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

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

Рис. 1. Схематичное изображение различных вариантов рождения мюонов (вид вдоль оси пучка). Серый круг — вакуумная труба, синие окружности — первые несколько слоев вершинного детектора, регистрирующего место прохождения частиц (показаны красными точками). Красный кружок в центре — место столкновение протонов, зеленые дуги — родившиеся мюоны, серые линии — остальные частицы.

a) типичная картина рождения мюонов при распаде короткоживущих частиц, например, Z-бозона.

b) рождение мюонов в распадах B-мезонов, которые успевают отлететь от оси на несколько миллиметров.

c) типичный вид аномальных событий, зарегистрированных детектором CDF. Некоторые из мюонов рождаются снаружи вакуумной трубы, поэтому их не регистрируют самые внутренние слои детектора. Часто мюоны рождаются сразу по несколько штук с каждой стороны.

Прежде чем приступать к подробному рассказу, стоит во избежание недоразумения подчеркнуть, что описываемое открытие сделано не на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе, а на американском протон-антипротонном коллайдере Тэватрон. Именно он остается пока самым мощным протонным коллайдером. Большой адронный коллайдер сейчас ожидает починки и приступит к работе не ранее весны 2009 года.

Вкратце: что же было обнаружено

31 октября в архиве электронных препринтов появилась статья коллаборации CDF, работающей на протон-антипротонном ускорителе Тэватрон, с заголовком «Изучение многомюонных событий в протон-антипротонных столкновениях с энергией 1,96 ТэВ». В этой статье говорится, что в ходе работы коллайдера было зарегистрировано много событий, обладающих очень необычными свойствами.

Главным «действующим лицом» в этих событиях были мюоны — элементарные частицы из класса лептонов, к которому относится также и электрон. Лептоны отличаются тем, что они не чувствуют сильное ядерное взаимодействие, а взаимодействуют лишь через слабое или электромагнитное. Отсюда возникает характерная особенность мюонов — они довольно «неохотно» взаимодействуют с другими частицами. (К тому же мюоны в 200 раз тяжелее электронов, поэтому они плохо «сдвигаются» с места под действием электромагнитных сил, и из-за этого они очень мало ионизуют вещество, когда летят сквозь него; электроны же очень легкие, они электромагнитно взаимодействуют намного охотнее и быстро теряют энергию при движении сквозь среду, хотя заряд у мюона и электрона одинаков.) Поэтому мюоны способны пролететь сквозь многие метры вещества, тогда как электроны, протоны и другие частицы уже полностью поглощаются. И поэтому процессы, в результате которых рождается много мюонов, выглядят чрезвычайно странно. Ведь мюоны не могут просто так расплодиться, как например пи-мезоны в протонных столкновениях. Можно сказать, что у каждого мюона должна быть своя «причина» для рождения.

В обнаруженных коллаборацией CDF аномальных событиях как раз рождалось несколько мюонов. И странностей там было несколько. Прежде всего, один из зарегистрированных мюонов рождался не вблизи оси столкновения протонов, как это происходит обычно, а далеко от нее, иногда даже снаружи вакуумной трубы, по которой летают протонные сгустки. Такое могло бы произойти, если бы в протонных столкновениях рождалась нестабильная частица, которая пролетала несколько сантиметров и распадалась, породив мюон. Проблема только в том, что подходящая частица физикам неизвестна. Кроме того, часто такие «далекие» мюоны рождались не одиночными, а сразу по несколько штук. Получалось нечто типа «мюонной струи» — явление, совершенно невероятное с точки зрения Стандартной модели.

После тщательной проверки всех известных источников рождения мюонов и учета всех погрешностей экспериментаторы заявили, что обнаруженные события не могут быть объяснены известными им процессами. Конечно, скептик на это может возразить, что, скорее всего, тут проявился какой-то неучтенный артефакт сложнейшей аппаратуры или обработки данных. Но если причиной аномальных событий действительно являются какие-то новые частицы, то они будут гарантированно обладать совершенно нестандартными свойствами. Их обнаружение ознаменует собой открытие новой грани устройства нашего мира.

Как физики пришли к этому исследованию

Разворачивающийся на наших глазах настоящий «научный детектив» начался довольно давно, хотя тогда физики, конечно, не подозревали, к чему это их в конце концов приведет.

Среди всевозможных сильновзаимодействующих частиц (адронов), которые рождаются в столкновении протонов на адронных коллайдерах, физиков особенно интересуют B-мезоны. Одна из причин, почему они интересны, заключается в том, что их рождение и распад можно вычислить теоретически с хорошей точностью, поскольку эффекты адронизации не так сильно портят картину, как в случае легких мезонов.

Теоретики уже давно сосчитали сечение рождения этих мезонов. Однако когда экспериментаторы его измерили на разных коллайдерах, у них получилось значение в несколько раз больше теоретически предсказанного. Пример того, как обстояли дела по состоянию на 2003 год, см. на страничке Текущие открытия в ФЭЧ: b-проблема и в новости Тайна B-мезонов (там, правда, описываются результаты, полученные не на Тэватроне, а на электрон-протонном коллайдере HERA).

С тех пор прошло несколько лет. С одной стороны, теоретики уточнили свои расчеты. С другой стороны, экспериментаторы научились измерять это сечение двумя способами, которые различаются методом регистрации B-мезонов. Будучи короткоживущими частицами, эти мезоны пролетают от точки рождения не более нескольких миллиметров и распадаются, не достигнув детектора (см. рис. 1b). Распасться они могут как на несколько легких адронов, так и на адрон и мюон (плюс нейтрино, которое улетает, не оставляя следа в детекторе). Поскольку вероятности того или иного варианта («канала», как говорят физики) распада B-мезонов хорошо известны из других экспериментов, то, регистрируя на Тэватроне B-мезоны как через один, так и через другой канал распада, можно потом восстановить одну и ту же исходную величину — сечение рождения B-мезонов. Но тут-то две методики измерения сечения и не сходились. Если новые измерения, основанные на адронных распадах B-мезонов, уже согласовывались с теоретическими расчетами, то измерения через регистрацию мюонов по-прежнему сильно отличались от них. Таким образом, вместо несогласия теории с экспериментом проблема превратилась в несостыковку двух разных методик измерения сечения рождения B-мезонов.

В прошлом году коллаборация CDF повторила анализ процесса рождения B-мезонов через детектирование мюонов, использовав более совершенные методы обработки данных. На этот раз результат прекрасно сошелся как с теоретическими расчетами, так и с измерениями через адронные распады B-мезонов. Итак, загадка решена! Для полного счастья оставалось только понять, почему предыдущие измерения давали завышенные результаты.

Именно с этой целью и было предпринято новое исследование, результаты которого оказались неожиданными даже для самих экспериментаторов.

