tapirr

Идея создания сверхмощного коллайдера - ускорителя, в котором "лоб влоб" сталкиваются разогнанные практически до скорости света пучкиэлементарных частиц - впервые появилась у физиков Европейскойорганизации ядерных исследований (ЦЕРН) еще в 1984 году, а егостроительство в туннеле, "оставшемся в наследство" отэлектрон-позитронного коллайдера LEP, началось в 2001 году.

В проекте участвовали несколько тысяч физиков из 85 стран, в том числе около 700 российских ученых, сотни предприятий и организаций.

В среду пучок протонов впервые прошел по всему кольцу ускорителя,что означает, что все системы самого большого и дорогого научногоприбора работают нормально и готовы к началу экспериментов.

Запуск

До сегодняшнего дня называлось множество разных дат, когда коллайдербудет запущен. Всеобщий ажиотаж и ожидание "конца света" заставляливсех задаваться вопросом: "Когда?". На этом и на нерасторопностипресс-службы ЦЕРНа играли интернет-шутники, создававшие сайты собратным отсчетом до "запуска", на которые "клевали" многие серьезныеСМИ.

Наконец, в августе ЦЕРН объявил, что первый пучок протонов пройдетпо кольцу коллайдера 10 сентября. В конце августа физики проверилисистему инжекции - "впрыска" протонов в кольцо, а затем пропустили ихпо одному из восьми секторов ускорителя.

В среду ученые один за другим открывали каждый сектор кольца,проверяя, насколько хорошо мощные магниты фокусируют и удерживаютпучок, как работают детекторы, криогенные и другие системы.

Тест на минимальной мощности, значительно меньшей "штатных" семитераэлектронвольт, и без столкновений протонов проводился дляокончательной проверки работоспособности систем коллайдера. Проверказавершилась успешно.

"Это фантастический момент. Мы можем теперь ожидать наступленияновой эры в понимании происхождения и эволюции Вселенной", - заявилруководитель проекта Лин Эванс (Lyn Evans) после теста.

Он признался, что в среду ему даже удалось выиграть пари- он поспорил на то, что в первый раз пучок протонов удастся провестипо кольцу ускорителя менее, чем за час, однако не признался, какой быластавка.

Отвечая на вопросы журналистов, Эванс сообщил, что серьезныефизические эксперименты на БАК начнутся в ближайшие месяцы. Пока жеоборудование будет проходить отладку. Официальное открытие БАКа состоится 21 октября.

Российский физик, научный сотрудник Института физики высоких энергийАлександр Солодков, работающий в проекте БАК с 1993 года, сообщил РИАНовости, что первые столкновения частиц начнутся в коллайдере вближайшие две недели.

"В случае успешной работы - это вопрос дней. Через две недели заведомо будут столкновения",- сказал Солодков, который следил за сегодняшним запуском и параметрамиработы коллайдера в режиме реального времени, подключившись ккомпьютерной сети ЦЕРНа.

Ученый добавил, что столкновения будут происходить на энергии "существенно меньшей, чем максимально планируемая энергия".

"Он (коллайдер) будет работать на энергии инжекции, на энергии, накоторой пучок поступает из предыдущего ускорителя (протонногосуперсинхротрона SPS). Это 450 гигаэлектронвольт, то есть суммарнаяэнергия столкновений составит 900 гигаэлектронвольт", - сказал ученый.

Максимальная энергия, которая будет достигнута в этом году, - это 5на 5 тераэлектронвольт. Получается 10 тераэлектронвольт. Только вследующем году суммарная энергия будет повышена до 14тераэлектронвольт, сообщил ученый.

Микроскоп-переросток

Несмотря на гигантские размеры, коллайдер предназначен для тех жецелей, что и обычный микроскоп - помочь ученым заглянуть в микромир.Однако его "разрешающая способность" в миллиарды раз больше, он может"видеть" элементарные частицы, из которых состоит атом и даже ихсоставные части - кварки и глюоны.

Поскольку у физиков нет инструментов, которыми можно "ощупать"элементарные частицы, им приходится использовать одни частицы, чтобыизучить другие. Ударяя электронами или протонами, или ядрами атомов подругим объектам микромира как молотком по ореху, ученые изучаютполучившиеся "осколки" - сотни формирующихся при столкновенииэлементарных частиц, чтобы изучить устройство "ореха".

Для разгона сталкиваемых частиц ученые используют ускорители. Дляизмерения их энергии используют особые единицы - электронвольты. Первыеускорители - циклотроны и линейные ускорители - были созданы еще в1930-е годы, их мощность составляла десятки мегаэлектронвольт.

