Большой адронный коллайдер: взгляд изнутри

Выпив с утра кофе (много кофе!), закусив круассанами и йогуртом, он приступает к работе. Российский ученый Юрий Маравин, сотрудник швейцарского CERN, и еще несколько тысяч его коллег из 38 стран пытаются понять, многомерно ли пространство, существует ли бозон Хиггса и из чего на самом деле состоит темная материя.

Сделать выводы ученые намереваются, повторив Большой Взрыв в миниатюре. От вопроса «каково это вообще — быть Богом и создавать новую Вселенную» Юрий Маравин отмахивается: «Это неверная формулировка. Мы просто реконструируем условия, близкие к Большому Взрыву — хочется понять, что представляют собой основные кирпичики мира, и в какие взаимодействия они вступают».

Юрий не видит в своей работе ничего удивительного и уникального. И, действительно, подумаешь: выяснить, куда подевалось все антивещество, или раскрыть сущность темной материи, из которой на 23% состоит Вселенная.

В общем, работа — не сложнее любой другой. Главное — пошаговая стратегия достижения результата: задача поставлена, решена, пора приниматься за новую.

CERN запускает коллайдер, чтобы найти экспериментальное доказательство дополнений к Стандартной модели или теории частиц и их взаимодействия.

Согласно ей, все вещество состоит из двух типов элементарных частиц — кварков и лептонов. Они взаимодействуют между собой посредством других частиц, бозонов. Сочетания же кварков рождают в ядрах протоны и нейтроны. Они, в свою очередь, держатся вместе посредством ядерного взаимодействия, которое передается бозонами под названием глюон (от англ. — клей).

Концепция развертывается далее, устройство Вселенной в ней описывается логично и обоснованно. За последние 30 лет положения Стандартной модели выдержали тщательные проверки во многих экспериментах. Но, несмотря на это, она не дает ответов на многие фундаментальные вопросы.

Почему частицы обретают массу? Правы ли теоретики, которые рассказывают, что в мире больше четырех известных нам измерений?

Чтобы ответить на эти вопросы, ученые ставят эксперименты с помощью LHC, или БАК (Большой адронный коллайдер). Работы над созданием этого суперускорителя частиц ведутся с начала 90-х годов: на глубине от 30 до 70 метров под землей заложили кольцо сверхпроводящих магнитов. Его протяженность — 27 км., а «местожительство» — граница Швейцарии и Франции.

«Шайтан-бублик», как окрестили БАК в прессе, полностью заработает в октябре этого года. Внутри него ученые собираются разогнать два пучка протонов (с помощью электромагнитных волн). Заряженные частицы будут двигаться по замкнутой орбите, словно серферы по волнам океана, и с каждым оборотом набирать скорость. Энергии, выделяемой пучком протонов, хватит, чтобы расплавить 20 тонн золота.

Планируется, что в ходе эксперимента пучки частиц будут сталкиваться каждые 25 наносекунд, т.е. с частотой 40 мегагерц. Сталкиваясь, составные части протонов (кварки и глюоны), будут взаимодействовать друг с другом. Это сформирует состояние, подобное Вселенной через 10—12 секунд после Большого Взрыва.

Фиксировать и анализировать происходящее во время эксперимента ученые намерены с помощью четырех больших детекторов. Особое внимание — поиску частицы, которая носит имя «бозон Хиггса».

Стандартная модель утверждает, что существует всего два типа «кирпичиков» материи: кварки и лептоны. Видов взаимодействия три: сильное (которое держит кварки в протоне и нейтроне), электрослабое (то, что позволяет вам сидеть в кресле и не проваливаться сквозь него, или позволяет распадаться нестабильным ядрам в ядерном реакторе) и гравитационное.

Частицы «чувствуют» друг друга посредством бозонов — так называют «переносчиков» взаимодействия. Электрослабое взаимодействие переносится W, Z-бозонами и фотоном. Фотон — безмассовый, а W и Z-бозоны — очень тяжелые.

Почему частицы, которые, по сути, выполняют одну и ту же функцию, так отличаются по массе? Теория, которую придумал Петер Хиггс, объясняет это так: бозон, названный в честь Хиггса, создает поле, которое пронизывает пространство. Частицы взаимодействуют с ним и вязнут, т.е. приобретают инерцию.

