Самая крупная в истории человечества установка для физических экспериментов - Большой адронный коллайдер, расположенный 28-километровым подземным кольцом на территории Франции и Швейцарии, продолжает вызывать противоречивые толки. Одни ожидают от нее чудесных путешествий во времени, другие - открытие частицы Бога, недостающей в картине строения физического мира, третьи - страшных последствий имитации Большого взрыва, способных уничтожить нашу планету.

Трейлер дискуссии.

В чем суть проводящихся в коллайдере экспериментов и действительно ли они могут представлять опасность для всего человечества? Сопоставима ли значимость физического открытия с риском планетарного масштаба, пусть даже допустимым с незначительной вероятностью?

В дебат-шоу "Угол подозрения" проблему обсуждают директор Научно-учебного центра физики частиц и высоких энергий профессор БГУ и независимый исследователь, философ , автор теории "О новой теории происхождения Вселенной и опасности экстремальных экспериментов с материей" .

Полная версия дискуссии.

Внимание! У вас отключен JavaScript, ваш браузер не поддерживает HTML5, или установлена старая версия проигрывателя Adobe Flash Player.

Внимание! У вас отключен JavaScript, ваш браузер не поддерживает HTML5, или установлена старая версия проигрывателя Adobe Flash Player.

Николай Максимович, какие эксперименты стали возможны с появлением коллайдера?
Коллайдер - это микроскоп (это почти дословная аналогия). Микроскоп нужен, чтобы рассматривать то, что не видно невооруженным глазом. Ускоритель элементарных частиц нужен, чтобы с его помощью рассмотреть более мелкие детали в глубине материи, изучить их. До постройки Большого адронного коллайдера физики с помощью Тэватрона добрались до расстояния 10-18 м, то есть 10-16 см. Размеры атома - 10-10 м, атомного ядра - 10-15 см. То есть физики заглянули в материю на несколько порядков глубже. Большой адронный коллайдер позволил уйти еще дальше в глубину материи и узнать, как она устроена, какие новые частицы порождаются на таких расстояниях и временных промежутках, как ведет себя фундаментальное взаимодействие природы. Все это позволит увидеть какие-то новые явления.

Насколько я знаю, в экспериментах с коллайдером не просто наблюдается природа так, как она есть. Запускаются некие процессы, которые в природе не встречаются или которые сложно наблюдать, когда они происходят в естественном виде. Ведь эксперимент что-то производит с материей, а не просто ее наблюдает. Вы могли бы пояснить этот момент?
На основе проверенных общепринятых теорий, у которых нет ни одного сбоя, ни одного противоречащего факта, мы прогнозируем, какую информацию получим, проводя эти эксперименты. Конечно, могут быть и новые частицы, новые свойства взаимодействия. Но поскольку нет ни одного эксперимента, который противоречил бы теории относительности и квантовой теории поля, которая описывает фундаментальные взаимодействия, наши прогнозы должны оправдаться.

Но при этом общественное мнение с самого начала было взбудоражено. Некоторые физики выступали с заявлениями, что невозможно обеспечить полный контроль над работой коллайдера. То есть никто не может гарантировать полную безопасность. Это так?
Я не знаю таких физиков. Так говорят от недостатка информации.

Первым поднял этот вопрос американский физик Лорен Вагнер, который исследовал космические лучи, а также работал в службе радиационной безопасности. Также был украинский физик Иван Горелик, профессор химии Отто Ресслер, и можно еще найти много фамилий, которые обоснованно поднимают вопрос о непредсказуемости экспериментов.

Когда были первые пресс-конференции накануне запуска, ее организаторы выражали гордость, что впервые в истории науки проводятся эксперименты, которые в принципе непредсказуемы. Они говорили, что сделают открытия, о которых даже не подозревают, и преодолеют барьер, с которым столкнулась сегодня фундаментальная физика. Теоретическая физика находится в кризисе, и теория Большого взрыва - это одна из концепций, которая не дает ответа на многие вопросы и ведет в тупик.

Можете озвучить нерешенные вопросы теории Большого взрыва?
Если произошел Большой взрыв, и с него началась Вселенная, то как можно было в пустом состоянии получить беспричинность этого взрыва? Сам взрыв противоречит известным законам физики (такому базисному закону, как закон сохранения материи и энергии, закон термодинамики). Так произошла Вселенная: неизвестно откуда в пустом беспричинном месте.

Это звучит непрофессионально и абсолютно не имеет отношения к тому, что объясняет физическая теория и что мы сейчас наблюдаем. Мы не знаем до конца модели начала нашей Вселенной, ее фазы и того, что с ней будет дальше. Возможно, Вселенная пульсирует, сжалась в точку, а потом разжалась. Но нельзя представлять, что была пустота, в которой что-то возникло из ничего.

Физики откровенно говорят, что не знают причины, по которой произошел Большой взрыв, но однозначно нет конкурирующих теорий, которые были бы подтверждены наблюдательными фактами. Я имею в виду реликтовое излучение, закон Хаббла (расширение галактик), а сейчас еще и ускоренное расширение нашей Вселенной. Мы пришли к понятию темной материи и темной энергии, которая составляет 96% массы нашей Вселенной. Теория Большого взрыва - наиболее достоверная модель, и я не знаю других моделей, которые могли бы с такой степенью наблюдательной обоснованности конкурировать с ней.

Вначале она что-то объясняла, а когда начали разбираться, оказалось, что из этой теории вытекает всего 5% материи. Тогда совершенно бездоказательно ввели новые сущности - темную материю и темную энергию.

По второму закону Ньютона, ускорение невозможно без силы. Сила связана с энергией, значит, расширяться с ускорением Вселенная может за счет энергии. Эту энергию, которую мы видим, но о которой пока ничего не знаем, мы сопоставляем с параметром, которым можно определить ускорение. И мы говорим, что она составляет примерно 74% массы Вселенной. Еще 22% оценено как темная материя. Это неизвестные нейтральные (незаряженные) частицы. Одним из них может быть хиггсовский бозон, который будет открыт в результате экспериментов с коллайдером.

