение таких вещей, то происходит это того, что, естественно, население и народ в основе своей, не считая физиков, не чувствуют разницы между макромиром и микромиром. Это совершенно разные вещи, хотя в результате они взаимосвязаны. Но масштабы временные, пространственные, энергетические абсолютно разные, это в миллиарды, миллиарды раз различаются между собой. И когда люди услышали, что на коллайдере будут искать миничерные дыры, в их сознании это название тут же связалось с черными дырами, которые существуют во вселенной, даже в нашей галактике. Но это масштабы совершенно другие и совсем другие механизмы, которые им управляют.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Т.е., в данном случае, только маленькая черная дырочка, что ли?

В. САВРИН: Маленькая черная дырочка, которая живет миллиардные доли секунды или даже меньше. Т.е. она тут же испаряется. Но пока это не факт, что они вообще там будут. Пока это лишь решение неких уравнений, которые были решены математиками и физиками-теоретиками, мы знаем, что многие решения, их может быть тысячи, одних и тех же уравнений, никакого отношения к природе не имеют.

М. КОРОЛЕВА: С другой стороны, Виктор Иванович, вы сами сказали, что при столкновении этих пучков протонов образуется много всего, еще до конца неизвестно, что именно. Насколько предсказуемы результаты этого эксперимента?

В. САВРИН: Я думаю, что они вполне предсказуемы по той причине, что космические лучи, которые бомбардируют нашу Землю и атмосферу, имеют гораздо больше энергии, чем на Большом адронном коллайдере. При этом Земля облучается этими космическими лучами несколько миллиардов лет. Если бы какие-то объекты опасные существовали, как черные дыры, то мы бы давно это почувствовали. Кто-то подсчитал, буквально на днях в преддверии всех этих событий, что, на самом деле, Земля испытала на себе сотни миллионов экспериментов, которые будут проводиться на Большом адронном коллайдере. Т.е. уже на Земле эти эксперименты проведены в таком объеме, ничего не было замечено, я уж не говорю о глобальных катастрофах, но и, в принципе, пока ничего не наблюдалось.

М. КОРОЛЕВА: Вы ведь там были в Швейцарии не раз?

В. САВРИН: Я довольно часто там бываю.

М. КОРОЛЕВА: Вы курируете этот проект, как вы сказали?

В. САВРИН: В какой-то степени координирую.

М. КОРОЛЕВА: С российской стороны. Как это выглядит? Можете в общих словах рассказать?

В. САВРИН: Большой адронный коллайдер как выглядит? Тоннель 27 км.

М. КОРОЛЕВА: Как тоннель в метро?

В. САВРИН: Типа как в метро, я хотел сказать, кольцевую линию себе представьте, она, правда, по-моему, 18 км, это 27 км. Дальше, внутри этого тоннеля расположен самоускоритель, он представляет из себя трубу, скажем, по форме, примерно метр или даже поменьше в диаметре, которая начинена всякими необходимыми для разгона пучков приборами. Очень просто устроен, есть три составные части ускорителя, если говорить простым языком. Во-первых, нужны ускоряющие станции, но это клистроны, это радиофизика, электромагнитное поле разгоняет заряженные частицы, это, по-моему, всем школьникам даже понятно, чтобы разогнать частицу, ее нужно поместить в электрическое поле, и она приобретает ускорение и затем скорость.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Сейчас Виктор Иванович на меня смотрит как на школьника, но, честно говоря…

М. КОРОЛЕВА: Чувствуешь себя на уроке физики.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: …я этот урок прогулял.

М. КОРОЛЕВА: Заодно узнаем.

В. САВРИН: Вторая составная часть – это магниты дипольные, которые необходимы для того, чтобы отклонять этот пучок частиц, поскольку он должен по окружности, если его не отклонять, он полетит прямо. Эти дипольные магниты отклоняют, в результате, пучок протона движется по окружности. Третья часть – это фокусирующие магниты, которые необходимы, чтобы пучок был нужных параметров, очень маленький, очень тонкий, потому что протоны, опять же, обращаясь к школьной программе, это положительно заряженные частицы, а, как известно, одноименные заряды, вы это помните, отталкиваются.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Я киваю головой.