Мощность ускорителей все время росла, для увеличения энергии сталисоздавать коллайдеры (от английского collide - "сталкивать"), гдесталкивались два пучка частиц, что удваивало их мощность. Самый мощныйна сегодняшний день работающий коллайдер - Тэватрон в американскойлаборатории имени Ферми - достигал суммарной энергии столкновений 2тераэлектронвольта.

Теперь он отодвинут на второе место соперником - европейским Большимадронным коллайдером, энергия которого в семь раз больше - 14тераэлектронвольт.

Эта гигантская по меркам ускорителей энергия нужна для того, чтобыоткрыть тайны устройства материи. Физики надеются проверить такназываемую Стандартную модель, объединяющую все виды взаимодействий,кроме гравитационного - сильное (связывающее кварки в протонах инейтронах), слабое (взаимодействие между электронами и нейтрино) иэлектромагнитное.

В настоящее время Стандартная модель является общепризнаннойтеорией, однако в ней есть положения, которые требуют экспериментальнойпроверки. В частности, речь идет о поисках так называемого бозонаХиггса - гипотетической частицы, которая обеспечивает наличие массы увсех элементарных частиц.

Для поисков следов распада бозона Хиггса предназначены два из четырех главных детекторов Большого адронного коллайдера - ATLAS и CMS.

Кроме того, сталкивая на коллайдере ядра атомов свинца, ученыенамерены изучать свойства особого типа вещества, кварк-глюонной плазмы,которое, как полагают, существовало в первые мгновения после Большоговзрыва.

Матрешка из ускорителей

Большой адронный коллайдер является последней ступенью целой системыускорителей, созданных в ЦЕРНе с момента его основания в 1950-е годы.До того, как попасть в БАК, протоны пройдут цепочку ускорителей,некоторым из которых больше полувека. Из линейного ускорителя Linac2разогнанные до 50 мегаэлектронвольт частицы попадают в PS Booster,который ускоряет их до энергии 1,4 гигаэлектронвольт и отправляет впротонный синхротрон PS с энергией 28 гигаэлектронвольт, запущенный ещев 1959 году.

Предпоследняя ступень - протонный суперсинхротрон SPS, созданный в1976 году, который разгоняет частицы до 450 гигаэлектронвольт, послечего частицы попадают в кольцо БАКа, где они будут разгоняться доэнергии 7 тераэлектронвольт, когда коллайдер выйдет на полную мощность.В среду пучок протонов прошел по кольцу с энергией SPS - 450гигаэлектронвольт.

Внутри тоннеля БАКа находятся два канала для пучков протонов,окруженные магнитами (всего их 9,6 тысячи), которые фокусируют иповорачивают пучок, удерживая его в центре. Для того, чтобы удержатьразогнанные до высоких скоростей протоны, необходимо очень мощноемагнитное поле - чем "круче" нужно повернуть частицы, тем мощнее.Именно это приводит к необходимости строить гигантские кольца.

Для создания большой электрической мощности необходимасверхпроводимость, с помощью "теплых" магнитов такое мощное магнитноеполе создать не получится. Поэтому все секторы кольца были охлаждены спомощью жидкого гелия до температуры лишь на полтора градуса вышеабсолютного ноля.

"Черные дыры", "Странное вещество" и машина времени

В связи с будущим началом работы ускорителя звучит множество катастрофических предсказаний. В частности, говорится о том, что в коллайдере якобы образуется черная дыра, которая поглотит Землю, появятся капли "странного вещества" и даже возникнут "кротовые норы" вдругие измерения.

В конце августа Европейский суд по правам человека в Страсбурге отклонил жалобу группы ученых и частных лиц, которые требовализапретить запуск БАКа. Истцы, самым известным из которых являетсянемецкий ученый, специалист по теории хаоса Отто Росслер, утверждали,что эксперименты могут привести к возникновению черных дыр и привести к"концу света".

Однако ученые заверяют, что эксперимент безопасен.Проводились исследования, которые показывают, что частицы космическихлучей имеют энергию, значительно превосходящую энергию коллайдера -природа постоянно "ставит" эксперименты, подобные экспериментам на LHC,но это не привело к катастрофе.

Черные дыры, которые, согласно некоторым теориям, якобы могутпоявиться при работе коллайдера, согласно тем же теориям, будут иметьвремя жизни столь малое, что просто не успеют начать поглощать материю,заверяют специалисты.

Ускорительный комплекс ЦЕРНа