Есть другие теории, которые объясняют то, что не объясняет теория Большого взрыва. И они делают это, не вводя недоказуемых постулатов в виде темной материи.

Какая именно теория альтернативна теории Большого взрыва?
Есть два взгляда на происхождение Вселенной. По одной версии она произошла из мельчайшей точки в результате Большого взрыва. Этой теории даже нобелевские лауреаты дают нелестные оценки. По другой - материя во Вселенной возникла не от взрыва, а из вакуума. Эта теория решает все вопросы, причем в рамках всех законов физики, не привлекая дополнительных сущностей.

Люди вольны измышлять гипотезы, такова их природа. Нобелевские премии по физике, особенно последние десятилетия, были получены как раз за подтверждение теории Большого взрыва. Самый тяжелый вопрос в физике - "почему?". Сначала физики отвечают на вопросы "что?" и "как?", а вопросы "почему?" решаются потом.

Коллайдер может помочь ответить на вопрос "почему"?
Безусловно. Почему заряды электронов и протонов равны по модулю? Это загадка природы.

Чем опасен коллайдер на основании вашей теории?
Если мы исходим из того, что мир вышел из пустоты, которая рождает частицы, мы можем побудить процесс аннигиляции.

Это абсолютно ничем не обоснованные домыслы.

Были ли в работе коллайдера примеры, которые могли бы хоть как-то подтвердить эти домыслы? Возникли ли какие-то неуправляемые процессы?
Нет, конечно! В 2008 году директор ЦЕРНа уходил с поста и хотел, чтобы коллайдер был запущен еще при нем. Поэтому все немного поспешили, не проверили элементарные вещи - соединения проводов с резервуарами с жидким гелием. Когда начали поднимать напряжение и наращивать мощности, повысилась сила тока, и один контакт расплавился. Капли расплавленного металла прожгли дырку в резервуаре с жидким гелием, и, естественно, он рванул. Вот и все, что произошло. Через полтора года все было вычищено, и была обеспечена полная безопасность. Эта машина сейчас надежнее всех атомных электростанций и космических кораблей.

Из-за этого процессы не пошли в какое-то неуправляемое русло?
Взорвался резервуар с жидким гелием, ударная волна была 320 м, автоматически выдвинулись заслонки, и сработала система защиты.

Опасность коллайдера не в технических сбоях, а в непредсказуемости явления. Впервые выполнены экспериментальные установки, которые воздействуют на частицы материи на порядок выше, чем при взрыве термоядерной бомбы! Можно породить процесс, который вызовет аннигиляцию вещества планеты. Николай Максимович сказал, что коллайдер надежнее, чем атомная станция. Но на "Фукусиме" причина была в человеческом факторе: надо было учесть возможность цунами.

Были эксперименты по аннигиляции вещества? Производился ли этот процесс в маленьком, контролируемом масштабе?
Ускоритель Тэватрон в США - ускоритель протонов и антипротонов. Они сталкиваются и аннигилируют, потому что это частица и античастица.

Но при этом не происходит изменения материи вокруг, цепной реакции?
Нет, это обычная ядерная реакция столкновения элементарных частиц.

Недавно ЦЕРН объявил об открытии частицы, подобной бозону Хиггса, которая была предсказана Питером Хиггсом в 1964 году. Как это открытие может повлиять на состояние современной физической теории? Может ли работа с этой частицей быть рискованной?
Сразу отвечу на последний вопрос - нет, конечно. Это важно, потому что мы не знали, откуда берется масса. Основой теории, которая описывает фундаментальное взаимодействие частиц, является принцип симметрии. Сначала частицы получаются без массы, но в реальности они массивны. Поэтому была изобретена теория спонтанного нарушения симметрии равноправной и безмассовой частицы. Ученые возложили ответственность за возникновение массы на дополнительное скалярное поле и на частицу Хиггса как квант этого поля.

Предполагается, что это поле пронизывает всю Вселенную. Преодоление его изначально безмассовыми частицами придает им массу. Чем больше преодоление поля Хиггса, тем больше масса частиц. Происхождение самой массы остается необъяснимым: пока трудно понять, откуда она берется у самого бозона Хиггса. Открытие бозона - это факт громадной значимости, который позволит объяснить происхождение массы, основной характеристики всего сущего во Вселенной.

Полтора века назад известный австрийский физик и философ Эрнст Мах объяснил эффект массы яснее, чем ЦЕРН с бозоном и коллайдером. "Каждая частица имеет какое-то поле. Совокупность частиц образует тела, которые имеют какое-то поле. Совокупность тел, излучающих звезд, галактик тоже имеет свои электромагнитные, энергетические, гравитационные поля, которые образуют совокупное поле Вселенной. В нем каждая частица, которая имеет свое поле, взаимодействует с веществом Вселенной, тормозится, ускоряется".

Красивые слова без единой формулы и математического утверждения.

Неужели не смешнее сказать, что есть частица, которая отвечает за массу всего во Вселенной?

В основе всего сущего лежит считанное количество частиц. Фактически то, что нас окружает, это два кварка, электрон, электронное и ионное нейтрино. Бозоны заставляют взаимодействовать названные частицы. Все остальные частицы рождаются в экспериментах, столкновениях частиц, при столкновении космических лучей. Теория, которая объясняет такое простое устройства мира, это калибровочная теория фундаментальных взаимодействий. Но за эту красоту приходится платить тем, что все частицы получаются безмассовыми. Единственным математически обоснованным и физически подкрепленным объяснением является механизм спонтанного нарушения калибровочной симметрии, который приводит к существованию бозона Хиггса.

Слово "поле" не устраивает современную физику?
Любой частице соответствует поле, с помощью которого описывается взаимодействие частиц.