В. САВРИН: И если этот пучок все время не контролировать и не пытаться сфокусировать, то они просто разлетятся в разные стороны и сядут на стенки тех вакуумных камер, где эти протоны летят.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Кто и когда решил построить Большой адронный коллайдер, было ли какое-то решение правительства Швейцарии, может быть, это Объединенные нации так решили?

В. САВРИН: ЦЕРН…

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Частная инициатива?

В. САВРИН: Нет, ЦЕРН, европейская организация ядерных исследований, это международная организация. Там не надо решения какого-то одного правительства. Основным руководящим органом ЦЕРНа является совет ЦЕРНа, где собраны представители всех стран-членов ЦЕРНа, это 20 стран сейчас. Они-то и решили построить этот ускоритель для проведения экспериментов будущего, так скажем. Но тут не надо это дело слишком буквально понимать. На самом деле, коллайдер менее мощный, не настолько уж, в семь раз всего, был еще раньше построен в США, до сих пор работает в Ферми, лаборатории близ Чикаго. Там энергия каждого пучка 1 тэв, а здесь 7 тэв, так что это не такая уж новость в смысле коллайдерной физики, но новость в смысле энергии, мы поднимаемся на какой-то более высокий уровень.

М. КОРОЛЕВА: Интересно, что о первом коллайдере, в общем, никто из нас особенно не слышал, вопросами, связанными с черными дырами, не задавался.

В. САВРИН: Это и удивительно, а он работает уже 15 или 20 лет, фактически там могли эти дыры тоже родиться.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: После сегодняшнего эксперимента наш вице-премьер, большой знаток науки Сергей Иванов сказал…

М. КОРОЛЕВА: И любитель науки.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Любитель, да, что Россия наряду с другими странами, участвовавшими в строительстве адронного коллайдера, будет пользоваться всеми результатами его работы. Вообще Сергей Борисович очень любит конкретные результаты научной деятельности. О чем может идти речь здесь?

В. САВРИН: Безусловно, когда начнутся эксперименты и столкновения в детекторах, это, мы надеемся, к концу года уже начнется, пойдут данные о тех процессах, которые происходят при столкновении протонов. Эти данные будут накапливаться и обрабатываться физиками, это несколько тысяч физиков, порядка 50 стран, для того, чтобы получить нужные, интересные для нас результаты, вообще для познания природы из этих данных. Данных будет очень много, но все коллаборации, во-первых, там есть четыре коллаборации, четыре разных эксперимента, в каждой коллаборации все участники будут иметь доступ к тем данным, которые будут получены на каждом детекторе. Но при этом, конечно, каждые группы, в том числе, и российские группы, будут заниматься задачами вполне определенными и конкретными, потому что задач очень много. Будут изучать именно те процессы, которые они способны сделать, некое распределение, разделение труда между физиками.

М. КОРОЛЕВА: Сергей Иванов упомянул, что там работает около 800 российских ученых, это, действительно, цифра, близкая к истине?

В. САВРИН: Да, это примерно так, мы это анализировали, трудно назвать точную цифру, но российских физиков, которые непосредственно и постоянно связаны с этим проектом, это порядка 700-800, цифра, близкая к этому. Хотя есть еще другой контингент, который также как-то участвует в этом, но в меньшей степени.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: А эти ученые, они там в личном качестве, они делегированы нашими научными институтами?

М. КОРОЛЕВА: Это командировка, да?

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Что это?

В. САВРИН: Тут надо сказать, что, в принципе, есть соглашение межправительственное, т.е. между нашим правительством, оно еще было и в Советском Союзе, и потом было заново заключено, когда Россия стала самостоятельной. В рамках этого соглашения работают наши институты, следовательно, физики, которые являются сотрудниками этих институтов. Более того, если говорить о Большом адронном коллайдере, то в 96 г. был подписан, опять же, на правительственном уровне протокол об участии российских физиков в этом проекте, Большой адронный коллайдер. Поэтому все физики, которые участвуют, они делегированы от лица институтов в рамках этих соглашений.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: А кто им платит, нашим ученым, работающим там под Женевой?

