fbpx

ЦЕРН — место, где нашли частицу Бога

Если у вас есть статья, заметка или обзор, которыми вы хотите поделиться с аудиторией нашего сайта, присылайте информацию на: aleksandr.belozerov@gmail.com. За статьи платим деньги!
Большой адронный коллайдер
Большой адронный коллайдер. Его размеры и сложность конструкции поражают

Сегодня науку двигают вперед огромные институты и сложнейшие, дорогостоящие лаборатории. Но порой и их оказывается недостаточно. Исследования в области ядерной физики настолько трудоемки и затратны, что для достижения результата требуются объединенные международные усилия. Прекрасным примером подобной синергии является ЦЕРН (CERN) – Европейский центр ядерных исследований.

Что это за организация такая, ЦЕРН? Сегодня это настоящая Мекка физики: в нем работает около 3 тыс. постоянных сотрудников, еще 6,5 тыс. ученых задействовано в различных проектах. Значит, в одном месте собрали почти половину всех специалистов со всего мира в области элементарных частиц. И эта команда уже сумела добиться блестящих результатов. Прежде чем говорить о достижениях, следует рассказать, что такое ЦЕРН, из чего он состоит и каким научным оборудованием располагает.

Общая информация о проекте

ЦЕРН – это совместный проект, который финансируют более двадцати европейских государств, еще десяток стран и международных организаций имеют в нем статус наблюдателя или ассоциированного члена. Россия в 2012 году подала заявку на вступление, но в 2018 году отозвала ее обратно. При этом наша страна активно участвует в исследованиях ЦЕРНа. Сейчас в процессе вступления находятся Украина, Сербия и Турция.

Эмблема CERN
Эмблема ЦЕРНа. Враги научного прогресса умудрились найти на ней три шестерки — знак Сатаны

Наиболее важным и известным проектом CERN, безусловно, является Большой адронный коллайдер (БАК) – ускоритель элементарных частиц.

Где же находится ЦЕРН? Если посмотреть на карту, несложно заметить, что он расположен на самой границе Франции и Швейцарии, неподалеку от Женевы. В этом городе размещена штаб-квартира организации.

www.home.cern – официальный сайт ЦЕРН, а эмблема организации представляет собой две пересекающиеся белые окружности на синем фоне с надписью CERN в центре.

И хотя физики, как правило, далеки от религии, сотрудники ЦЕРНа в виде неофициального талисмана выбрали индуистского бога Шиву. Во дворе центра даже установлена статуя Натараджа, одной из ипостасей этого грозного божества. Танец тандава, который он исполняет, считается одним из важнейших символов в индуизме, обозначающий цикличность мироздания, вечную смену разрушения и созидания. Когда танец остановится, Вселенная подойдет к своему концу.

На территории ЦЕРНа находятся две основные площадки и еще несколько вспомогательных. Здесь расположены офисы и кабинеты, склады, производственные помещения, лаборатории, конференц-залы, столовые, жилые здания. Ускорители частиц находятся как на поверхности, так и спрятаны глубоко под землей.

Туннель БАК
ЦЕРН занимает внушительную площадь: общая длина туннелей Большого адронного коллайдера — 27 км

Первая основная площадка размещена неподалеку от городка Мерен (Швейцария), вторая расположена вблизи французской коммуны Превессен-Моэн. Вокруг основных площадок разбросаны более мелкие объекты и строения. В целом ЦЕРН занимает примерно 100 га швейцарской территории и 450 га французской.

Финансовые взносы стран-участниц проекта значительно различаются. Так, например, в 2009 году Германия выделила ЦЕРНу 144 млн евро, что составило почти 20% его бюджета, Франция – 111 млн (15,34%), Великобритания – 106,5 млн (14,7%). Пожертвования других государств существенно меньше: Словакия – 3,9 млн евро (0,54%), Болгария – 1,6 млн (0,22%). В 2008 году общие взносы всех членов составили примерно 990 млн долларов.