Вы ссылаетесь на новую сущность, которая введена бездоказательным постулированием. Кварки - это бездоказательная идея, она построена на чистой математической абстракции: если мы допустим дробные заряды, сложатся протоны и нейтроны.

Это установлено экспериментально многочисленными неопровержимыми фактами. Эффекты, которые вызваны кварками, ничем другим объяснить нельзя. Мы не можем зарегистрировать свободный кварк, видим только его след, струи вторичных частиц. Люди никак не могут с этим смириться, но такова реальность. Когда-то Эйнштейн не принимал квантовую механику, потому что говорил, что Бог не играет в кости. Но ведь от этого никто не отменил квантовую механику, и все поняли, что она не наглядна. Кто может представить, что частица - одновременно волна? Такие процессы никогда не будут наглядны, но это не значит, что их нет.

Но и не значит, что есть. Это недоказанное допущение.

Махово положение чем-то доказано?
У каждого есть разум, человек может анализировать и делать собственные выводы.

Здесь делается то же самое. Бозон Хиггса почему-то называют частицей Бога. Почему именно так?
Есть разные мнения. Нобелевский лауреат Леон Ледерман сказал, что бозон Хиггса - God particle. Но перевод оказался неточным. Мне кажется, что бозон образно можно назвать частицей Бога, потому что он отличается от всех других частиц тем, что очень слабо взаимодействует с другими частицами. Только благодаря рекордно высокой энергии, плотности пучков удалось обнаружить всего 8 событий с бозоном Хиггса. Статистика пока маленькая, но эксперименты будут продолжаться, и будут сотни и тысячи событий. Это исключительно редкое явление, которое обеспечивает массу всего сущего, поэтому образно ее можно назвать частицей Бога.

Какие ближайшие планы у экспериментаторов? Будут нарастать мощности или будут более детально исследоваться уже открытые частицы?
Это только начало, предстоит установить свойства этой частицы. Нужно установить - это бозон Хиггса стандартной модели или что-то другое? Будут говорить о новых явлениях, выходить за пределы стандартной модели. В марте 2013 года планируется остановка коллайдера, и в течение 1 года и 8 месяцев он будет модернизироваться. Коллайдер выйдет с энергией 14 ТэВ в системе центра и с повышенной светимостью - 1034. Потом остановка коллайдера планируется в 2018 году на полтора года, и будет в 2 раза повышена светимость. Если к тому времени инженеры решат кое-какие вопросы, то и в 5 раз. Планируется набор статистики, поиск новых и уточнение уже известных явлений, различных параметров, чтобы сделать стандартную модель более точной. Работа ускорителя и установок запланирована до 2030 года.

Сегодня - начало революции в мировой науке. В ЦЕРНе будет включен самый крупный, дорогой и мощный комплекс научной аппаратуры в мире - Большой адронный коллайдер. Волнение, связанное с его пуском охватило всю планету - и в том числе, далеких от науки людей. Многие паникуют, заявляя, что запуск установки, которая будет использовать энергию, в семь раз превосходящую энергию самых мощных ускорителей, может привести к возникновению черной дыры или выработать антивещество, способное полностью уничтожить Землю.

Некоторые такие «энтузиасты» даже подали жалобу в Европейский суд по правам человека. Они утверждают, что «при подготовке к запуску ускорителя не были выполнены стандартные процедуры, предусмотренные, в частности, при пуске в эксплуатацию АЭС». Однако у человечества имеется огромный опыт построения ускорителей. Несмотря на то, что пуск каждого из них был связан с массовой истерией, ни одно подобное устройство не привело к каким-либо разрушениям или жертвам.

Надо сказать, что ученые ЦЕРНа не отрицают, что в результате работы коллайдера могут сформироваться черные дыры. Только очень маленькие - массой менее миллиардной доли грамма. К тому же, "живут" они лишь мельчайшие доли секунды. Поэтому никакой опасности для сотрудников ЦЕРНа, Женевы, а уж тем более - Земли эксперименты с черными дырами не представляют.

Если говорить о БАКе, то в первые дни после пуска он не включен в полную силу. Первые пучки протонов пройдет по нему на очень малой мощности. Ускоритель начнет работать на «полную катушку» лишь в том случае, если все пойдет успешно. К тому же, еще задолго до того, как коллайдер - как и любой другой ускоритель - начинают строить, ученые, естественно, первым делом заботятся о его надежности и безопасности. Таким образом, все возможные угрозы, к которым могла привести работа БАКа, уже много лет назад проанализировала и предотвратила специальная международная комиссия. Между прочим, они гораздо менее эффектны, чем угроза превращения Землю в космический объект из антивещества либо черную дыру.

Однако никто не спорит, что после того, как коллайдер начнет работать с невиданной доселе энергией в 14Тэв, мир уже никогда не будет прежним. Например, информационный взрыв в интернете абсолютно неизбежен. Потому что каждую секунду от коллайдера будут поступать невероятное количество данных, и они благодаря революционному «миддлверному» программному обеспечению и системе Grid будут доступны каждому ученому-физику. Еще до того, как закончится текущий год, БАК начнет каждые пять секунд поставлять объем информации, равных одному DVD (5 гигабайт). А годовой результат его деятельности - 15 петабайт (15 миллионов гигабайт) - по количеству полученных данных превзойдет любой другой эксперимент в истории науки. В связи с этим, коллайдер станет неиссякаемым источником новых знаний, которые подобно цунами, хлынут во Всемирную паутину. Впрочем, это, как и работа самого коллайдера, не опасно ни для людей, ни для компьютеров.

Под угрозой в результате пуска коллайдера окажутся и современные воззрения физиков. Произойдет последняя и решительная экспериментальная проверка Стандартной Модели - совокупности физических теорий, объясняющих «поведение» элементарных частиц. Если ученые не найдут пока еще гипотетический, но важный ее элемент - бозоны Хиггса - Стандартную Модель придется пересматривать. Но перестройка (равно как и подтверждение) принятых в наше время физических теорий вряд ли станет для кого-то трагедией. Ученые никогда не боятся утратить веру, поскольку всегда стоят на пути сомнения.

