8 июля на границе Швейцарии и Франции был запущен самый крупный из когда-либо существовавших ускоритель элементарных частиц – Большой андронный коллайдер (LHC). По мнению ученых, LHC откроет "золотой век" физики, ответит на многие загадки мироздания. В то же время, вокруг Коллайдера уже ходит масса легенд. Например, есть мнение, что в ускорителе могут возникнуть черные дыры, способные уничтожить сам LHC и даже поглотить территории Франции и Швейцарии.

Большой адронный коллайдер(Large Hadron Collider - LHC) это ускоритель элементарных частиц, построенный ЦЕРНе, Европейской организации ядерных исследований, самой большой в мире лаборатории ядерной физики. Это самый мощный инструмент из когда-либо построенных для исследования взаимодействий элементарных частиц.

LHC займет в ЦЕРНе место Большого электронно-позитронного коллайдера(Large Electron Positron (LEP) collider), и разместится в его туннеле длиной 27 км, на глубине 100 м. Это позволит разогнать навстречу друг другу 2 пучка протонов до энергии 7 ТВ (ТерраВольт), а затем столкнуть их между собой (отсюда название коллайдер, от collider - столкновение"). В этом случае энергия столкновения протонов составит 14 ТВ. Однако LHC не ограничивается изучением протонно-протонных столкновений. Он позволяет изучать столкновение с тяжелыми ионами, типа свинца, достигая энергии столкновения 1148 ТВ.

Прежде чем попасть в LHC, протонные пучки будут подготовлены имеющимся в ЦЕРНе "ускорительным комплексом". Это последовательно установленные механизмы имеющие все большую энергетику, проходя которые луч получает новую энергию и большее ускорение.

Чтобы протоны с энергией 7 ТВ двигались по кольцу, LHC должен иметь электромагниты, способные создать магнитное поле напряженностью 8.36 Tesla, достичь этого можно только при использовании "сверхпроводимости". Это способность некоторых материалов при воздействии сверхнизких температур проводить электрический ток без сопротивления и потери мощности, в результате чего создавать мощные магнитные поля. LHC работает при температуре почти на 300 Co ниже комнатной температуры (холодней чем в космосе!) и использует сверхпроводимые магниты и наиболее современные технологии ускорения. 1 296 сверхпроводимых электромагнитов и более 2 500 других магнитов обеспечивают пролет и столкновение лучей в LHC. они изменяются от маленького обычного электромагнита до огромного сверхпроводящего сосредоточенного четырехполюсника. После окончания строительства ускоритель будет самой большой сверхпроводящей установкой в мире.

Тысячи физиков своими теориями и экспериментами в течение прошлого столетия создали замечательную картину фундаментальной структуры материи, которая называется Стандартная модель Частиц и Сил. Стандартная модель - на сегодняшний день хорошо проверенная физическая теория, способная объяснить и предсказать множество разнообразных явлений. Высокоточные эксперименты неоднократно подтверждали предсказанные теорией результаты. Однако физикам известно, что наука на этом не заканчивается, потому что существует много нерешенных вопросов.

Среди них наиболее интересным является вопрос: почему элементарные частицы имеют массу и почему она различна. Удивительно, что такая известная концепция так плохо понята! Ответ может лежать в рамках Стандартной Модели, в идее, которая называется Хиггс(Higgs)-механизмом. В соответствии с ней все пространство заполнено "Хиггс полями" и взаимодействуя с этими полями частицы приобретают их массы. Частицы, вступающие в сильные взаимодействия в Хиггс-полем - тяжелы, в то время, как слабовзаимодействующие - более легкие. Имеется по-меньшей мере одна связаннаю с Хиггс полем новая частицу - Хиггс бозон. Если такая частица существует, LHC будет способен ее обнаружить.

