Запуск Большого адронного коллайдера (БАК) прошел успешно. Самый крупный ускоритель элементарных частиц запустили на границе Швейцарии и Франции. Дата запуска — 10 сентября 2008 г.
Первый пучок протонов прошел все кольцо ускорителя Большого адронного коллайдера длиной 27 километров. Ученые последовательно запускали протоны по восьми секциям ускорителя. Был проведен тест на минимальной мощности, примерно в 30 раз меньшей "штатной", для окончательной проверки работоспособности систем коллайдера и пока без столкновений протонов. Непосредственно инжекция произошла около 11:30 по московскому времени. Энергия инжекции составила 450 гигаэлектронвольт. Это только начала испытаний БАК, основные эксперименты начнутся позже.
На сегодняшний день это самый крупный ускоритель элементарных частиц. По существу он является детищем всех ведущих физиков планеты, в том числе ученых из России. Его построили за семь лет в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН).
Европейский центр ядерных исследований создан в 1954 году близ Женевы для теоретических и экспериментальных работ по физике элементарных частиц. Его учредителями стали 12 европейских государств (Австрия, Бельгия, Великобритания, Италия, ФРГ и др.). Сегодня число стран-членов возросло до 20. Кроме того, некоторые страны (среди них Россия и США), а также международные организации имеют статус наблюдателя. В ЦЕРНе постоянно работают около 2500 человек, еще около 8000 физиков и инженеров из 580 университетов и институтов 85 стран участвуют в экспериментах ЦЕРНа и работают там временно.
Коллайдер размещен в гигантском тоннеле на глубине ста метров. Новый ускоритель рассчитан на энергии, прежде не подвластные человечеству. С его помощью будут получить новые частицы, которые сейчас неизвестны науке, или новое состояние вещества.
Два пучка частиц двигаются в противоположном направлении на огромной скорости. Однако в ряде мест их маршруты пересекаются, что позволяет протонам сталкиваться. Последствия столкновения протонов и являются главным предметом изучения.
Официальные лица из ЦЕРНа признают, что коллайдер - установка во всех отношениях уникальная, а эксперименты на ней могут воспроизвести в миниатюре Большой взрыв, который, как считают, миллионы лет назад положил начало Вселенной.
Вокруг адронного коллайдера уже ходит масса легенд. Например, есть мнение, что в ускорителе могут возникнуть черные дыры, способные уничтожить сам коллайдер и даже поглотить территории Франции и Швейцарии. Ученые же говорят, что возникновение черной дыры возможно, однако время существования таких дыр будет крайне коротким.
Ученые из России участвуют во всех готовящихся экспериментах. Экспериментов запланировано множество. Основная цель, например, эксперимента ATLAS - обнаружить т.н. хиггсовский бозон. Тем самым ученые рассчитывают подтвердить или опровергнуть существующие предположения о происхождении массы во Вселенной. Чтобы понять, насколько это непростая задача, достаточно привести лишь одно обстоятельство: при том что ежесекундно в детекторе будет происходить 800 млн столкновений, хиггсовский бозон можно будет наблюдать один раз в день. То есть один бозон на 10 000 000 000 000 столкновений. В сравнении с этой задачей поиск иголки в стоге сена выглядит детской забавой.
Цель другого эксперимента - ALICE - получить и исследовать кварк-глюонную плазму. В этом состоянии, как полагают ученые, находились на ранней стадии образования Вселенной кварки (фундаментальные частицы) и глюоны (переносчики сильного взаимодействия), которые теперь, в нынешней "холодной" Вселенной, заключены внутри протонов и нейтронов. Чтобы получить плазму, на ускорителе будут разгонять и сталкивать "лоб в лоб" ионы свинца при энергиях в 300 раз выше тех, что достигались в прежних экспериментах.
По масштабам коллайдер можно сравнить с проектом создания термоядерного реактора или запуском человека на Луну. В этом проекте собрали не только ученых, но и производственников, ведь необходимо создавать принципиально новое оборудование и новые материалы.
К примеру, чтобы удержать пучок ускоренных частиц в кольцеобразном подземном тоннеле, необходимы сильные магнитные поля, а их можно получить только с использованием эффекта сверхпроводимости. Коллайдер станет самой большой "сверхпроводящей" установкой в мире. Около 4 тысяч тонн металла будет охлаждено до температуры на 300 градусов ниже комнатной. В результате ток 1,8 млн ампер побежит по сверхпроводящим кабелям почти без потерь
Это станет возможным не без участия российских специалистов: в НИИ ядерной физики им. Будкера в Новосибирске разработали и обеспечили производство и поставку в ЦЕРН уникальных магнитов. Четыре тысячи тонн высокотехнологической продукции проделали путь в пять тысяч километров. Вклад только этого института в сооружение нового ускорителя оценивается в 90 млн швейцарских франков.
Участвовать в охоте на рождающиеся в коллайдере новые частицы смогут тысячи физиков. Ведь каждое столкновение протонов порождает каждую секунду лавину информации. Если обрабатывать ее нынешними средствами, потребуются десятилетия. Поэтому создана грандиозная информационная система ГРИД, которая объединит в единую сеть все компьютеры планеты. Только такой мегамозг способен переварить колоссальный объем данных.
А ловить образовавшиеся частицы (или осколки) будут четыре огромных детектора. Один займется Хиггсом, второй кварк-глюонной плазмой, третий - антивеществом, четвертый - поиском новых, доселе неизвестных частиц микромира. Самый большой из детекторов занял бы половину парижского собора Нотр-Дам, а в самом тяжелом железа больше, чем в Эйфелевой башне.
Кстати, в свое время американцы смело взялись за сооружение своего БАКа. Ударными темпами истратили миллиард долларов. Однако выяснилось, что цену надо удвоить. Потом утроить. И отступили, почувствовав, что это только начало. Европа рискнула. ЦЕРН дал всем урок, как надо реализовывать такие грандиозные проекты, хотя были периоды, когда казалось, что дело окончательно зашло в тупик. Но всегда находился выход. Выходили из тяжелых ситуаций прежде всего за счет жесточайшей экономии буквально на всем.
Здесь скрупулезно отбирали и специалистов, и изготовителей по принципу цена-качество, - объяснял кандидат физико-математических наук Сергей Муравьев. - Скажем, в Марокко есть прекрасные математики именно в области элементарных частиц. Если их услуги дешевле, чем услуги других ученых, они имеют шанс получить приглашение ЦЕРНа. Тот же принцип и в изготовлении оборудования: один узел может быть детищем десятка стран: конструировался в одной, чертежи делались в другой, изготавливался в третьей.
Особо подчеркивается полная прозрачность всех финансов, всех конкурсов на размещение заказов. Здесь нет своих, нет любимчиков. За десятилетия, которые существует ЦЕРН, на его репутацию не легла даже тень подозрений, хотя деньги крутятся огромные. Ловчить не позволяет принцип предельной экономии. Невыгодно.
Участие в проекте России несколько раз висело буквально на волоске. Причина очевидна - не было денег, чтобы работать на равных с другими странами. И, тем не менее, Россию включили в проект. Решающей оказалась "схема Скринского". В церновских кругах говорят, она настолько эффективна, что ее автору, директору Института ядерной физики СО РАН академику Александру Скринскому впору присуждать Нобелевскую премию по экономике.
В несколько сокращенном виде напечатано в газете
«Кавказская ЗДРАВНИЦА» От 13 сентября 2008 г.