Революция произойдет в результате раскалывания протонов внутри расположенного на 100-метровой глубине 27-километрового кольца. Исследуя обломки ядер, ученые намерены не только подтвердить или опровергнут существование бозонов Хиггса, но и раскрыть тайну антивещества и «темной материи» - еще не открытых частиц, которые составляют большую часть массы Вселенной. К тому же, коллайдер позволит детально исследовать кварко-глюонную плазму - то есть, то состояние материи, в котором она находилась в первые моменты Большого взрыва.

И напоследок, наверное, стоит отметить, что БАК создан в рамках международного проекта, в котором активное участие принимала и наша страна. В проекте участвовало более 50 научных институтов и предприятий РФ. Среди них - такие знаменитые научные центры, как НИЦ «Курчатовский институт», Новосибирский Институт ядерной физики имени Г.И.Будкера, Институт физики высоких энергий, Институт теоретической и экспериментальной физики, МГУ, МИФИ, российские ядерные центры в Сарове и Снежинске. Многие детали уникального оборудования созданы на наших предприятиях, среди которых НПО «Луч» из Подольска, ОКБ имени Мясищева, НИКИЭТ, которые, по решению жюри ЦЕРНа, награждены золотыми медалями как лучшие изготовители. Зарубежные участники проекта, - лучшие научные центры и предприятия Европы и Азии - как известно, тоже не подкачали. Таким образом, совместными усилиями невиданное прежде устройство не только хорошо продумано, но и качественно выполнено. Это лишний раз доказывает, что никаких случайностей от него ждать не приходится.

История создания ускорителя, который мы знаем сегодня как большой адронный коллайдер, начинается ещё с 2007 года. Изначально хронология ускорителей началась с циклотрона. Прибор представлял собой небольшое устройство, которое легко умещалось на столе. Затем история ускорителей стала стремительно развиваться. Появился синхрофазотрон и синхротрон.

В истории, пожалуй, самым занимательным стал период с 1956 по 1957 годы. В те времена советская наука, в частности физика, не отставала от зарубежных братьев. Используя наработанный годами опыт, советский физик по имени Владимир Векслер совершил прорыв в науке. Им был создан самый мощный по тем временам синхрофазотрон. Его рабочая мощность была равна 10 гигаэлектронвольт (10 миллиардов электронвольт). После этого открытия создавались уже серьёзные образцы ускорителей: большой электронно-позитронный коллайдер, Швейцарский ускоритель, в Германии, США. Все они имели одну общую цель — изучение фундаментальных частиц кварков.

Большой адронный коллайдер был создан в первую очередь благодаря стараниям итальянского физика. Имя ему Карло Руббиа, лауреат Нобелевской премии. Во время своей деятельности Руббиа работал директором в Европейской организации по ядерным исследованиям. Решено было построить и запустить адронный коллайдер именно на месте центра исследований.

Где адронный коллайдер?

Коллайдер размещён на границе между Швейцарией и Францией. Длина его окружности составляет 27 километров, поэтому его и называют большим. Кольцо ускорителя уходит вглубь от 50 до 175 метров. В коллайдере установлено 1232 магнита. Они являются сверхпроводящими, а значит из них можно выработать максимальное поле для разгона, так как затраты энергии в таких магнитах практически отсутствуют. Общий вес каждого магнита составляет 3,5 тонны при длине 14,3 метра.

Как и любой физический объект, большой адронный коллайдер выделяет тепло. Поэтому его необходимо постоянно остужать. Для этого поддерживается температура 1,7 К с помощью 12 миллионов литров жидкого азота. Помимо этого, для охлаждения используется (700 тысяч литров), и самое важное - используется давление, которое в десять раз ниже нормального атмосферного.

Температура 1,7 К по шкале Цельсия составляет -271 градус. Такая температура почти близка к называется минимально возможный предел, который может иметь физическое тело.

Внутренняя часть тоннеля не менее интересна. Там находятся ниобий-титановые кабели со сверхпроводящими возможностями. Их длина составляет 7600 километров. Общий вес кабелей равен 1200 тонн. Внутренность кабеля — это сплетение 6300 проволок с общим расстоянием в 1,5 миллиарда километров. Такая длина равна 10 астрономическим единицам. Например, равняется 10 таким единицам.

Если говорить о его географическом местоположении, то можно сказать, что кольца коллайдера лежат меж городов Сен-Жени и Форнее-Вольтер, расположенными на французской стороне, а также Мейрин и Вессурат - со Швейцарской стороны. Маленькое кольцо, именуемое PS, проходит вдоль границы по диаметру.

Смысл существования

Для того чтобы ответить на вопрос «для чего нужен адронный коллайдер», нужно обратиться к учёным. Многие учёные говорят, что это самое великое изобретение за весь период существования науки, и то, что без него у науки, которая известна нам сегодня, просто нет смысла. Существование и запуск большого адронного коллайдера интересны тем, что при столкновении частиц в адронном коллайдере происходит взрыв. Все мельчайшие частицы разлетаются в разные стороны. Образовываются новые частицы, которые могут объяснить существование и смысл многого.

Первое, что учёные старались найти в этих разбившихся частицах — это теоретически предсказанную физиком Питером Хиггсом элементарную частицу, названную Это потрясающая частица является носителем информации, как считается. Ещё её принято называть «частицей Бога». Открытие ее приблизило бы учёных к пониманию вселенной. Нужно отметить, что в 2012 году, 4 июля, адронный коллайдер (запуск его частично удался) помог обнаружить похожую частицу. На сегодняшний день учёные пытаются изучить её подробнее.

Долго ли...