Методика и результаты исследования

Анализ 2007 года отличался от более раннего тем, что в нём учитывалось, откуда именно вылетают мюоны. Критерий отбора был простой: мюоны должны были обязательно пройти через два самых внутренних слоя детектора, то есть должны были вылетать из вакуумной трубы (см. рис. 1). Поскольку B-мезоны (а также другие короткоживущие частицы) до распада проходят от силы несколько миллиметров, а радиус трубы составлял целых 1,5 см, этот выбор был совершенно естественным. И вот теперь выяснилось, что этот критерий полностью отсекает события, в которых хотя бы один мюон рождается снаружи вакуумной трубы (см. рис. 1c). И таких событий набралось немало — свыше 150 тысяч при всей статистике в 740 тысяч событий.

Это само по себе поразительная вещь. Дело в том, что если след какой-то частицы не пересекает ось протонных столкновений (то есть частица рождается в стороне от «главных событий»), то это значит, что сначала родилась какая-то другая метастабильная частица, которая успела отлететь от места рождения и уже там распалась. Именно так, например, физики выискивают B-мезоны (см. опять же рис. 1b). Однако частиц, способных пролететь заметную дистанцию до распада (хотя бы миллиметр), очень немного. Проверив их все, физики выяснили, что мюоны ну никак не могли рождаться дальше нескольких миллиметров от оси пучка! Однако экспериментальные данные неумолимо говорят об обратном — иногда мюоны рождались в нескольких сантиметрах от оси.

Рис. 2. Распределение по прицельному параметру мюонов. Черными точками показаны аномальные события, красной гистограммой — обычные события, вызванные рождением и распадом известных частиц. Изображение из обсуждаемой статьи

Например, на рис. 2 показано распределение мюонов по прицельному параметру. Прицельный параметр — это кратчайшее расстояние от траектории частицы до оси пучка. Определить его несложно — когда заряженная частица пролетает концентрические слои детектора, она оставляет в каждом из них ионизационный след (см. рис. 1). По этим точкам можно восстановить траекторию частицы, продолжить ее назад и вычислить минимальное расстояние до оси.

Тут можно подвести промежуточный итог. В старых данных рождения B-мезонов через мюонный канал распада присутствовало большое число «неправильных» событий. Они гарантированно не являются результатом рождения и распада B-мезонов, но долгое время физики этого не понимали. А в анализе 2007 года от этих аномальных событий избавились, и тогда всё стало на свои места.

А вот теперь начинается самое интересное. Как только физики осознали, что эти аномальные события не могут быть результатом рождения и распада никаких из известных частиц, они принялись за тщательное их изучение.

Прежде всего, они подметили еще одну их странность, взглянув на заряд мюонов, вылетающих в противоположные стороны (на сленге физиков-экспериментаторов антимюоны часто тоже называются мюонами, но только с положительным зарядом). Для «нормальных» процессов мюоны, вылетающие в противоположных направлениях, обычно имеют противоположные знаки (то есть пары μ⁺μ^– рождаются чаще, чем μ⁺μ⁺ или μ^–μ^–). А для аномальных событий никакого предпочтения не обнаружилось.

Дальше — больше. Изучая, какие еще частицы меньшей энергии сопровождали эти далекие мюонные пары, экспериментаторы выяснили совершенно неожиданную вещь — часто мюоны (на каждой стороне) рождались не поодиночке, а сразу по несколько штук, вплоть до восьми (см. рис. 1c)! Причем положительные и отрицательные мюоны появлялись в самых разнообразных комбинациях, без какого-то четкого предпочтения. И последний штрих — эти мюоны вылетали не в произвольном направлении, а примерно вдоль направления исходного мюона. Иными словами, они образовывали настоящую мюонную струю — явление, совершенно неслыханное для Стандартной модели!

Возможные причины

Артефакт экспериментальной установки?

Сам собой напрашивается вывод, что в этом эксперименте открыта какая-то новая частица. Однако стоит напомнить, что когда экспериментатор видит в своей установке какое-то странное явление, он первым делом проверяет, не дала ли сбой его установка, не является ли причиной явления какой-то неизвестный ранее артефакт, неучтенная систематическая погрешность. И только после того, как будет проверено всё, что можно, и не будет найдена причина, экспериментатор осторожно говорит, что его установка действительно обнаружила новое явление.

Так и поступили члены коллаборации CDF. Прежде чем опубликовать результат, они провели большое число разнообразных проверок и моделирований, в которых пытались описать аномальные события уже известными явлениями. Они учли все, какие только возможно, процессы, приводящие к рождению мюонов с наблюдаемыми параметрами, а также перебрали все известные им источники погрешностей или ошибок самого детектора (то есть проверялась возможность, что это были обычные события, которые детектор в силу инструментальных ошибок «увидел» как мюонные и приписал им необычные свойства). Этот анализ включал, например, такие возможности:

Мюоны могли родиться в распаде относительно долгоживущих частиц, например K- или π-мезонов.

Это могли быть заряженные π-мезоны, которые детектор «перепутал» с мюонами.

Мюон из космических лучей, случайно пролетевший сквозь детектор как раз в момент столкновения двух сгустков, мог быть ошибочно интерпретирован детектором как два мюона, родившиеся в столкновении и вылетевшие в противоположных направлениях.

Незаметная долгоживущая частица могла при пролете сквозь детектор столкнуться с ядром какого-нибудь атома вещества детектора и породить мюон.

Анализ показал, что да, за счет таких «ложных срабатываний» детектор мог сгенерировать довольно много аномальных событий, но все их отнести на этот счет никак не получалось. Кроме того, распределение по прицельным параметрам было бы совсем иное. И наконец, в этих событиях никак не могли рождаться мюонные струи. Именно на основании этого анализа авторы заявили: при текущем уровне знаний как об элементарных частицах, так и о самом детекторе они не могут объяснить происхождение этих событий.

Новая частица?

Если же предположить, что мы здесь видим рождение и распад каких-то новых частиц, то эти частицы должны обладать удивительными свойствами.

Во-первых, они не могут быть слишком тяжелыми. Точного ограничения на их массу экспериментаторы пока не дали (возможно, оно появится в последующих публикациях), но судя по представленным данным, масса должна быть в районе от нескольких до нескольких десятков ГэВ.

Во-вторых, это сразу же наводит на мысль, что новая частица не может быть чем-то стандартным (скажем, еще одним кварком), потому что в этом случае новая частица давно проявилась бы в предыдущих экспериментах.

В-третьих, эта частица должна распадаться за счет либо слабого, либо какого-то совсем нового типа взаимодействий. На это указывает большая дистанция, которую частица пролетает до распада, а значит, довольно большое среднее время жизни.

В-четвертых, скорее всего тут должна проявляться не одна, а сразу несколько новых частиц. Действительно, трудно представить, чтобы многомюонный распад произошел за один прием. Более вероятно, что здесь наблюдается «каскадный» распад — когда одна новая частица распадается на другую полегче и испускает мюон, та в свою очередь распадается дальше, тоже с испусканием мюона, и так далее. Такие цепочки распадов возможны в ряде теорий, например в суперсимметричных теориях (см. рис. 3).