«К сожалению, пока это только теория, и мы не знаем, каков настоящий механизм приобретения масс, — признается Юрий Маравин. — Когда-то считалось, что электрослабое взаимодействие бывает трех видов: электрическим, магнитным и слабым. Специальная теория относительности показала, что электрическое и магнитное взаимодействие — это две стороны одного электромагнитного. Позднее мы узнали, что электромагнитное и слабое взаимодействие (ответственное за слабый распад ядер) — одно и то же. Сейчас мы думаем, что при очень больших энергиях все взаимодействия (электрослабое, сильное и гравитационное) объединятся в одно. В теории это еще не описано. Если в результате осеннего эксперимента мы узнаем, как частицы приобретают массу, это может нам дать путь к теории общего объединения».

Часть ученых и представителей общественности обвиняют CERN в подготовке Апокалипсиса. Якобы, в ходе проведения опытов могут образоваться черные дыры и капли антиматерии, представляющие угрозу для существования и Земли, и Вселенной. Маравин называет таких ученых «домашними дилетантами». «Такие предположения выдвигают только люди, не имеющие специального образования; те, кто физикой профессионально не занимается. Ведь при наших экспериментах антиматерия создается постоянно, — объясняет Юрий. — Знаете, несколько лет назад в CERN создали даже анти-водород. Последние десять лет мы используем ядра анти-водорода (анти-протоны) для соударения с протонами на экспериментальной площадке в Фермилабе (недалеко от Чикаго, США). Но концентрация антивещества ничтожна, и никакой опасности для окружающего мира не представляет.

Высокоэнергичные космические лучи тоже создают антиматерию в атмосфере, и что? Ничего, живем. Теоретически, конечно, при высокоэнергичных соударениях частиц могут возникнуть маленькие, нестабильные черные дыры. Но, для того, чтобы это произошло, БАК попросту не имеет достаточно энергии.

Впрочем, несколько выдающихся теоретиков допускают возможность создания маленьких черных дыр при осеннем эксперименте. Но, во-первых, это пока только предположения, которые ничем не подтверждены. Во-вторых, вышеупомянутые маленькие черные дыры принципиально отличаются от тех, общеизвестных черных дыр, которые представляют собой остатки тяжелых звезд. «Наши» маленькие черные дыры практически мгновенно распадаются на другие частицы, в то время, как стабильные черные дыры имеют огромную массу, и поэтому… стабильны».

На планете, помимо БАК, десятки (!) подобных установок. Почему же именно вокруг работы этого коллайдера возникло столько шума?

• Страницы:
• 1
• 2
• следующая

читайте также

• 2800 лет в ожидании конца, №1732, февраль 2009, Тимур Аникин, Ольга Канорская и др.

Представьтесь или зарегистрируйтесь, чтобы участвовать в обсуждении.

комментарии

iskra-svet , 26.05.2010 13:01

'Это здорово! Человек в освоении природы делает огромный шаг вперед. Открываются законы природы. Когда же закончится беззаконие в обществе, в котором мы живем? Никитин Б.

yuriybakharev@yandex.ru , 09.11.2010 16:01

Разум - главное эволюционное преимущество, человека , поэтому естественно , что человечество тратит ресурсы на научно-исследовательскую работу в области фундаментальной науки, ибо фундаментальная наука – главнейший двигатель современной экономики, человеческого прогресса. Однако некоторые общественные институты, прежде всего Российские СМИ действуют в прямо противоположном направлении, распространяя ложные знания, так сказать, развивая антинауку, "альтернативную медицину", астрологию, «Новую хронологию» В результате добиваются, чтобы люди становились не умнее, а наоборот, глупее. Интересно, что оболваниванию людей производится в СМИ под вывеской плюрализма. Публикуя откровенный бред, подверстывают послесловие от редакции: "не беремся судить о тех вещах, в которых разбираться должны специалисты, поэтому обязательно опубликуем точку зрения ученых, которые выскажут противоположные мнения"
Существует две основные причины массового засилия лженауки в СМИ. 1. Ориентация на сенсацию, ведущую к коммерческой успешности СМИ. 2. Оболваненными людьми легче управлять.
Миф о адронном коллайдере как подготовке апокалипсиса, в точности соответствует этим назначениям. С одной стороны – сенсация, подкрепляемая ссылками на Библию, с другой стороны желание убедить людей, что наука их враг. Не надо слушать, что говорят академики в открытом письме Президенту России об опасности клерикализации общества и распространения антинаучных знаний. Слушайте, что говорит Грызлов в своих пассажах против РАН или радуйтесь как Санкт-петербургский комитет по здравоохранению снабжает "народных целителей" официальными лицензиями.