В. САВРИН: Нашим ученым, которые там работают, причем надо сказать, что это 700 человек, не то, что они там все время постоянно находятся, пожалуй, в каждый данный момент находится порядка 200 человек. Они меняются, потому что люди приезжают на сроки от одной недели, до нескольких месяце, в зависимости от задач, которые перед ними ставят. Платит им российское правительство, специальное постановление было, как говорится, выплатить содержание во время пребывания там. Идет это все через федеральное агентство по науке и инновациям, которое при министерстве образования и науки.

М. КОРОЛЕВА: Виктор Иванович, а не было ли таких разговоров о том, что Россия, которая сейчас поднимается у нас с колен, много разговоров о том, что науке должно уделяться больше внимания, что Россия могла бы у себя на своей территории, на своей большой территории, не такой, как Швейцария, построить свой Большой адронный коллайдер.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Не 27 км, а 270, кстати, тут Андрей как раз из Москвы спрашивает, а что у нас было вырыто в советские времена под Протвино?

М. КОРОЛЕВА: Протвино, да.

В. САВРИН: Я об этом вам расскажу, я хотел, на самом деле, рассказать, потому что это очень интересно. На самом деле, еще в советские времена, в конце 70-х гг., в России был создан проект коллайдера, протон-антипротонного, это не имеет значения, на энергию 3 тэва для каждого пучка. Этот коллайдер, он назывался ускорительно-накопительным комплексом, действительно, должен был быть построен в Протвино, где работает ускоритель на 70 гэв до сих пор, который был крупнейшим в мире в 67 г., когда его запустили, в течение нескольких лет ни в Америке, ни в Европе не было такого ускорителя. Так вот, тот коллайдер, ускорительно-накопительный комплекс, проект его был создан, его завершение, его начали строить, прорыли тоннель, 21 км, почти такой же, как в ЦЕРНе, но потом экономическая ситуация изменилась. Средств на то, чтобы достроить его, не осталось. Что здесь интересно отметить, что если бы наш проект был осуществлен, то никакой необходимости в сооружении Большого адронного коллайдера не было бы, потому что…

М. КОРОЛЕВА: Так что же, просто закопали, что ли?

В. САВРИН: Да, стоит тоннель. Закопать его нельзя, потому что это экологически опасно, примерно 80-90 миллионов руб. ежегодно государством выделяется на поддержание его, откачка воды, охрана, я не знаю, стенки укреплять надо, до сих пор это так без использования на сегодняшний день стоит.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Все, у нас осталась одна минута, в завершение две смс-ки от наших слушателей. Первая от Виктора из Вологды, наверное, не требует каких-то комментариев. А, может быть, пишет он, все уже скукожилось, мы уже в черной дыре, кто там был, кто расскажет, как там на самом деле? Мы не в черной дыре, нет?

В. САВРИН: Нет, не в черной. Более того, я имею постоянную связь, сегодня, в том числе…

М. КОРОЛЕВА: Т.е. люди есть.

В. САВРИН: …с моими коллегами из ЦЕРН, которые находятся…

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Вдруг в черной дыре тоже жизнь возможна. И последнее, Алексей пишет – уверен, что по получении новых данных и открытий неизвестного станет только больше, каков же смысл? Я думаю, Алексей, что над вашим вопросом задумывались и Улугбек, и Галилей, и Ньютон, и ответ продолжают искать нынешние ученые.

В. САВРИН: Совершенно верно.

М. КОРОЛЕВА: Виктор Иванович Саврин, замдиректора НИИ ядерной физики МГУ, был у нас в прямом эфире. Спасибо.