Рис. 3. Типичный каскадный распад новых частиц в суперсимметричных теориях. Заметьте, что в ходе распада испускается положительный и отрицательный лептон l⁺ и l^–. Более длинные цепочки могли бы в принципе породить многомюонные события. Изображение с сайта physics.gla.ac.uk

Тут самое время упомянуть теоретическую статью LHC Signals for a SuperUnified Theory of Dark Matter, появившуюся в архиве электронных препринтов всего три недели назад. В ней предлагается новая модель темной материи, основанная на специально построенной разновидности суперсимметричных теорий. Вообще-то, авторы той работы старались описать новые астрофизические данные, например нашумевшие результаты спутника PAMELA. Однако попутно они выяснили, что в их теории новые частицы могут распадаться и с образованием большого числа электронов и мюонов — фактически, они предсказали лептонные струи.

Является ли это совпадением или же тут имела место утечка информации — сказать трудно. Питер Войт, известный своим блогом Not Even Wrong, утверждает, что из-за плохо сконфигурированного сервера коллаборации CDF поисковик Google проиндексировал предварительные тексты статей по поводу этого открытия, датированные еще июлем этого года. Поэтому в течение некоторого времени все данные находились в свободном доступе. Однако один из авторов теоретической статьи клянется, что конструируя свою модель, он не имел ни малейшего представления о данных CDF. Второй автор спустя некоторое время тоже выступил с подробным описанием того, как они пришли к своей модели, и с негодованием отмел предположения, что он тайком подглядывал в данные CDF до их публикации.

Так или иначе, можно быть уверенным, что в ближайшие месяцы (начиная буквально со следующей недели) пойдет поток теоретических статей, в которых будет предлагаться то или иное объяснение обнаруженной аномалии. Однако намного более важными в этой ситуации будут дальнейшие экспериментальные данные. Прежде всего, сейчас абсолютно необходимы данные второго крупного эксперимента, работающего на Тэватроне, — DZero. Если в нём тоже видна такая же аномалия, значит она не является артефактом CDF, а представляет собой нечто реальное. Затем, полезно выяснить, не наблюдается ли подобный эффект в рождении электронов. Ну и, конечно, надо будет дождаться более подробного анализа CDF, ведь сейчас они представили лишь промежуточные результаты.

Игорь Иванов. Элементы

С точки зрения профессора, координатора участия российских институтов в создании и работе БАК Саврина Виктора:
Цель проекта БАК – чисто фундаментальная, и прикладных исследований и, тем более, коммерческих, специально проводиться не будет. Но поскольку требования к подобным установкам очень высокие, то и материалы, и электроника, и другие компоненты этих установок должны быть очень высокого – небывалого – уровня. И это влечет за собой развитие технологий, которые могут быть использованы и в других областях.

Сейчас бурно развиваются нанотехнологии – во всем мире. Прогресс там колоссальный, охвачены многие области хозяйства и жизнедеятельности человека. Но фундаментальные основы нанотехнологий были заложены сто лет назад, когда была создана квантовая теория. И тогда никто не помышлял, что мы придем к такому развитию нанотехнологий. Только теперь мы может превращать фундаментальные исследования в различные изделия, материалы, лако-красочные покрытия и так далее.

Через сколько лет – не знаю, но такие знания могут быть основой для, например, пикотехнологий и фемтотехнологий. Это по той же шкале: "нано" – от слова "десять в минус девятой степени", "пико" – "в минус двенадцатой", "фемто" – в минус пятнадцатой. Фемто – это те процессы, которые мы будем изучать на Большом адронном коллайдере.

В проекте БАК будет использована технология распределенных вычислений "Грид". Так как с каждого детектора коллайдера будет идти гигантский поток информации (общий поток информации с комплекса составит 700 мегабайт в секунду), нужна будет быстрая электроника для считывания и хранения этой информации, а также для ее обработки. Ни один супекомпьютер с этим объемом не справится, поэтому будет применена система распределенных вычислений Грид.

Для этого по всему земному шару уже установлены специальные вычислительные центры, которые предоставлены для доступа через персональный компьютер любому физику, участвующему в экспериментах. Эта система сама ищет, где есть свободный ресурс и соответствующее программное обеспечение для решения какой-то конкретной задачи.
Как раньше физики изобрели Интернет, а теперь им пользуются даже школьники, так, предполагается, будет использована и система Грид.

С точки зрения действительного академического советника Академии инженерных наук РФ Юрия Зайцева:
Строительство коллайдера началось в 2001 г. и обошлось примерно в 6 млрд долл. Россия финансировала как изготовление всех четырех детекторов – установок для исследований ядерных взаимодействий при сверхвысоких энергиях, так и сооружение самого ускорителя. Если говорить о детекторах, то российская доля в них составляет около  5% от общего финансирования, в ускорителях – примерно 3%.

В общей сложности на российские предприятия поступило  заказов от ЦЕРНа на 120 млн долл. В работах участвовали многие институты Российской академии наук, Росатома, Московский и Санкт-Петербургский  университеты, а также Федеральные ядерные центры, в частности Саров и Снежинск.

Как отметил один из первых руководителей ЦЕРНа Роже Кашмор, "мы не смогли бы сделать БАК без российских ученых". В то же время участие в проекте благотворно повлияло на российскую промышленность. Он сильно поддержал многие наши предприятия.

10 номинаций или наград дал ЦЕРН российским предприятиям за своевременное и качественное выполнении работ для БАКа.

Всего в проекте участвуют порядка 700 российских ученых. Сегодня  в Швейцарии одновременно находится в командировке около 200 физиков и других специалистов из России.
Некоторые специалисты полагают, что техника сооружения сверхмощных ускорителей  сегодня "подошла к своему пределу". Тем не менее, по мнению  российских физиков, следующим и еще более крупным ускорителем должен стать Международный линейный  коллайдер ILC. На его размещение претендует Объединенный институт ядерных исследований в Дубне (Россия).
Именно такие крупные проекты как LHC и ILC являются тем локомотивом, который тянет за собой науку и промышленность. Примеры тому – атомный и космический проекты. Они дали толчок многим научным направлениям и отраслям промышленности.

Тот же Большой адронный коллайдер стимулировал прорывы во многих строительных,  материаловедческих и информационных технологиях.  Приборы, которыми оснащен БАК, потребовали такой точности изготовления, что их создание было бы невозможным без применения новых прогрессивных технологий.

