Запуск БАКа, гигантской «машины времени»

10 сентября 2008 года, недалеко от Женевы, в лаборатории Европейского совета по ядерным исследованиям (CERN) произошло важное событие в мире физики – был запущен самый большой и мощный из когда-либо существовавших ускорителей частиц, получивший название БАК (большой адронный коллайдер). Его задача – попытаться раскрыть тайну возникновения Вселенной и кардинально изменить наши представления о материи, пространстве и времени. Активное участие в работе над проектом принимает Франция. Вообще, французские специалисты из CNRS (Национальный центр научных исследований) и CEA (Комиссариат по атомной энергии) давно и успешно работают в области физики частиц как в CERN, так и в других организациях в разных странах. Официальное открытие гигантского коллайдера состоится 21 октября в Женеве.

Этот колоссальный аппарат установлен на глубине ста метров под Альпами на франко-швейцарской границе. Полученные с его помощью данные смогут пролить свет на многие явления природы – от мельчайших частиц, составляющих атомы, до необъятности космоса. Стоимость Большого адронного коллайдера (адроны – элементарные частицы, подверженные сильному взаимодействию) с длиной окружности 27 км составила около четырех миллиардов евро. Он способен вырабатывать достаточно энергии для того, чтобы, расщепляя материю, обнаруживать элементарные частицы. Электрически заряженные протоны (или ионы) движутся в двух линейных ускорителях в противоположных направлениях, сталкиваясь между собой. За одну секунду происходит сорок миллионов столкновений. Коллайдер действует следующим образом: разгоняя сотни миллиардов частиц до огромной скорости и заряжая их максимальной энергией, он моделирует условия, существовавшие 13 миллиардов лет назад – долю секунды после Большого взрыва.

JPEG

Запуску предшествовали несколько лет титанического труда: для участия в проекте со всего мира съехались тысячи ученых. «Францию представляют несколько сотрудничающих организаций: национальный институт физики частиц IN2P3 (входящий в состав CNRS), CEA, а также научные центры при университетах. Франция, являющаяся членом CERN, главной мировой лаборатории по фундаментальной физике, выступает как один из активнейших участников проекта. На ее долю приходится 16 % всех затрат», рассказывает Мишель Спиро (Michel Spiro), директор Национального института ядерной физики и физики частиц CNRS.

Идея Большого адронного коллайдера, оснащенного четырьмя детекторами, родилась еще в 1980х годах. С самого начала большая часть французских ученых работала совместно с представителями остальных стран-участниц над созданием детекторов ALICE, ATLAS, CMS и LHCb, установленных в четырех зонах встречи пучков. Для каждого из них были изготовлены устройства, способные улавливать миллионы частиц в секунду, электроника, выдерживающая воздействие радиации и ультрабыстрые системы получения данных. Кроме того, ученые из CNRS и CEA принимали участие в изготовлении акселераторов и всевозможных приборов (информатика, электроника и механика). Особое внимание уделялось сверхпроводимости и последним достижениям в области криогеники.

«Хотя проект международный, главная заслуга принадлежит Европе: в первую очередь, Франции и Германии, а затем Великобритании и Италии. Из стран, находящихся за пределами ЕС, наиболее заметным был вклад США, России и Индии. Помимо них в проекте участвовали совершенно разные в культурном плане страны: Пакистан, Израиль, Иран, Марокко, ЮАР …», – говорит Мишель Спиро.

Что хотят узнать физики?

Задачи, которые они ставят перед собой, не из простых: найти бозон Хиггса (называемый также частица Бога), выяснить причину исчезновения антиматерии, установить отклонения от стандартной модели (теория, описывающая элементарную структуру материи)… Самый внушительный из детекторов – ATLAS; его длина составляет 46м, а диаметр – 25м! Детектор CMS меньше, чем ATLAS, но весит гораздо больше (11 000 тонн против 7 000 тонн). Дидье Лакур (Didier Lacour), исследователь из лаборатории ядерной физики и высоких энергий CNRS, работавший на ATLAS, объясняет, что «задача детекторов ATLAS и CMS – идентифицировать все частицы, возникающие при взаимодействии и доказать существование одного или нескольких бозонов Хиггса. Эта элементарная частица, возникающая в стандартной модели (если она действительно существует), отвечает за массу элементарных частиц». До сих пор он не был обнаружен ни одним из коллайдеров. «Эти детекторы способны обрабатывать столько информации, сколько все современные европейские сети передачи данных», отмечает Мишель Спиро.

Два других детектора, ALICE и LHCb, отвечают за очень специфические процессы. В начале Большого взрыва существовало равное количество материи и антиматерии, однако сегодня антиматерия встречается крайне редко. «LHCb поможет понять, почему Вселенная состоит преимущественно из материи, а не из антиматерии», поясняет Мишель Спиро.

Каких технологических последствий стоит ожидать?

Открытия в сфере физики частиц могут привести к внедрению новых технологий в различные области медицины (как в лабораторных исследованиях, так и в промышленности), а также усовершенствовать методы работы с электромагнитными полями и со сверхтекучим гелием (криогеника). Кроме того, не исключено создание приборов с использованием передовых технологий. Не стоит забывать, что идея создания Интернета родилась в CERN.

Публика сможет узнать больше о коллайдере в Париже, в галерее Большого дворца с 14 по 16 ноября 2008г. в рамках программы Европейский научный город. Программа организована Министерством высшего образования и исследований по случаю французского президентства в ЕС и приурочена к Празднику науки. Ученые из CNRS и CEA ответят на все вопросы, связанные с самым сложным из когда-либо существовавших приборов, призванным расширить границы познания.


Анник Бьянкини (Annik Bianchini)

Интернет сайты:

www.cnrs.fr

www.cea.fr

www.cern.ch

publié le 16/02/2011

Наверх