В. ВАРФОЛОМЕЕВ: Спасибо огромное, это было очень интересно.

В. САВРИН: Спасибо вам.

Перед запуском Большого адронного коллайдера многие опасались, что при его работе образуется антиматерия, которая уничтожит материю обычную. Вскоре после старта коллайдер сломался, и пока он на ремонте, Земля в безопасности. Но некоторые ученые не оставляют попытки получить антиматерию у себя в лаборатории и даже добиваются некоторых успехов. Например, в ноябре 2008 года физики из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса заявили о том, что им удалось разработать технологию получения большого количества антивещества.

Вместо того чтобы испугаться, остальные физики, скорее всего, обрадуются новому способу получения смертоносной субстанции. Так стоит ли бояться антипода материи, и зачем физики так упорно стремятся получить его?

Почти так же, но наоборот

Все началось в 1928 году, когда британский физик Поль Дирак в результате теоретических рассуждений пришел к выводу, что у электрона – элементарной частицы с отрицательным электростатическим зарядом – должен быть положительно заряженный брат-близнец. В 1932 году существование положительно заряженного электрона было подтверждено экспериментально. Первая открытая частица антивещества получила название позитрон (реже употребляют термин антиэлектрон).

В 1955 году был открыт антипод протона – антипротон, и в конце концов физикам стало ясно, что каждой частице “обычного” вещества соответствует частица антивещества. Элементарные составляющие материи и антиматерии имеют практически одинаковые характеристики за исключением заряда. Нейтральные частицы и античастицы (например, нейтрон и антинейтрон), очевидно, нельзя отличить друг от друга по знаку заряда, однако они все же являются разными частицами. Нейтральные частицы состоят из кварков, а нейтральные античастицы – из антикварков.

Многие опасаются, что создание антивещества может угрожать безопасности планеты. Чтобы понять, обоснованы ли эти страхи, можно подсчитать, сколько антиматерии необходимо для создания бомбы, аналогичной той, которая разрушила Хиросиму. Ее мощность составляла 20 килотонн в тротиловом эквиваленте. При взрыве бомбы выделилось 20х4,2х1012 килоджоулей энергии. При взаимодействии одного грамма вещества с одним граммом антивещества выделяется 1,8х1014 Джоулей. В тротиловом эквиваленте это составляет 42,8 килотонн. То есть, для создания бомбы, разрушившей Хиросиму, необходимо всего полграмма антиматерии. С той скоростью, с которой ученые сейчас получают антивещество, для синтеза этого количества необходимо около двух миллиардов лет.

Еще один способ понять, имеем ли мы дело с частицами вещества или антивещества – это привести их в соприкосновение. Если они принадлежат к одному типу материи, то ничего особенного не произойдет. А вот если некоторые из частиц являются частицами, а другие – античастицами, то при контакте все они исчезнут с выделением большого количества энергии. Точнее, не большого, а ровно такого, какое предсказывает уравнение Эйнштейна E=mc2.

Эта особенность антивещества сильно затрудняет его получение и хранение. Тем не менее, в 1995 году специалистам из Европейского центра ядерных исследований (CERN) удалось создать антиводород. Атомы “обычного” водорода состоят из одного протона и одного электрона. Это самые простые из существующих атомов. Атом антиводорода состоит из отрицательно заряженного антипротона, вокруг которого вращается положительно заряженный позитрон. Сталкивая антипротоны с атомами ксенона в течение трех недель, физикам удалось получить девять атомов антиводорода, каждый из которых просуществовал около сорока миллиардных долей секунды, после чего аннигилировал (разрушился), столкнувшись с “обычными” атомами.

В 2002 году две группы ученых получили тысячи атомов антиводорода, “стравливая” позитроны и антипротоны, удерживаемые магнитными ловушками. Еще позже физики научились производить миллионы антиатомов. Каким бы огромным ни было число миллион, миллион атомов антиводорода – это очень-очень мало. Скажем, чтобы надуть обычный воздушный шарик антиводородом, необходимо десять миллионов триллионов таких антиатомов (один с 19 нулями).