С точки зрения координатора по вычислительному комплексу Grid Вячеслава Ильина:
Прежде всего, это научные перспективы. Это уникальная возможность участия в самом передовом эксперименте начала XXI века. Кроме того, участие в этом международном проекте дает возможность освоить уникальные технологические приемы.  В начале 90-х годов именно появилась всемирная паутина. В конце 90-х в связи с созданием БАК предложили создать уникальную систему приема и обработки информации – ГРИД. Смысл ее состоит в том, что физик, имея какую-то задачу, и он должен ее решить, по обработке данных и изучению того полезного сигнала, который интересен физикам. Он у себя на персональном компьютере запускает эту задачу. И дальше система построена так, что он не знает и не узнает, куда эта задача пошла. То есть, по всему земному шару во всех странах будет установлены специальные вычислительные центры распределенные, которые предоставлены любому физику, участвующему в эксперименте через персональный компьютер. И дальше эта система сама ищет, где есть свободный ресурс, во-первых, во-вторых, где есть соответствующее программное обеспечение, которое может конкретно эту задачу решить. Находит – посылает туда. Дальше, когда эта задача решена, ну, конкретная частная задача, она возвращается к нему обратно, к этому физику, и он получает решение. Вот такая вот система.

rian.ru

Дым рассеивается, у ворот рая стоят Равшан и Джумшут в белых халатах и в очках. Открываются ворота.
Выходит Апостол Петр (Светлаков)
— Э, вы че тут делаете?
— А, щьто делаим? Э ми тут…
— Я вас спрашиваю, что у вас там бабахнуло?
— Бабащнуль, да сильна, бабащнуль белемге калайдер сламался, нащяльника…
— Коллайдер? Да вы там ваще охренели что ли? Да вы поняли, что вы там натворили? Вы нахрена его ваще строили?
— Хигис деляли…
— Какой еще хигис?
— Бозонма хигис делали… Адин сделали, фтароой сделали, и вместе их два один сделали…
— Вы их че, столкнули что ли?
— Нет, нащяльника, защема сталкнули… Проста разагнали быстра… ощеня быстра… они сами станълкнулися, нащяльника… а патооом, патооом эжембе пещельбехъ бихтимиле шайтанама!
— Ну вы ваще придурки! Ну нахрена вам это было надо? Еще один Большой Взрыв захотели?
— Зрыв бальшой, нащяльника, ощеня бальщой зрыв, шайтан – бабащнуль калайдерма кирьдихълар..
— Ну, хрен с вами, заходите, экспериментаторы, блин.
- А там еще за нами потом заходить будут…
— Вы че, идиоты, кроме себя еще кого-то угробили?
— Защем угробили…? Не угробили, там калайдерма сламался…
— Ладно, сколько вас там
— Щесь милиардав… С половинама…

А до запуска осталовсь всего несколько дней …

Охлаждение обмоток сверхпроводящих электромагнитов Большого адронного коллайдера (LHC, Large Hadron Collider) в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) на границе Швейцарии и Франции подходит к завершению. Большинство из них уже достигли рабочей температуры всего на 2 градуса выше абсолютного нуля (–271^o C), и учёные надеются начать разгон первых пучков частиц уже в следующем месяце. Если всё пойдёт как планируется, осенью встречные пучки протонов, движущихся со скоростью около 0,99999998 от скорости света, начнут сталкиваться. Число столкновений будет постепенно увеличиваться, приближаясь к запланированному уровню в миллиарды событий в секунду.
Радостное возбуждение учёных, погружённых в подготовку, наверное, крупнейшего научного эксперимента в истории человечества, можно понять. Однако у некоторых людей томление в ожидании старта LHC продолжает выливаться в уйму страхов вокруг истории о страшной чёрной дыре, которая возникнет в месте столкновения частиц и, быстро разрастаясь, через некоторое время пожрёт не только Женевский аэропорт и Юрские горы, но и всю нашу планету.
На самом деле это не самое страшное, что может случиться. Физики придумали ещё несколько эсхатологических сценариев, включающих превращение всех атомных ядер нашей планеты в так называемое странное вещество, разрушение протонов магнитными монополями и даже стремительное падение привычной нам структуры всей Вселенной при расширении созданного в ускорителе пузыря «истинного» вакуума.

Авторы «облегчённого» отчёта о безопасности – Группа оценки безопасности LHC, состоящая из пяти человек:
Джон Эллис, Джан Джудиче, Микеланджело Мангано, Игорь Ткачёв и Урс

В прошлую пятницу специальная рабочая группа, созданная для оценки реальности таких событий, представила облегчённый финальный отчёт, а в понедельник в архиве электронных препринтов появилась и полномасштабная работа, подробно рассматривающая опасность появления чёрных дыр..

Вывод учёных: бояться нечего. Земля и Вселенная, скорее всего, выстоят.

Основной аргумент команды из пяти физиков в какой-то степени повторяет расхожую фразу «этого не может быть, потому что не может быть никогда». Только с точностью до наоборот: пророчества LHC-скептиков не могут сбыться, потому что все эксперименты, которые физики надеются провести в глубине детекторов ATLAS и CMS, происходят в природе постоянно, а вся программа LHC в наблюдаемой части Вселенной уже была повторена квадриллионы квадриллионов раз. И ничего, мы всё ещё существуем. Более того, никаких событий, которые можно было бы интерпретировать как свидетельство предполагаемых страшных последствий столкновений протонов, ни физики в своих лабораториях, ни астрономы, разглядывающие космические дали, пока не видели.

Бесконечный эксперимент природы

Дело в том, что гигантские по меркам земных ускорителей энергии сначала в 5 Тэв, а потом и в 7 Тэв (тераэлектронвольт), до которых планируется разгонять частицы в 27-километровом кольце громадного ускорителя, для вселенной не новость. На самом деле частицы такой и большей энергии каждую секунду врезаются в скафандр космонавта, вышедшего из космического корабля. С той же частотой они бы бомбардировали и наши тела, не будь у Земли атмосферы. Воздушная оболочка частично спасает нас от этих частиц, и зовутся они космическими лучами.

Космическими лучами обычно называют частицы, врезающиеся в атмосферу Земли со скоростью, близкой к скорости света. Под такое определение, конечно, подходят и солнечные лучи, освещающие нашу планету, но разговор, разумеется, не о них

Поэтому, пока ускоритель не начал сталкивать протонные  пучки, бояться совсем нечего: мы имеем дело лишь с ежесекундным опытом последователей Алексея Леонова, первого космонавта, вышедшего в открытый космос. Такие частицы при столкновении с мишенью выбивают из неё десятки и сотни протонов и разрушают несколько атомных ядер. Опыт 74-летнего Алексея Архиповича показывает, что ничего страшного ни для существования нашего мира, ни даже для человеческого здоровья в таких событиях нет.
Осенью, однако, сотрудники ЦЕРНа надеются начать сводить пучки заряженных частиц, движущихся в противоположных направлениях, и направлять их друг на друга. Это уже посерьёзнее. Хотя каждый из несущихся друг на друга протонов имеет энергию летающего под потолком комара, воссоздать происходящие при их взаимодействии процессы можно, лишь направив на стационарную мишень протон с энергией в десятки тысяч Тэв. Дело в том, что при использовании стационарной мишени основной запас энергии налетающих частиц уходит на сохранение импульса разлетающихся после удара осколков, а на их взаимодействие, которое для физиков интереснее всего, остаются лишь жалкие крохи.
Значения в тысячи Тэв вряд ли будут в обозримое время достигнуты на земных ускорителях, и именно поэтому такую популярность получили ускорители на встречных пучках. Тем не менее в космосе и таких частиц хватает. Их гораздо меньше, чем «комаров», — примерно в 100 миллиардов раз, так что вряд ли кому-то из космонавтов удавалось испытать на себе такой удар. Но всю нашу планету потрясают несколько тысяч таких столкновений в секунду, а за время её существования их было примерно 10²¹ раз. За всё время работы женевского ускорителя в рамках эксперимента LHC планируется воссоздать примерно 10¹⁷—10¹⁸ ударов; так что безо всякого участия физиков этот эксперимент уже был повторен на Земле десятки тысяч раз.