Также можно добавить, что за весомый вклад в развитие науки, в 2013 году ЦЕРН был награжден золотой медалью Нильса Бора.

У истоков ЦЕРНа или с чего все начиналось

Послевоенные годы – это эпоха появления международных организаций: ООН, ЮНЕСКО, ВОЗ. Европейские физики также решили не отставать от моды и предложили создать наднациональную структуру, которая занималась бы проведением экспериментальных исследований. Кроме очевидной выгоды от кооперации ученых, такой подход позволил разделить финансовые тяготы сразу на несколько государств, а они год от года становились все больше.

В 1952 году двенадцать европейских стран подписали соглашение о создании Европейского совета по ядерным исследованиям, который стали называть по первым буквам французского названия – CERN. Через два года организация получила официальный статус и постоянную прописку: из четырех возможных вариантов – Копенгаген, Париж, Арнем и Женева – был выбран последний. Еще в 1953 году в кантоне Женева провели референдум, на котором большинство проголосовавших поддержали идею строительства научного центра. Швейцарцы пообещали предоставить для размещения проекта 40 гектаров земли.

Туристы в ЦЕРНе
А так выглядит ЦЕРН для туристов. В нем проводят регулярные экскурсии и читают лекции

Изначально штат ЦЕРНа состоял из 114 сотрудников, директором организации был выбран лауреат Нобелевской премии Феликс Блох.

В момент создания проекта физика элементарных частиц в основном занималась изучением атомных составляющих, поэтому в аббревиатуре зашифровано понятие «ядерные исследования». Сегодня круг задач, стоящих перед учеными ЦЕРНа, стал гораздо шире. Можно добавить, что, кроме физики, в центре активно занимаются прикладными вопросами других научных дисциплин: медицина, энергетика, фармацевтика, информатика и др.

Ускорители элементарных частиц: от синхротрона до Большого коллайдера

Чем же занимается ЦЕРН? Его основной задачей всегда было изучение элементарных частиц, а главным инструментом для этого – различного типа ускорители. Любое подобное устройство – это настоящее чудо инженерной мысли, в котором использованы новейшие технические достижения.

Конструкционно ускоритель представляет собой обычную вакуумную трубку, где при помощи магнитов и электрических полей частицы разгоняются до огромных скоростей. Все это окружено мириадами датчиков, десятками вспомогательных систем, мощнейшими вычислительными машинами.

Первый ускоритель – синхроциклотрон SC – был запущен в ЦЕРНе в  1957 году. Он мог разгонять частицы с энергией 600 МэВ и проработал вплоть до 1990 года. В 1959 году началась эксплуатация протонного синхротрона PS с энергией 28 ГэВ.

В 1971 году было завершено строительство первого в мире ускорителя протонов ISR с пересекающимися накопительными кольцами. Причем его размеры были настолько грандиозны, что часть устройства находилась в Швейцарии, а другая – во Франции.

Через несколько лет ученым ЦЕРНа удалось экспериментально подтвердить электрослабую теорию. Для этого в центре установили уникальную пузырьковую камеру «Гаргамель», изготовленную во Франции.

Схема расположения оборудования
Схема расположения научного оборудования в ЦЕРНе

Вскоре в эксплуатацию был запущен протонный суперколлайдер SPS с энергией 300 ГэВ, благодаря чему в 1983 году были зарегистрированы W- и Z-бозоны. За это достижение Симон ван дер Меер и Карло Руббиа получили Нобелевскую премию. Необходимо отметить, что в этом эксперименте участвовали все ускорители ЦЕРНа.

Следующим ускорителем центра стал коллайдер LEP с 27-километровым кольцом и энергией в 45 ГэВ. Он начал работу в 1989 году. В 2000 году его демонтировали, чтобы получить место для Большого адронного коллайдера, работа которого началась в 2008 году.