Другая загадка касается четырех различных взаимодействий. Когда Вселенная была молода и гораздо горячее чем сейчас, эти силы являлись одним целым. Физики элементарных частиц надеются описать это в рамках единой теории и уже имеют некоторые успехи. Два взаимодействия, "электромагнитное" и "слабое" были объединены в общую теорию в 1970-х годах. Эта теория была экспериментально подтверждены в ЦЕРНе несколькими годами позже и получила Нобелевскую премию. Однако, самые сильное и слабое взаимодействия ("гравитация" и "сильное") остаются обособленными. Очень оригинальная идея, предложенная для объединения взаимодействий называется суперсимметрией или для краткости СУСИ (SUSY). SUSY предсказывает, что для каждой известной частицы есть "суперсимметричный" двойник. Если теория права, то суперсимметричные частицы могут быть найдены в LHC.

LHC должен помочь решить загадку антиматерии. Ранее считалось, что антиматерия - это полное отражение материи, будто бы заменив материю антиматерией, и посмотрев на результат в "зеркало" , то не смогли бы заметить разницы. Сейчас известно, что подобное преобразование не идеально и к нестабильности преобразований материя-антиматерия. LHC может оказаться очень хорошим "зеркалом антиматерии", позволяя осуществить наиболее суровую проверку Стандартной Модели.

Это только часть вопросов, на которые LHC должен дать ответ, но история показала, что самые большие открытия в науке происходят неожиданно. Хотя мы имеем много хороших идей, относительно того, что можем открыть с помощью LHC, природа может преподнести еще немало неожиданностей.

Доктор физико-математических наук из НИИ ядерной физики МГУ Эдуард Боос:

- Создание каждого мощного ускорителя начинается с вопроса, а не нанесет ли он вред. - Такая оценка была сделала в 1999 году перед пуском коллайдера в Брукхэвенской лаборатории США мощностью 2 Тэв. Никакой угрозы не выявили, и сейчас он успешно работает. Точно так же все риски БАК анализировала специальная комиссия авторитетных ученых из нескольких стран.

Самый "страшный" для широкой публики вывод: да, на ускорителе в Женеве могут рождаться "черные дыры". Но вовсе не те космические монстры массой в миллиарды Солнц, которые поглощают все вокруг себя. "Черная дыра" в БАКе - совсем из другой оперы. Ее массу, по словам Бооса, даже невозможно представить: это 10 в минус несколько десятков степеней грамма! И самое главное - мини-дыра испаряется, едва успев родиться. Поэтому никакой угрозы не представляет.

"Российская газета", №4598 от 27 февраля 2008 г.

Директор новосибирского Института ядерной физики им. Будкера РАН (г. Новосибириск), академик РАН Александр Скринский:

- О Коллайдере можно долго рассказывать, но ограничусь лишь одной цифрой: для БАКа мы поставили оборудование на 130 миллионов долларов, больше, чем все американские лаборатории, вместе взятые. Важно, что наши ученые смогут участвовать в будущих удивительных экспериментах.

Не могу не сказать о том, что меня очень беспокоит. Сейчас во многих кабинетах мне говорят, что фундаментальная наука - "игрушка для богатых". Мол, многие страны прекрасно без нее живут. Это страшное заблуждение. Когда-то Гитлер, по сути, уничтожил лучшую в мире немецкую науку, и она лишь недавно вышла на передовые позиции.

Для России потерять свои конкурентные преимущества - это преступление. Лидировать в мире всегда будет тот, кто создает новые знания и первым превращает их в новые технологии. А остальным будет доставаться уже "переваренный" продукт. Мы пока еще имеем шанс развивать свою фундаментальную науку, еще остались научные школы и ученые мирового уровня. Но чиновники должны это осознать, а многие из них, мне кажется, несмотря на все заверения, что страна переходит к инновационной экономике, продолжают молиться на "трубу".

"Российская газета", №4658 от 14 мая 2008 г.

__________________________________
Публикация подготовлена по материалам сайтов www.boinc.ru, www.interfax.ru, www.rg.ru