Остановиться страшно

Кажется, что бояться и правда нечего. К таким выводам и пришли авторы нынешнего отчёта, подтвердив мнение своих коллег, представивших результаты независимого исследования на ту же тему в 2003 году. Однако на деле первое впечатление обманчиво. Между космическими лучами и столкновениями частиц во встречных пучках есть большая разница.
Во-первых, плотность событий в Швейцарии и Франции (детекторы находятся по обе стороны границы между двумя странами) несравнимо выше. Если среднее расстояние между подобными событиями, одновременно протекающими в земной атмосфере, составляет тысячи километров, то сечение сталкивающихся пучков измеряется сантиметрами. Более того, помимо протонов учёные будут сталкивать друг с другом и ядра свинца, в каждом из которых по две сотни протонов и нейтронов, упакованных с ядерной плотностью. И хотя в составе космических лучей наверняка также имеются тяжёлые ядра, их гораздо меньше, чем протонов и альфа-частиц.

Однако главная разница даже не в этом, она в скорости разлёта продуктов столкновения.

Если предположить, что в результате удара действительно образуются миниатюрные чёрные дыры или капельки смертоносной странной материи, они по закону сохранения импульса двинутся дальше с огромной скоростью, пролетая сквозь Землю в мгновение ока. Если подобные объекты возникнут в ускорителях, их скорость будет невелика: у встречных пучков практически одинаковые скорости, которые в сумме дают ноль. А значит, утверждают пессимисты, появившись однажды, чёрная дыра быстро провалится к центру нашей планеты, а там будет постепенно пожирать её тело, разрастаясь за счёт проглатывания всё новых и новых порций. В конце концов, дело дойдёт и до поверхности.
Именно поведению таких почти стационарных объектов и крайне малой вероятности их появления и посвящена большая часть последнего отчёта. Учёные один за одним подробно разбирают возможные сценарии «судного дня» с учётом даже самых спекулятивных вариантов физических теорий и последнего опыта работы на ускорителях и приходят к выводу, что нам всё-таки ничто не грозит.

Чёрные дыры исчезнут

Что касается чёрных дыр, то их появление в LHC вообще под большим вопросом. Если верна общая теория относительности Эйнштейна (а серьёзных экспериментальных возражений на ее счёт пока нет), то чёрные дыры даже при столкновении ядер свинца образовываться не будут. Причина в том, что гравитация, управляющая движением грандиозных небесных тел и определяющая судьбу Вселенной в целом, на микроскопических расстояниях — очень слабая сила. Она на много порядков уступает другим трём фундаментальным силам — и электромагнитному, и двум ядерным взаимодействиям, так называемым слабому и сильному. А эти силы не предусматривают образования каких-либо чёрных дыр, да и вообще, «поженить» эти силы, описываемые квантовой теорией, с эйнштейновской теорией гравитации пока не особо получается.
Но, даже если чёрная дыра возникнет, она должна мгновенно исчезнуть за счёт квантовых эффектов. Одна из немногих успешных попыток разобраться в явлениях на стыке квантовой механики и гравитации, предпринятая знаменитым британским физиком-теоретиком Стивеном Хокингом, привела к появлению понятия «испарения» чёрных дыр. Виртуальные пары частиц и античастиц, в соответствии с квантовой механикой непрерывно возникающие в пространстве и через очень короткое время исчезающие в никуда, иногда должны образовываться и на границе чёрной дыры. В этом случае частицы пары не могут аннигилировать друг с другом, и для внешнего наблюдателя в окрестностях дыры из ничего «рождается» что-то; на это расходуется энергия, и как показывают расчёты, тем больше, чем меньше чёрная дыра.
Самая большая чёрная дыра, которая может родиться в LHC, имеет энергию не больше, чем суммарная энергия двух сталкивающихся ядер. Такой объект в соответствии с теорией Хокинга живёт умопомрачительно короткое время — меньше 10^-80 сек., за которое он не то что проглотить какую-то иную частицу, он и сдвинуться с места не успеет.
Некоторые теории, впрочем, предсказывают существование в микромире так называемых скрытых пространственных измерений в добавление к трём известным нам — длине, ширине и высоте. В таких случаях не только гравитационные силы на очень малых расстояниях могут стать гораздо сильнее, чем предсказывается классической теорией тяготения, но и сами микроскопические чёрные дыры могут оказаться стабильными.

Тем не менее и этот вариант не проходит.

Здесь учёные вновь обратили взгляд на космические объекты. Если бы стабильные чёрные дыры могли образовываться и расти, то при бомбардировке Земли или Солнца космическими лучами эти дыры очень быстро становились бы заряженными, притягивая в первую очередь протоны, а не электроны, которые при той же температуре движутся гораздо быстрее. Заряженная чёрная дыра в отличие от нейтральной гораздо активнее взаимодействует с окружающими частицами, которые её быстро и остановят.
Таким образом, пролетая через Солнце и уж тем более сверхплотные звёзды вроде белых карликов или нейтронных звёзд, чёрная дыра затормозится и останется в теле звезды. События, подобные тем, что планируется производить в LHC, в жизни каждой звезды происходили такое количество раз, что если бы чёрные дыры могли образовываться, то они достаточно быстро росли бы и уничтожали известные нам небесные тела.
Как именно происходит рост этих объектов, зависит от конкретной модели теории гравитации с «дополнительными измерениями». Последовательно разбирая многочисленные варианты и учитывая все мыслимые эффекты, учёные приходят к выводу, что даже при самых крайних предположения ни Земля, ни белые карлики не могли бы существовать дольше нескольких миллионов лет. На деле им миллиарды лет, так что микроскопические чёрные дыры, похоже, во Вселенной вовсе не образуются.

Странные капельки

Другой популярный агент уничтожения нашего мира при запуске LHC — капельки странного вещества, или «страпельки», как проповедует калькировать с английского strangelet российский астроном Сергей Попов. Странным такое вещество называется не за особенности поведения, а из-за наличия в его составе значительной примеси так называемых странных кварков («аромата» s) в дополнение к верхнему и нижнему (u и d) кваркам, из которых состоят протоны и нейтроны, образующие ядра всех обычных атомов.
Небольшие странные ядра, в которых к нейтронам и протонам добавлена частица, содержащая странные кварки, в лабораториях уже были получены. Они не стабильны — распадались за миллиардные доли секунды. Получить ядра, в которых содержится много странных частиц, пока не получалось, однако из некоторых вариантов теории ядерных взаимодействий следует, что такие ядра могут быть стабильными. Они плотнее обычного вещества, и ими активно интересуются астрономы, занимающиеся нейтронными звёздами — своего рода гигантскими атомными ядрами, в которые после смерти превращаются массивные звёзды.
Если «странные» ядра действительно стабильны (никаких экспериментальных указаний на этот счёт нет), то, привлекая ещё и дополнительные, также экспериментально не подтверждённые соображения, можно показать, что переход в странную форму будет энергетически выгодным. В этом случае при взаимодействии с обычными ядрами странные будут провоцировать переход первых в странную форму. В итоге образуются капельки странного вещества, или «страпельки». Поскольку образуются они из протонов и нейтронов, заряд «страпелек» будет положительным, так что они будут отталкивать обычные ядра. Опять же в некоторых теориях могут возникать и отрицательные страпельки, которые не стабильны. Уже четвёртая в данном абзаце гипотеза предполагает наличие нестабильных, но долгоживущих отрицательных страпелек, которые обычное вещество будут притягивать.