Large Hadron Collider и частица Бога

Большой адронный коллайдер, без сомнения, основной проект исследовательского центра. Это настолько верно, что нередко ЦЕРН и адронный коллайдер воспринимаются как слова-синонимы. Еще можно сказать, что БАК – это самый известный ускоритель частиц в мире. Он уже прочно вошел в массовую культуру и стал «персонажем» книг, фильмов, компьютерных игр и даже песен. После публикации романа Дэна Брауна «Ангелы и демоны», в котором «засветился» коллайдер, ЦЕРН в Швейцарии стал настоящим местом паломничества для туристов.

БАК предназначен для изучения результатов соударения протонов и других тяжелых частиц, разогнанных до огромных скоростей. Сегодня БАК – крупнейшая установка подобного типа в мире. Длина его кольцевого туннеля 27 км, максимальная проектная энергия – 14 ТэВ, для разгона и удержания частиц используется 1624 сверхпроводящих магнита, работающих при температуре −271 °C. Вес этой конструкции достигает 40 тыс. тонн.

Результаты экспериментов фиксируются с помощью сложнейшей системы, в состав которой входят тысячи камер и различных счетчиков. В настоящее время на БАКе работают четыре основных и три дополнительных детектора.

В строительстве коллайдера принимали участие 10 тыс. инженеров и ученых из 100 стран мира. Пробный запуск ускорителя состоялся 10 сентября 2008 года, это событие транслировалось в прямом эфире телеканала Евроньюз. По состоянию на 2009 год, строительство и эксплуатация коллайдера обошлись в 6 млрд долларов.

На сегодняшний день главным научным результатом работы БАКа является обнаружение Бозона Хиггса, которое произошло в 2012 году. Данное открытие завершило Стандартную модель взаимодействия элементарных частиц.

Перед запуском коллайдера наблюдалась определенная истерия, связанная с неминуемым концом света, к которому якобы приведет работа установки. О чем только не писала желтая пресса в те дни: и о миниатюрных черных дырах, которые поглотят наш мир, и об открытии портала в ад, и о появлении нового измерения. Не слишком адекватные люди даже обвинили ученых в сатанизме, сумев найти на логотипе ЦЕРНа три шестерки, означающие знак Дьявола.

Европейский Центр ядерных исследований и Всемирная паутина

В ЦЕРНе занимаются не только элементарными частицами. Многие годы он был и остается крупнейшим и одним из самых передовых инженерных центров в мире. Особенно весомы достижения ученых ЦЕРНа в области информатики и вычислительной техники.

Первый компьютер появился здесь  в 1958 году, а уже через четыре года компания IBM специально для ЦЕРНа создала вычислительную машину, способную записывать данные на магнитные ленты и подключаться непосредственно к детекторам.

Интернет
Ученые из ЦЕРНа стояли у истоков создания Всемирной паутины

В конце 80-х годов именно в ЦЕРНе были заложены принципы работы интернета. В то время уже получили широкое распространение персональные компьютеры, и у сотрудника ЦЕРНа Тима Бернерса-Ли появилась идея создания локальной сети для обмена информацией между ними.

Для этого он предложил использовать систему из трех составляющих:

  • веб-страницы с данными, представленными в виде гипертекста (текста, содержащего ссылки на другие документы;
  • веб-сервер – компьютер, имеющий доступ в Сеть, где находятся веб-страницы;
  • веб-браузер – специальная программа для просмотра гипертекстовых документов на вычислительной машине пользователя.

Годом позже Тим Бернерс-Ли и Роберт Кайлиау разработали первый рабочий прототип подобной системы, который использовался в ЦЕРНе для доступа к научной документации, справочной службе и местной новостной сети. Первоначально ее предполагалось использовать только для научных исследований, но именно из этого проекта выросла «Всемирная Паутина» (World Wide Web). По-настоящему она стала массовой только после создания Бернесом-Ли спецификации URI, HTTP и HTML.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них