Конечно, сразу возникает вопрос, а почему учёные так долго изучают эти частицы. Если есть прибор, то можно запускать его, и каждый раз снимать все новые и новые данные. Дело в том, что работа адронного коллайдера — это дорогостоящее удовольствие. Один запуск обходится в большую сумму. Например, годовой расход энергии равняется 800 млн. кВт/ч. Такой объем энергии расходует город, в котором проживает около 100 тыс. человек, по средним меркам. И это не считая затрат на обслуживание. Ещё одна причина - это то, что у адронного коллайдера взрыв, который происходит при сталкивании протонов, связан с получением большого объёма данных: компьютеры считывают столько информации, что на обработку уходит большое количество времени. Даже несмотря на то что мощность компьютеров, которые получают информацию, велика даже по сегодняшним меркам.

Следующая причина — это не менее известная Учёные, работающие с коллайдером в этом направлении, уверены, что видимый спектр всей вселенной составляет всего 4%. Предполагается, что оставшиеся — это тёмная материя и тёмная энергия. Экспериментально пытаются доказать то, что эта теория верна.

Адронный коллайдер: за или против

Выдвинутая теория о тёмной материи поставила под сомнение безопасность существования адронного коллайдера. Возник вопрос: "Адронный коллайдер: за или против?" Он волновал многих учёных. Все великие умы мира разделились на две категории. «Противники» выдвинули интересную теорию о том, что если такая материя существует, то у неё должна быть противоположная ей частица. И при столкновении частиц в ускорителе возникает тёмная часть. Существовал риск того, что тёмная часть и часть, которую мы видим, столкнутся. Тогда это могло бы привести к гибели всей вселенной. Однако после первого запуска адронного коллайдера эта теория была частично разбита.

Далее по значимости идёт взрыв вселенной, вернее сказать - рождение. Считается, что при столкновении можно пронаблюдать то, как вселенная вела себя в первые секунды существования. То, как она выглядела после происхождения Большого взрыва. Считается, что процесс столкновения частиц очень схож с тем, который был в самом начале зарождения вселенной.

Ещё не менее фантастичная идея, которую проверяют учёные - это экзотические модели. Это кажется невероятным, но есть теория, которая предполагает, что существуют иные измерения и вселенные с похожими на нас людьми. И как ни странно, ускоритель и здесь сможет помочь.

Проще говоря, цель существования ускорителя в том, чтобы понять, что такое вселенная, как она была создана, доказать или опровергнуть все существующие теории о частицах и связанных с ними явлениях. Конечно, на это потребуются годы, но с каждым запуском появляются новые открытия, которые переворачивают мир науки.

Факты об ускорителе

Всем известно, что ускоритель разгоняет частицы до 99% скорости света, но не многие знают, что процент равен 99,9999991% от скорости света. Это потрясающая цифра имеет смысл благодаря идеальной конструкции и мощным магнитам ускорения. Также нужно отметить некоторые менее известные факты.

Приблизительно 100 млн. потоков с данными, которые приходят от каждого из двух основных детекторов, могут в считаные секунды заполнить больше 100 тысяч компакт-дисков. Всего за один месяц количество дисков бы достигло такой высоты, что если их сложить в стопу, то хватило бы до Луны. Поэтому было принято решение собирать не все данные, которые приходят с детекторов, а лишь те, которые разрешит использовать система сбора данных, которая по факту выступает как фильтр для полученных данных. Было решено записывать лишь 100 событий, которые возникли в момент взрыва. Записываться эти события будут в архив вычислительного центра системы Большого адронного коллайдера, который расположен в Европейской лаборатории по физике элементарных частиц, которая по совместительству является местом расположения ускорителя. Записываться будут не те события, которые были зафиксированы, а те, которые представляют для научного сообщества наибольший интерес.

Последующая обработка

После записи сотни килобайт данных будут обрабатывать. Для этого используется более двух тысяч компьютеров, расположенных, в ЦЕРН. Задача этих компьютеров заключается в обработке первичных данных и формировании из них базы, которая будет удобна для дальнейшего анализа. Далее сформированный поток данных будет направлен на вычислительную сеть GRID. Эта интернет-сеть объединяет тысячи компьютеров, которые располагаются в разных институтах по всему миру, связывает более сотни крупных центров, которые расположены на трёх континентах. Все такие центры соединены с ЦЕРН с использованием оптоволокна - для максимальной скорости передачи данных.

Говоря о фактах, нужно упомянуть также о физических показателях строения. Туннель ускорителя находится в отклонении на 1,4% от горизонтальной плоскости. Сделано это в первую очередь для того, чтобы поместить большую часть туннеля ускорителя в монолитную скалу. Таким образом, глубина размещения на противоположных сторонах разная. Если считать со стороны озера, которое находится недалеко от Женевы, то глубина будет равна 50 метрам. Противоположная часть имеет глубину 175 метров.

Интересно то, что лунные фазы влияют на ускоритель. Казалось бы, как такой отдалённый объект может воздействовать на таком расстоянии. Однако замечено, что во время полнолуния, когда происходит прилив, земля в районе Женевы, поднимается на целых 25 сантиметров. Это влияет на длину коллайдера. Протяжённость тем самым увеличивается на 1 миллиметр, а также изменяется энергия пучка на 0,02%. Поскольку контроль энергии пучка должен проходить вплоть до 0,002%, исследователи обязаны учитывать это явление.

Также интересно то, что туннель коллайдера имеет форму восьмиугольника, а не круга, как многие представляют. Углы образуются из-за коротких секций. В них располагаются установленные детекторы, а также система, которая управляет пучком ускоряющихся частиц.