Основные аргументы против существования вообще каких-либо страпелек — это результаты экспериментов на так называемом американском коллайдере релятивистских тяжёлых ионов (RHIC), который в конце XX века заработал в американской Брукхэвенской национальной лаборатории. В отличие от ЦЕРНа, где сталкиваться будут ядра свинца, в Брукхэвене сталкиваются ядра атомов чуть более лёгкого золота, при том с существенно меньшими энергиями.
Как показывают результаты RHIC, никакие страпельки здесь не появляются. Более того, собранные ускорителем данные отлично описывает теория, согласно которой в месте столкновения двух ядер на ничтожные доли секунды (порядка 10^-23 сек.) образуется сгусток кварк-глюонной плазмы, имеющей температуру около полутора триллионов градусов. Такие температуры существовали лишь в самом начале нашей Вселенной, и даже в центрах самых массивных и горячих звёзд ничего подобного не возникает.

Но при таких температурах опасные страпельки, даже если и образуются, мгновенно разрушаются, поскольку для реакций с ними характерны те же энергии, что и для обычных ядер, в противном случае, они не были бы стабильным, то есть энергетически выгодным, состоянием. Характерная температура «плавления» ядер — миллиарды градусов, так что при температурах в триллион градусов никаких страпелек и в помине не остаётся.
Температура кварк-глюонной плазмы, которую планируют получить на LHC, ещё выше. Кроме того, плотность её при столкновении будет, как ни странно, ниже.

Так что получить страпельки в LHC ещё сложнее, чем в RHIC, а в нём их получить было сложнее, чем в ускорителях 1980-х и 1990-х годов.

Кстати, когда в 1999 году запускалась программа RHIC, её создателям также пришлось убеждать скептиков, что конца света с первым столкновением ядер не произойдёт. И не произошло.
Дополнительный аргумент против возможности появления страпелек — наличие Луны на орбите вокруг Земли. В отличие от нашей планеты Луна не имеет атмосферы, так что её поверхность и ядра тяжёлых элементов, которые она содержит, напрямую бомбардируются ядрами, входящими в состав космических лучей. Если бы появление страпелек было возможным, то за 4 миллиарда лет существования нашего спутника эти опасные ядра полностью «переварили» бы Луну, превратив в странный объект. Однако Луна продолжает светить по ночам как ни в чём не бывало, а некоторым даже повезло погулять по этому объекту и вернуться назад.

Осколок магнита расколет Вселенную

Более экзотические кандидаты на роль убийц всего живого — магнитные монополи. Никому ещё не удавалось, разрезав магнит на две части, получить отдельные северный и южный его полюса, но магнитный монополь — это именно такая частица. Опять же, никаких экспериментальных указаний на его существование нет, однако ещё в первой половине XX века Поль Дирак заметил, что их введение в теорию позволяет объяснить, почему все заряды кратны электронному.
Идея эта оказалась настолько заманчивой, что, несмотря на отсутствие каких-либо доказательств, некоторые физики продолжают верить в существование монополей. Если учесть, что для квантования заряда достаточно одного монополя на всю Вселенную, то эта вера вряд ли хуже веры в единое начало, благодаря которому во Вселенной есть добро.
Однако магнитный монополь — это не добро, по крайней мере для протона. Имея большой заряд, монополи по своему ионизирующему действию должны быть похожи на тяжёлые атомные ядра, и в некоторых вариантах теории — опять же не в почти священной для физиков стандартной модели, которая пока оказывалась в состоянии объяснить все эксперименты с частицами, —

монополи могут вызывать распад протонов и нейтронов на более лёгкие частицы.

Большинство физиков полагают, что магнитные монополи должны быть очень массивными частицами с энергией порядка 10¹² Тэв, до которых ни LHC, ни какому бы то ни было другому земному ускорителю, не дотянуться. Так что и бояться их нечего.
Тем не менее, если предположить, что монополи могут иметь меньшую массу, тогда они также давно должны были образовываться при взаимодействии земного вещества с космическими лучами. При том, активнейшим образом взаимодействуя с веществом через электромагнитные силы, монополи должны очень быстро тормозиться и оставаться на Земле. Бомбардировка нашей планеты и других небесных тел космическими лучами продолжается миллиарды лет, и исчезнуть Земля никуда не исчезла. Так что либо лёгкие монополи не образуются, либо не имеют свойства даже как-то способствовать распаду протона.

Целого мира мало

Наконец, самое страшное, что может случиться, — это появление в пространстве пузырьков «истинного вакуума». Они способны уничтожить не просто Землю, но и всю известную нам Вселенную.
Вообще говоря, физический вакуум — сложнейшая система из множества взаимодействующих полей. В квантовой механике вакуум — это просто энергетически самое низкое состояние такой системы, а не какой-то «абсолютный ноль». У каждого кубометра вакуума вполне может быть своя энергия, и более того, сам вакуум может даже влиять на происходящие в нём физические явления.
Например, если у нас некоторый ложный, очень стабильный, но всё-таки не самый низкий уровень энергии, с него ещё можно шагнуть вниз, а разницу в энергии между двумя уровнями использоваться для создания новых частиц, как создаются кванты света при переходе электронов с высокого атомного уровня на низкий. Астрофизики, например, уверены, что такие переходы случались в прошлом, и благодаря им наш мир сейчас заполнен веществом.

Вообще говоря, ни откуда не следует, что вакуум, который мы знаем, не такой вот ложный.

Более того, простейшее объяснение загадочной «тёмной энергии», из-за которой ускоряется расширение нашей Вселенной, — это именно наличие ненулевой энергии вакуума. В таком случае переход на очередную ступень возможен, и более того, согласно некоторым теориям, последние астрономические наблюдения даже увеличили его вероятность.
Ниоткуда, конечно, не следует и то, что спровоцировать такой переход могут столкновения протонов в суперколлайдере LHC. Однако, если микроскопические пузырьки «истинного» вакуума всё-таки образуются, дальше теория предсказывает их стремительное расширение за счёт превращения вакуума из одного вида в другой вдоль границы пузырька. Расширяясь со скоростью света, такой пузырёк за доли секунды объемлет Землю, а затем примется за остальную Вселенную, породив множество частиц и, возможно, сделав существование привычной нам материи невозможным.
Вообще говоря, как именно LHC может спровоцировать вакуумный переход, неясно. За неимением предмета опровержения в данном случае авторы отчёта вновь обращают свой взор на небо, повторяя всё ту же логику. Если мы до сих пор не видим каких-то катастрофических последствия столкновения заряженных высокоэнергичных частиц в космосе, значит, появление таких пузырей или невозможно, или слишком маловероятно. В конце концов, как подсчитали учёные, Вселенная за время своего существования провела 10³¹ опытов размаха LHC в наблюдаемой нами её части. И, если бы хоть один из них окончился разрушением какой-то части мира, мы бы это наверняка заметили. А что такое один эксперимент против 10³¹? Вероятность, что не повезёт именно нам, слишком мала.