Физики из Ливерморской национальной лаборатории под руководством Хуэй Чен (Hui Chen) разработали технологию получения сотен миллиардов античастиц. Правда, они создавали позитроны, а не целые атомы, но все равно увеличение числа получаемых античастиц на несколько порядков (а именно это утверждают авторы исследования) – это пусть маленький, но все же шаг вперед. Источником позитронов служили золотые пластины, на которые воздействовали лазерным лучом.

Коротокоимпульсный лазер высокой интенсивности испарял атомы золота и ионизировал их. В образовавшемся облаке плазмы ускоренные электроны сталкивались с ядрами золота. При этом образовывалось множество частиц, в том числе, позитроны.

Методы выбивания античастиц из металлических мишеней существуют давно. Новизна данной технологии заключается в использовании золотых пластин толщиной около миллиметра и применении короткоимпульсного лазера. Обычно ученые используют металлические мишени толщиной с лист бумаги, однако более толстые пластины, по словам исследователей, которые сначала смоделировали будущий эксперимент на компьютере, “дают” больше позитронов. Короткоимпульсный мощный лазер позволяет сконцентрировать энергию не только в пространстве, но и во времени.

Чен и коллеги фиксировали образование позитронов с помощью обычного детектора электронов, настроенного на регистрацию частиц с другим знаком заряда. Согласно оценкам ученых, всего во время их эксперимента “родилось” более ста миллиардов позитронов. Если результаты физиков подтвердятся, то новая технология действительно позволяет получать намного больше античастиц, чем предыдущие аналоги.

Все пропало

Зачем физики тратят столько усилий для получения этой непонятной антиматерии? Как это ни странно, но одной из причин является ее отсутствие в окружающем нас мире. Антивещества почти нет не только на Земле или в Солнечной системе, но также и на далеких звездах. Этот факт не дает покоя физикам, так как согласно существующим теориям, во время Большого Взрыва должно было образоваться примерно поровну частиц материи и антиматерии.

Однако это означает, что читатель сейчас не может смотреть в монитор, так как ни читателя, ни монитора не должно существовать. Все антивещество должно было бы прореагировать со всем веществом, при этом выделилось бы огромное количество энергии, но число образовавшихся частиц было бы недостаточным для создания галактик, звезд, планет и людей.

Означает ли присутствие читателя перед монитором, что во время Большого Взрыва образовывалось преимущественно вещество, а не антивещество? Вероятно, нет. В настоящее время ученые придерживаются мнения, что в окружающей нас Вселенной материи значительно больше, чем антиматерии по причине того, что законы физики для них не совсем одинаковы. При высоких энергиях частицы как вещества, так и антивещества “любят” превращаться друг в друга. Кварки могут превращаться в позитроны, а антикварки в электроны и наоборот (на самом деле, все несколько сложнее, и, например, электроны или позитроны не прямо образуются из кварков, а испускаются при взаимодействии кварков или антикварков). Неравноценность физических законов для материи и антиматерии проявляется в том, что в молодой Вселенной преимущественно происходили процессы превращения позитронов в кварки, а не электронов в антикварки. Однако для окончательного принятия этой теории не хватает экспериментальных доказательств, и именно поэтому физики стремятся получить антиматерию в своих лабораториях.

Помимо желания узнать, как развивались события вскоре после Большого Взрыва и куда подевалась вся антиматерия, исследователям просто интересно сталкивать между собой частицы и античастицы. Дело в том, что при их аннигиляции не только выделяется энергия, но также происходит образование некоторых новых частиц (так как масса и энергия неразрывно связаны между собой через уже упоминавшееся уравнение Эйнштейна). Физики очень любят изучать новые частицы, и их любопытству мы обязаны строительством ускорителей, в которых частицы сталкиваются друг с другом на огромной скорости. Будем надеяться, что кризис не помешает ремонту самого большого из них, и у физиков вновь появится их любимая игрушка.

lenta.ru