Строение

Адронный коллайдер, запуск которого связан с использованием многих деталей и волнением учёных, - удивительное устройство. Весь ускоритель состоит из двух колец. Малое кольцо называется Протонный синхротрон или, если использовать аббревиатуры — PS. Большое кольцо - Протонный суперсинхротрон, или SPS. Совместно два кольца позволяют разогнать части до 99,9 % скорости света. При этом коллайдер повышает и энергию протонов, увеличивая их суммарную энергию в 16 раз. Также он позволяет сталкивать частицы между собой примерно 30 млн. раз/с. в течение 10 часов. От 4 основных детекторов получается по большей мере 100 терабайт цифровых данных в секунду. Получение данных обусловлено отдельными факторами. Например, они могут обнаружить элементарные частицы, которые имеют отрицательный электрический заряд, а также обладают половинным спином. Поскольку эти частицы являются неустойчивыми, то прямое их обнаружение невозможно, возможно обнаружить только их энергию, которая будет вылетать под определённым углом к оси пучка. Эта стадия называется первым уровнем запуска. За этой стадией следят более чем 100 специальных плат обработки данных, в которые встроены логические схемы реализации. Эта часть работы характерна тем, что в период получения данных происходит отбор более чем 100 тысяч блоков с данными в одну секунду. Затем эти данные будут использоваться для анализа, который происходит с использованием механизма более высокого уровня.

Системы следующего уровня, наоборот, принимают информацию от всех потоков детектора. Программное обеспечение детектора работает в сети. Там оно будет использовать большое количество компьютеров для обработки последующих блоков данных, среднее время между блоками - 10 микросекунд. Программы должны будут создавать отметки частиц, соответствуя изначальным точкам. В результате получится сформированный набор данных, состоящих из импульса, энергии, траектории и других, которые возникли при одном событии.

Части ускорителя

Весь ускоритель можно поделить на 5 основных частей:

1) Ускоритель электронно-позитронного коллайдера. Деталь, представляет собой около 7 тысяч магнитов со сверхпроводящими свойствами. С помощью них происходит направление пучка по кольцевому туннелю. А также они сосредотачивают пучок в один поток, ширина которого уменьшится до ширины одного волоса.

2) Компактный мюонный соленоид. Это детектор, предназначенный для общего назначения. В таком детекторе ведутся поиски новых явлений и, например, поиск частиц Хиггса.

3) Детектор LHCb. Значение этого устройства заключается в поиске кварков и противоположных им частиц - антикварков.

4) Тороидальная установка ATLAS. Этот детектор предназначен для фиксации мюонов.

5) Alice. Этот детектор захватывает столкновения ионов свинца и протон-протонные столкновения.

Проблемы при запуске адронного коллайдера

Несмотря на то что наличие высоких технологий исключает возможность ошибок, на практике все иначе. Во время сборки ускорителя происходили задержки, а также сбои. Нужно сказать, что неожиданной такая ситуация не была. Устройство содержит столько нюансов и требует такой точности, что учёные ожидали подобных результатов. Например, одна из проблем, которая встала перед учёными во время запуска - отказ магнита, который фокусировал пучки протонов непосредственно перед их столкновением. Эта серьёзная авария была вызвана разрушением части крепления вследствие потери сверхпроводимости магнитом.

Эта проблема возникла 2007 году. Из-за неё запуск коллайдера откладывали несколько раз, и только в июне запуск состоялся, спустя почти год коллайдер все же запустился.

Последний запуск коллайдера прошёл успешно, было собрано множество терабайт данных.

Адронный коллайдер, запуск которого состоялся 5 апреля 2015 года, успешно функционирует. В течение месяца пучки будут гонять по кольцу, постепенно увеличивая мощность. Цели для исследования как таковой нет. Будет повышена энергия столкновения пучков. Значение поднимут с 7 ТэВ до 13 ТэВ. Такое увеличение позволит увидеть новые возможности при столкновении частиц.

В 2013 и 2014 гг. проходили серьёзные технические осмотры туннелей, ускорителей, детекторов и другого оборудования. В результате было 18 биполярных магнитов со сверхпроводящей функцией. Нужно отметить, что общее количество их составляет 1232 штуки. Однако оставшиеся магниты не остались без внимания. В остальных заменили системы защиты от остывания, поставили улучшенные. Также улучшена охлаждающая система магнитов. Это позволяет им оставаться при низких температурах с максимальной мощностью.

Если все пройдёт успешно, то следующий запуск ускорителя пройдёт лишь через три года. Через этот период намечены плановые работы по улучшению, техническому осмотру коллайдера.

Нужно отметить, что ремонт обходится в копейку, не учитывая стоимость. Адронный коллайдер, по состоянию на 2010 год имеет цену, равную 7,5 млрд. евро. Эта цифра выводит весь проект на первое место в списке самых дорогих проектов в истории науки.

Исчезновение планеты и разрушение Вселенной, перелет в средневековье по тоннелю времени и поглощающие людей "черные дыры" - главные темы обсуждения блоггеров российского интернет-пространства. Накануне мысли об апокалипсисе посетили многих жителей Рунета в связи с сегодняшним пробным запуском Большого адронного коллайдера (БАК) - самого мощного в истории ускорителя частиц, который находится в туннеле на глубине в 100 метров на границе Швейцарии и Франции.

Все пучком

Напомним, сегодня впервые по всему 27-километровому кольцу ускорителя провели пучок протонов низкой интенсивности с начальной энергией 450 гигаэлектронвольт - энергией предварительной «ступени», протонного суперсинхротрона SPS. Ранее пучки проходили только по одному из восьми секторов кольца. Запуск БАКа прошел успешно . Тест на минимальной мощности, примерно в 15 раз меньшей "штатной" энергии пучка в 7 тераэлектронвольт, и без столкновений протонов проводился для окончательной проверки работоспособности систем коллайдера, официальное открытие которого состоится 21 октября.

С помощью коллайдера ученые надеются, в частности, ответить на один из ключевых вопросов мироздания - почему элементарные частицы имеют массу. Физики надеются обнаружить следы существования так называемого бозона Хиггса - гипотетической частицы, которая, согласно современным представлениям, отвечает за массу элементарных частиц.

Кроме того, в одном из экспериментов на коллайдере физики будут сталкивать ядра атомов свинца, чтобы получить кварк-глюонную плазму - вещество, существовавшее спустя доли микросекунды после Большого взрыва. Если это удастся, то будет возможно ответить на многие вопросы образования нашего мира, которые пока обсуждаются на умозрительном уровне.