Цена риска

Конечно, разговор о вероятности здесь вряд ли уместен. Когда речь идёт о цене автомобильной страховки, можно разделить общее число аварий на общее число машин, получив вероятность аварии для каждой машины, и умножить эту вероятность на среднюю стоимость автомобиля. Такая величина называется математическим ожиданием ущерба для машины. Добавьте к этой сумме сборы, на которые существуют страховые компании — и стоимость страховки готова.
Профессионалы оперируют и математическим ожиданием количества людских смертей — например, в сейсмоопасных районах. Кому-то это может показаться циничным, но такой расчёт — наверное, единственный способ эффективно распорядиться всегда ограниченными ресурсами для спасения максимального числа жизней.
Если вероятность разрушения Земли при старте LHC, скажем, один шанс на миллиард, то математическое ожидание числа смертей — произведение населения планеты на одну миллиардную — составит 6,5. Не исключено, что среди нескольких тысяч учёных, работающих в ЦЕРНе, найдутся не семь, а гораздо больше человек, готовых ради науки пожертвовать своими жизнями. Однако, могут ли они поставить на карту, пусть и почти гарантированно выигрышную, существование всего человечества? А если речь идёт о существовании всей Вселенной? Вряд ли кто-то может дать ответ на этот вопрос.
Житель американского штата Гавайи Вальтер Вагнер, например, считает риск неоправданными и даже подал соответствующий иск в один из американских судов. Иск, впрочем, уже отклонён, а какова будет его дальнейшая судьба в судебной системе США, пока никто не знает. Ясно лишь, что вряд ли он будет удовлетворён к середине осени, когда, согласно плану, встречные пучки в гигантском тоннеле под Женевой начнут разгоняться навстречу друг другу. Да и американский суд над европейской Женевой юрисдикции не имеет и может лишь запретить поставку важного оборудования для ЦЕРНа, которое производится в США; на это, кстати, и направлен иск.
Страх, предваряющий пуск LHC, не новость. То же самое имело место и при запуске ускорителя ионов в Брукхэвене. А в конце шестидесятых годов весь мир облетело сообщение об открытии советским химиком Николаем Федякиным «полимерной формы воды». На Западе только и было разговоров о том, что попав в мировой океан, «поливода» быстро переведёт в полимерную форму всё его содержимое. Чем не история о страпельках, способных превратить всё вещество в странную форму? Желающие могут вспомнить и другую легенду — о подводных испытаниях водородной бомбы, взрыв которой лишь едва-едва не зацепил богатые тяжёлым изотопом водорода донные слои океана, вызвав их детонацию по всей планете.
Вероятность гибели человечества в результате удара астероида, вспышки сверхновой по соседству или просто в войнах за господство над минеральным сырьём наверняка существенно больше, чем шансы уничтожить Вселенную при запуске Большого адронного коллайдера.
И если не развивать науку — в том числе и такими проектами, как LHC, — ни об одной из этих опасностей мы бы никогда и не узнали.

С их помощью ученые надеются значительно продвинуться в понимании, откуда появилась материя и время (очень оптимистические предположения – прим. Tiasv). В большом адронном коллайдере физики хотят поймать бозон Хиггса, именуемый также “частицей Бога”. На теоретическом обосновании ее существования строятся все современные теории происхождения вселенной. Если “частицу Бога” не найдут, все аккуратно выведенные физиками законы окажутся всего лишь неверными гипотезами (вот только признают ли это в случае отрицательного результата ? – прим. Tiasv).

Но Уолтера Вагнера и Луиса Санчо пугает не это. Ученые в своем любопытстве зашли слишком далеко. При столкновении частиц с такой энергией в ускорителе могут образоваться межвременные завихрения или черная дыра (слишком громкие и смелые заявления – прим. Tiasv). Ее масса начнет расти, с начала она всосет в себя сам коллайдер, затем Швейцарию, Европу, да и всю нашу планету.

Российские участники проекта говорят, что само появление подобных дыр почти невероятно. Но в любом случае их не стоит путать с астрономическими черными дырами. Со своей ничтожной массой рукотворные завихрения просуществуют меньше секунды. Узнать, была ли дыра, можно только изучив продукты распада фотонов.

По своему научному значению пуск коллайдера под Женевой намного превосходит даже полет на Луну. Над его созданием 14 лет работали ученые 40 стран. Страсть к познанию уже обошлась участникам проекта в 8 миллиардов долларов. Размах исследований столь огромен, что предсказать результаты фактически невозможно. Физики уверены лишь в одном – они не изобретатели, а исследователи. То есть все то, что будет создано в ускорителе, уже существует миллиарды лет.

А вот как человечество распорядится открытиями, создаст атомную бомбу или электростанцию – вопрос даже не завтрашнего дня. Все передовые разработки созданы на теоретической базе 19 века (вот с этого и нужно начинать – прим.Tiasv).

После первого пуска в июле еще год уйдет у ученых на настройку сложнейшей аппаратуры. Но уже сейчас начались международные переговоры о строительстве линейного ускорителя следующего поколения длиной пятьдесят километров. Среди пяти возможных площадок неплохие шансы имеет территория рядом с подмосковной Дубной. Правда, эти работы начнутся не раньше 2020 года.

Очень скоро вступит в строй самый крупный из существующих на данный момент ускорителей частиц  или Коллайдеров. Мощнейший агрегат способен искажать не только пространство но и… время.
Европейская пресса пестрит заголовками о появлении новой “Машины времени”  м возможности организовывать  “стабильные червоточины”  в пространственно-временном континууме.

Согласно исследованию не так давно опубликованному Ириной Арефьевой и Игорем Волович, “По теории относительности кривая времени в пространственно-временном континууме идет от прошлого к будущему, но в отдельных ситуациях (в отдельных континуумах) кривые могут пересекаться или замыкаться, открывая потенциальную возможность для путешествий во времени”.

Два луча протонов устремляются в противоположных направлениях и сталкиваются в четырех точках воспроизводя “космическую плазму” – состояние присутствовавшее в момент “Большого взрыва” до того как кварки “остыли” достаточно для формирования атомов. Коллайдер будет насильно  заставлять кварки  избавляться от “цепей” и воссоздавать условия “Большого взрыва” но, как надеются специалисты, в несколько меньших масштабах….

Несколько фактов о проекте:

• 20 лет подготовительных работ;
• Команда из 7000 физиков более чем из 80 стран;
• 27 километров в окружности на глубине 175 метров;
• Материя способная к путешествию на световых скоростях;
• Температуры в 1000,000 раз более высокие чем в солнечном ядре;
• Сверхпроводящие магниты остывают до температур ниже космического вакуума.

