На границе Швейцарии и Франции в семи километрах от Женевы у подножья Юрских гор расположен один из наиболее уникальных исследовательских институтов в мире - европейский центр ядерных исследований (ЦЕРН). Эта международная организация представляет собой институт, занимающийся экспериментами в области фундаментальной физики (прежде всего физики высоких энергий и физики элементарных частиц.)
История этого института началась в начале пятидесятых годов прошлого века, когда европейские страны, решили объединить свои усилия в проведении исследований в области физики элементарных частиц. Стоит отметить, что к середине прошлого века экспериментальная ядерная физика и физика частиц достигли в своём развитиии такого уровня, что дальнейшее движение вперёд стало попросту невозможным без привлечения крупных финансовых затрат. Если в начале двадцатого века революционные открытия делались отдельными людьми на установках, копорые можно было легко разместить на столе и стоимость которых редко превышала несколько тысяч долларов (вспомните опыты по изучению фотоэффекта или открытие атомного ядра Резерфордом) , то уже первые крупные ядерные реакторы и ускорители элементарных частиц имели заметно большую стоимость, а проводимые на них исследования требовали привлечения труда десятков и сотен учёных. При таком положении вещей далеко не каждая страна могла позволить себе строить свои собственные экспериментальные установки и самостоятельно реализовывать научные программы в данной области физики.
Почему ЦЕРН разместился именно в Швейцарии ? Главная причина заключалась в том, что Вторая Мировая война, закончившаяся незадолго до учреждения института, оставила после себя страны Европы ослабленными экономически, а порою и просто разрушенными. Швейцария была одной из немногих европейских стран, на территории которых не велись военные действия. Швейцария практически не понесла потерь в годы войны, её хозяйственные и промышленные объекты не подверглись разрушению, что существенно облегчало задачу создания нового института.
В настоящее время странами-участницами ЦЕРНа являются практически все страны Западной Европы. Наиболее активное участие в научных программах института прининимают Германия,Италия и Франция. В последние годы в работе ЦЕРНа начинают участвовать страны Центральной и Восточной Европы (Чехия, Словакия, Болгария и др.). Российская Федерация не является страной-участницей, но вместе с США и некоторыми другими странами имеет в этой международной организации статус наблюдателя, что позволяет и российским учёным работать вместе со своими европейскими коллегами. Группа учёных , занимающихся отдельным экспериментом называется коллаборацией (в неё могут входить не только физики). Коллаборации крупных экспериментов могут насчитывать сотни и даже тысячи человек, что отражает масштабность выполняемой ими работы.
Стоит несколько более подробно остановиться на тех проблемах, которыми занимается этот институт. Сейчас нет серьёзных оснований сомневаться в справедливости теории Большого Взрыва - теории, согласно которой расширение Вселенной началось конечное время тому назад (15-20 милиардов лет) из состояния колоссальных плотности и давления. В основе этой теории лежат как экспериментальные данные современной астрофизики, так и современная модель физики элементарных частиц (так называемая Стандартная Модель), которая описывает структуру и свойства нашего мира на масштабах 10е-15 - 10е-18 метра. За время деятельности ЦЕРН своими экспериментами способствовал сначала становлению Стандартной Модели, а в дальнейшем её проверке. Однако, ведётся также работа
по изучению явлений, не укладывающихся в рамки Стандартной Модели физики частиц. К заслугам ЦЕРНа можно отнести открытие калибровочных векторных бозонов - переносчиков слабого взаимодействия, наблюдение нейтральных слабых токов, определение числа поколений частиц, экспериментальное подтверждение наличия шестого t-кварка, а также открытие нескольких десятков новых элементарных частиц.
Для проведения исследований ЦЕРН располагает уникальным ускорительным комплексом. основными установками являются протонный синхротрон PS ( максимальная энергия протонов 24ГэВ ), суперпротонный синхротрон SPS (максимальная энергия протонов 400 ГэВ) и большой электрон-позитронный коллайдер LEP (максимальная энергия электронов и позитронов 117 Гэв). Имеются также и
ускорители тяжёлых ионов. Недаром на эмблеме института схематически изображены два ускорительных кольца.
Сейчас полным ходом идёт строительство нового огромного ускорителя на встречных протон-протонных пучках с длиной кольца 27 километров - большого адронного коллайдера. Этот проект называют проектом века. Это будет самая дорогая и самая сложная экспериментальная установка из всех, которые когда-либо строил человек с целью познания природы. Ожидается, что ускоритель со своими четырьмя основными детекторами (ATLAS,CMS,ALISE и LHC-B) вступит в строй в 2007 году. Большой адронный коллайдер будет способен разогнать протоны до энергий в 7 ТэВ. Для сравнения, сегодня самая большая энергия протонов достигается на ускорителе "Теватрон" (США) и составляет всего 1 ТэВ. На большом адронном коллайдере будут поставлены эксперименты по поиску суперсимметрии между лептонами и кварками, по поиску бозонов Хиггса (частицы, взаимодействие с полем которых придаёт массу всем остальным элементарным частицам), по изучению кварк-глюонной плазмы (Кварк-глюонная плазма - новое состояние вещества. Именно в таком состоянии пребывала наша Вселенная в первые доли секнды после своего рождения.), по исследованию свойств тяжелого b-кварка, а также десятки других экспериментов.
ЦЕРН - обладатель одного из крупнейших в мире вычислительных центров. В сегодняшних экспериментах поток данных с детекторов, предназначенных для записи и дальнейшей обработки составляет мегабайты и десятки мегабайт в секунду. В задачи вычислительного центра входит оперативное принятие данных с детекторов, запись их на магнитную ленту, хранение их в течение нескольких лет и предоставление вычислительных мощностей для последующей обработки даннх.
Европейский центр ядерных исследований - яркий пример того, как международное сотрудничество в области физики элементарных частиц даёт колоссальные по своей значимости результаты, жизненно необходимые современной фундаментальной науке для понимания сущности нашего мира. Можно без преувеличения сказать, что под десятками метров скального грунта в туннелях ускорителей ЦЕРНа в столкновениях частиц гиганских энергий рождается Знание о прошлом нашей Вселенной, её настоящем и будущем. Мир сложен, но познаваем. Шаг за шагом учёные наступают на Неизвестное, выравая у Природы её тайны. Кто знает, какие ещё загадки встретят они на этом пути, какие ещё рывки сделает наука в ближайшие десять, двадцать лет ? Наступление продолжается...