Между тем многие люди восприняли пробный запуск коллайдера как угрозу для своей жизни и в принципе жизни на земле.

Дыры, норы и другие измерения

При этом чаще всего упоминается возможность появления микроскопических "черных дыр" с последующим захватом ими окружающей материи. Предполагается, что "черная дыра" сначала поглотит ускоритель, затем Женеву, а после - и всю планету. Также предполагается, что появятся капли "странного вещества" или возникнут "кротовые норы" в другие измерения . С появлением БАКа связываются и еще одно "ожидание" - появление чего-то вроде машины времени. В любом случае, сходятся во мнении скептики, этот эксперимент невероятно опасен.

Ученым, работающим над большим адронным коллайдером, приходит огромное количество электронных писем с угрозами . Большинство авторов посланий выражают свой протест против запуска ускорителя элементарных частиц. Создателей коллайдера обвиняют в бесчеловечности и желании разрушить мир, а также донимают телефонными звонками со слезными мольбами сказать, что все в порядке, и никто не пострадает.

Остановить запуск Большого адронного коллайдера пытались даже через суд. Сначала житель американского штата Гавайи Вальтер Вагнер, а затем - немецкий профессор химии из Университета Тюбингена Отто Ресслер. Профессор утверждает, что проект БАК нарушает право на жизнь, гарантированное европейской Конвенцией о правах человека. Европейский суд по правам человека в Страсбурге отклонил эту жалобу .

"Конец Рунета"

Пока ученые убеждают весь мир, что для наступления "конца света" нет оснований, в гипотетическую "черную дыру" уже "засосало" практически весь Рунет . Начала эксперимента блоггеры ожидали едва ли не больше самих ученых.

Так, в "Живом журнале" сегодня новость о БАКе занимает первые три места в "самых популярных записях". Основная тема обсуждения обитателей жж-пространства - эксперимент века может плохо кончиться для всего человечества.

Так, известный радиоведущий Сергей Стиллавин в своем блоге высказал сомнения в том, что ученые все просчитали: " Эксперимент - это всегда получение результатов, которые невозможно просчитать на бумаге, в компьютере, в голове. То есть всегда есть шанс получить такой результат, который был неожиданным. И можно смеяться над лохами с высоты академического образования и даже давать гарантии, но какие могут быть "гарантии", когда проводится эксперимент?!".

И добавляет: "Считаю, что научное сообщество обязано сперва научиться побеждать такие болезни, как рак или диабет, а потом уже лезть неумелыми ручонками в проблематику "большого взрыва".

Некоторые блоггеры соглашаются с мнением автора: "В самом деле, неужели ученым нечем больше заняться, кроме поиска каких-то там бозонов? У нас еще полным-полно других проблем, разбирались бы лучше с ними, а не доводили людей до паранойи своим дурацким любопытством".

Другие предлагают "запретить генетику тоже" - "есть вероятность, отличная от нуля, что в процессе поиска лекарства от какого-нибудь заболевания будет случайно найдет вирус или ген, который уничтожит все человечество".

Кто-то шутит, что этот эксперимент может принести и пользу - привести "к появлению альтернативной реальности, в которой не будет никаких болезней, несправедливости, угнетения и воинствующего невежества".

Но большая часть пользователей настроены более оптимистично - они считают, что проблема "конца света" раздута СМИ и людьми с неуравновешенной психикой, а "ученые все хорошо просчитали и нужно им верить".

Между тем, по данным опроса Исследовательского центра портала SuperJob.ru , проведенного 2 месяца назад, для 45% жителей России словосочетание "большой адронный коллайдер" является загадкой.

Именно из-за непонимания предназначения и принципа работы БАКа многие блоггеры оказались в затруднительной ситуации: "Для того, чтобы бояться по-настоящему, мне лично не хватает знаний в области квантовой физики. Впрочем, для того, чтобы НЕ бояться совсем - не хватает все тех же знаний..."

РИА Новости также провели свой опрос и выяснили, слышали ли люди о Большом адронном коллайдере и какие ассоциации он у них вызывает.

Не первый "всадник Апокалипсиса"

Образ "всадников Апокалипсиса" приписывался многим научным изобретениям, в том числе и другим коллайдерам, например ускорителю Бевелак, находящемуся в лаборатории Лоуренса Беркли, созданному в 1970 году для получения сверхплотной материи, состоящей из атомных ядер. В 1974 году два физика предложили, что ее стабильная разновидность может возникнуть из ядер, которые ученые угрожающе именовали "аномальными". Появилась гипотеза, что она может поглощать и обычную материю, сообщает издание "Правда" .

После того как эта информация просочилась в СМИ, люди, далекие от науки, заявили, что сгусток этой аномальной ядерной материи может вначале утонуть в центре Земли, а затем, расширившись, поглотить планету в течение считанных секунд.

Другой "опасный объект" - релятивистский ускоритель тяжелых ионов, размещающийся в Брукхейвенской Национальной лаборатории в Нью-Йорке, пущенный в 2000 году с целью получения еще одной разновидности ранее предсказанной сверхплотной формы материи - кварко-глюонной плазмы.

Это исследование также вызвало большое беспокойство общественности и подозрение, не может ли материя такой плотности коллапсировать в "черную дыру" и, разумеется, поглотить нашу планету.

Успокоительное от ученых

Психологи считают, что этот страх перед коллайдером - естественный страх человека перед неизвестным. Как пояснила доктор психологических наук, профессор Варвара Моросанова , "Появление первых машин вызывало страх у людей. Если говорить вообще о древности, солнечные затмения как неизвестное что-то вызывало взрывы массовых страхов, фантазий. Если говорить о нашем времени, мы все хорошо помним историю с атомной энергетикой, недоверие к атомным станциям, к чему сейчас человечество возвращается".