В двух словах, перед Вами самое сложное изделие, когда либо построенное человечеством за всю его историю…  Любой из многочисленных сверхпроводящих соленоидов содержит в себе больше железа чем вся эйфелева башня.
Затраты на строительство этого “Чуда” были столь высоки что США пришлось приостановить собственный проект Коллайдера в 1994г. (14 км были уже построены в Техасе на тот момент).

Модуль ATLAS.

Для масштаба на этом фото оставили в кадре рабочих…

Точный эффект запуска коллайдера на данный момент не известен… Ученые не отрицают в частности образования миниатюрной черной дыры, а также иных сюрпризов.
Интересно также отметить что еще в Советском Союзе, недалеко от Москвы, был построен наш отечественный коллайдер  меньшего размера, но тем не менее запускавшийся в работу. Он был остановлен и демонтирован по причинам, которые не были преданы широкой огласке.
(Все материалы взяты с официального сайта CERN, текст переведен из статьи Avi Abrams написанной по поручению PR центра CERN. )
Дополнительные Фото и Информация на офф-сайте CERN

(all images in this post courtesy/copyright CERN)

Большой адронный коллайдер — «агрегат», крупнее которого на Земле нет, построен в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН, Женева, Швейцария). Над ним работали представители почти 50 стран, в том числе и специалисты из России.

БАК — это гигантский ускоритель протонов в виде кольца диаметром 27 километров. Оно зарыто на глубинах от 50 до 175 метров. Обложено сверхпроводящими — разгоняющими частицы — магнитами, охлаждаемыми до минус 271 градуса.

Два пучка частиц будут двигаться по кольцу в противоположных направлениях и сталкиваться почти на скорости света. И разбиваться вдребезги. Ради этих осколков и столкновений ученые, собственно, и затеяли небывалые эксперименты. Хотят посмотреть, что получится.

А народ пугается. И активно обсуждает БАК в блогах, называя его «шайтан-бублик». В последние дни эта тема вообще лидировала. Что, видимо, порождено смешанным чувством — ожиданием каких-то невероятных событий и страхом перед ними одновременно. Вплоть до конца света  от порожденной коллайдером черной дыры. Чем же интересуются люди, в основном далекие от физики?

Кольцо коллайдера зарыто в густонаселенном районе Европы на границе Швейцарии и Франции. Сверху видны лабораторные корпуса.

1. Зачем он нужен?

Британский астрофизик Стивен ХОУКИНГ :

— Люди всегда стремились понять, как возникла Вселенная. Аристотель считал, что у нее не могло быть начала и не будет конца. Иммануил Кант задавался вопросом, почему, если у Вселенной было начало, этому началу предшествовал бесконечный период ожидания.

В 1915 году общая теория относительности Альберта Эйнштейна  позволила разрешить загадку: пространство и время были не фиксированным фоном происходящего, а динамичными сущностями. Подобно тому, как нет точки южнее Южного полюса, нет времени вне Вселенной. Но оставалась одна проблема: теория Эйнштейна, описывающая самые крупные сущности, не согласуется с другим столпом физики ХХ века — квантовой теорией, описывающей самые мелкие сущности.

Большой адронный коллайдер — это попытка приблизиться к разрешению этой дилеммы. В нем будет осуществляться столкновение частиц, которое позволит воспроизвести моменты, последовавшие за Большим взрывом.

Американский физик Майкл ТЕРНЕР:

— Цель — определить природу пространства-времени, открыть дополнительные измерения, узнать, из чего создана Вселенная и как она «работает».

Нобелевский лауреат, российский физик Виталий ГИНЗБУРГ:

— Самая главная задача этого коллайдера — найти хиггс-частицу.

Поясним, неуловимая пока хиггс-частица, она же бозон Хиггса, она же частица Бога, названа по имени английского физика Питера Хиггса, который предсказал ее существование в конце 1960-х годов. Именно эта частица, как полагают ученые, и наделяет массой другие частицы.

Если частицу не найдут, то может оказаться, что нынешние взгляды на устройство Вселенной ошибочны. А найдут, так будет раскрыта тайна гравитации.

2. Породит ли БАК черную дыру, в которую засосет Землю?

Стивен ХОУКИНГ:

— Действительно, некоторые теории  гласят, что столкновения частиц могут привести к появлению маленьких черных дыр. Даже если это произойдет, я полагаю, что эти черные дыры породят частицы и исчезнут.

Вывод: никого никуда не засосет.

Виталий ГИНЗБУРГ:

— Это какое-то жулье или невежды, чтобы сделать сенсацию, начали говорить в таком стиле.

3. Не устроят ли физики Большой взрыв?

Нет, единодушно говорят ученые. И хотя слова «Большой взрыв» звучат, речь идет о моделировании условий, возникших уже после него. Как и подчеркнул Хоукинг. Новую Вселенную человек, похоже, не создаст. И старую не порушит.

Напомним, теория «Большого взрыва» — самая популярная у физиков. Многие уверяют, что он и породил Вселенную. Которая якобы  в ничтожные доли секунды «взорвалась» и расширилась из невообразимо маленького сгустка — так называемой сингулярности. Правда, откуда взялся сгусток, никто не знает.

А просто взорваться, как бомба, БАК не может. Хотя  энергия столкновений отдельных частиц в нем больше, чем при термоядерном синтезе. От попадания одного протона в другой никакого вреда окружающим не будет. Вот если бы разом столкнулись триллионы триллионов протонов… Но столько в БАКе нет.

4. Не пошлет ли нам БАК гостей из иного времени?

Сравнивать БАК с машиной времени стали после сенсационной статьи члена-корреспондента Российской академии наук, заведующего отделом математической физики Математического института Игоря ВОЛОВИЧА, опубликованной недавно в авторитетном журнале New Scientist. По расчетам ученого выходило, что при столкновении частиц в гигантском ускорителе произойдет искривление пространства-времени и появятся «кротовые норы», по которым можно отправиться в прошлое. Идею творчески развила британская пресса. И конкретно заговорила о появлении машин времени и людях-путешественниках. Мол, ждите.

«Комсомолке» Игорь Волович разъяснил, что, пока не станут известны результаты экспериментов на ускорителе, рассуждать о путешествиях во времени слишком рано. «Я всего лишь высказал гипотезу, что часть энергии может утекать по “кротовым норам”, — подчеркнул ученый. — Если так и произойдет, то можно будет рассуждать и о машине времени, существующей доли секунды в микромире. Но для мира людей она, разумеется, непригодна».

Владимир Лаговский ждет ваших откликов на нашем сайте

5. Когда запустят коллайдер?

Оказывается, никто и не собирался запускать БАК 8 июля. Эта дата появилась на одном из сайтов, не имеющих отношения к официальным источникам. Там был размещен счетчик — мол, сколько дней осталось до конца света. Теперь после неувязочки начался новый отсчет, в котором дата перенесена на 30 дней.

На самом деле представители ЦЕРН сообщают, что не рассчитывают запустить БАК даже в пробном режиме раньше сентября — октября.

«Комсомольская правда»