Чтобы убедить общество в безвредности эксперимента, ученые-разработчики коллайдера собрали пресс-конференцию. Нобелевский лауреат Робер Аймар, являющийся генеральным директором CERN, Европейской организации ядерных исследований, официально заявил: "Любые предположения, что он может представлять риск, - чистая фантазия".

Ученые уверяют, что эксперимент безопасен. Проводились исследования, которые показывают, что частицы космических лучей имеют энергии, значительно превосходящие энергию коллайдера - природа постоянно "ставит" эксперименты, подобные экспериментам на БАКе, но это не привело к катастрофе.

"В природе постоянно происходит столкновение частиц с такими же или с еще более высокими энергиями. И, например, в данный момент прямо у нас над головой каждую секунду происходит столкновение частиц с еще более высокими энергиями", - пояснил вчера РИА Новости член-корреспондент РАН, член рабочей группы по безопасности БАК Игорь Ткачев.

"Черные дыры", которые, согласно некоторым теориям, могут появиться при работе коллайдера, согласно тем же теориям, будут иметь время жизни столь малое, что просто не успеют начать поглощать материю, заверяют специалисты.

"Эти черные дыры, если они и родятся, жить будут очень мало. Сразу испарятся. Даже до стенки коллайдера не долетят", - считает замдиректора НИИ Ядерной физики МГУ, координатор участия российских институтов в создании БАК Виктор Саврин.

Материал подготовлен редакцией rian.ru на основе информации РИА Новости и открытых источников

5.04.07г. В женевском пригороде Мейрен, где находится Европейский центр ядерных исследований (ЦЕРН), произошла авария, которая может сорвать намечавшийся в этом году пуск Большого адронного коллайдера - супермощного ускорителя элементарных частиц, в создании которого принимают участие ведущие мировые державы.

Из официальных комментариев и сообщений информагентств представала довольно противоречивая картина случившегося. И термины употреблялись самые разные - взрыв, авария, инцидент, техническая "неприятность". ИТАР-ТАСС со ссылкой на пресс-службу ЦЕРНа сообщил, что "при испытаниях в результате резонансных колебаний взорвался сверхпроводящий магнит - центральная составляющая создаваемого здесь уникального ускорителя элементарных частиц". При этом отмечалось, что никто из сотрудников ЦЕРНа не пострадал, но запланированные научные эксперименты на новом ускорителе могут быть отложены на неопределенное время.

Известие это, как удалось вчера понять, опечалило многих российских ученых и специалистов, тесно сотрудничающих с Европейским центром ядерных исследований. И хоть никакой нашей вины в случившемся нет, всем искренне жаль, что начало долгожданных экспериментов на новом ускорителе отодвигается. По плану предпусковые испытания должны были завершиться летом, а к концу года его предстояло вывести на минимальный уровень мощности.

Большой адронный коллайдер (БАК) - сложнейшее сооружение, большая часть которого находится под землей на 100-метровой глубине в кольцевом тоннеле протяженностью 27 километров.

Тоннель проложен таким образом, что часть его находится в Швейцарии, куда приписана и штаб-квартира ЦЕРНа, а другая часть - под территорией соседней Франции. Пограничных постов, как можно догадаться, в тоннеле нет. Да если бы и пришло кому-то в голову их установить, пучки заряженных частиц проносятся по кругу с такой невероятной скоростью, что зафиксировать их могут только специальные детекторные станции. Они для того и созданы, чтобы уловить, запечатлеть, осмыслить принципиально новые явления и эффекты, которые ученые надеются получить с помощью БАК. В том числе и приблизиться к разгадке Большого взрыва - уяснить и реконструировать механизм образования Вселенной.

Пограничных постов в тоннеле ускорителя нет, а вот сложнейшего и дорогостоящего оборудования здесь напичкано много. Достаточно сказать, что в нем смонтированы 1720 особых магнитов (длина одного достигает 15 метров), которые должны "обеспечить гомогенное силовое поле для направленного движения потоков элементарных частиц". Слабым звеном при испытаниях оказались разработанные и произведенные в США (в кооперации с Японией) магниты, предназначенные быть "крайними" перед каждой из четырех детекторных станций.

Как пояснил "РГ" в телефонной беседе директор Института ядерной физики Сибирского отделения РАН академик Александр Николаевич Скринский, эти магниты должны обеспечивать финальную фокусировку пучка протонов перед входом его в камеры столкновения со встречными потоками элементарных частиц. У института, которым руководит академик Скринский, сложились тесные и весьма плодотворные отношения с ЦЕРНом. По словам ученого, за годы участия в этом глобальном проекте сибирскими учеными разработано, на российских предприятиях произведено и поставлено в Швейцарию наукоемкого оборудования на 100 миллионов швейцарских франков. Перед отправкой оно прошло все положенные в таких делах испытания, и претензий к нему, стучит по дереву мой собеседник, до настоящего времени не было.

А вот американские коллеги из компании "Фермилаб", что в Техасе, вынуждены сейчас посыпать голову пеплом и приносить официальные извинения коллегам по международной коллаборации за досадный срыв. Как установила комиссия по горячим следам, разрушение магнитов (с эффектом взрыва-хлопка) могло произойти из-за ошибки в расчетах при их создании, а также по той, увы, нам хорошо знакомой причине, что магниты должным образом не испытали перед отправкой и установкой по месту назначения.

В результате "провисла" вся цепочка ускорителя длиной в 27 километров. По информации академика Скринского, который входит в Совет ЦЕРНа, никаких организационных, а тем более политических выводов еще не сделано - пока что работает и готовит свои предложения техническая комиссия из специалистов центра. Собеседник "РГ" из Новосибирска, как и его коллеги в Женеве, не теряет надежды, что при адекватной и расторопной реакции со стороны США и Японии негодное оборудование удастся оперативно заменить и это не отразится сколько-нибудь заметным образом на сроках пуска всего ускорителя.