Ваш браузер устарел. Рекомендуем обновить его до последней версии.

ЦЕРН или "диггеры" Женевы

 

    Немногие, приезжающие в Женеву, подозревают, что жизнь в этом городе бьет ключом (а точнее, фонтаном, ставшим его визитной карточкой) не только в городе, но и глубоко под землей. Там, на глубине сотни метров, по многокилометровым туннелям носятся со скоростью света пучки элементарных частиц, протонов, пытаясь пролить свет на загадки происхождения нашей Вселенной.

    Правда, если вы скажете французу, что Европейская организация по ядерным исследованиям (ЦЕРН)[1] находится в Женеве, он оскорбится. И в какой-то степени будет прав. Да, действительно, основная площадка этого крупнейшего в мире центра по изучению элементарных частиц, находится на территории Женевы в районе Мейеран. Но в целом, из 626 гектаров занимаемой им площади, лишь 110 гектаров - это швейцарская земля. Остальные 516 гектаров находятся на территории Франции.

    Тем не менее, ЦЕРН, безусловно, является немаловажной составляющей интернациональной Женевы.

    История ЦЕРНа начинается после окончания второй мировой войны. Идея ее создания принадлежит Нобелевскому лауреату 1929 года в области физики Луи де Бройлю. В 1949 году в Лозанне проходила Европейская конференция по культуре,  и вот на этой конференции Луи де Бройль предложил основать организацию, которая объединит ученых разных стран, занимающихся исследованиями в области ядерной физики. Идею поддержали и предложили разместить эту организацию в Женеве. Следовало получить согласие Швейцарии. Срочно был проведен референдум (швейцарцы не могли отказать себе в этом удовольствии), большинство жителей страны проголосовало «за», и уже 1 июля 1953 года двенадцать государств поставили подпись под Конвенцией об основании Европейской организации по ядерным исследованиям под эгидой ЮНЕСКО со штаб-квартирой в Женеве. Вот те двенадцать стран, которые стали первыми участниками ЦЕРНа: Бельгия, Великобритания, Германия, Греция, Дания, Италия, Нидерланды, Норвегия, Франция, Швейцария, Швеция и Югославия. Официально днем рождения организации считается 29 сентября 1954, так что скоро будет отмечаться 60-летие ЦЕРНа.

    Одной из негласных задач вновь создаваемого исследовательского центра являлось предотвратить утечку мозгов из Европы в Америку. Ослабленная послевоенная Европа теряла своих лучших специалистов, соблазняемых не только более высоким уровнем зарплаты, но и лучшими возможностями для исследований, имевшимися в Соединенных Штатах.

    Очень скоро центру, зажатому между озером и виноградниками Сатини, становится тесно. И вот тогда Европейский центр ядерных исследований и начинает расширяться за счет французской территории.   В 60-х и в 70-х годах правительство Франции приобрело в государственную собственность большие территории, прилегающие к Женеве, и предоставило их в распоряжение ЦЕРНа. Выиграл не только ЦЕРН, но и жители этих районов, а также женевцы. Ведь на этих территориях запрещено надземное строительство. Учитывая, что вся приграничная с Женевой французская территория бурно застраивается (более 60% работающих в Женеве, приезжают из приграничных с ней районов), то именно ЦЕРНу следует сказать спасибо за то, что в этом районе еще есть зеленые «легкие».

    Вы спросите, а зачем Европейской организации по ядерным исследованиям такие большие территории? Дело в том, что ЦЕРН специализируется на изучении элементарных частиц, а для изучения элементарных частиц требуется строительство гигантских ускорителей, своеобразных подземных испытательных полигонов. Сегодня ЦЕРН обладает несколькими такими ускорителями, которые находятся на глубине ста и более метров.

Большой адронный коллайдер (БАК)Большой адронный коллайдер (БАК)

    Последние годы особенно много пишут об этой организации в связи с экспериментами, осуществляемыми на самом большом в мире ускорителе элементарных частиц. Большой адронный коллайдер (БАК), так называется именно этот ускоритель,  строили почти двадцать лет, и обошелся он более десяти миллиардов долларов. Запуск коллайдера позволил сделать огромный шаг в области физики элементарных частиц и атомного ядра. Название «коллайдер» происходит от английского «collide» – «сталкиваться». А сталкиваются в нём элементарные частицы (адроны), из которых построено почти все известное нам вещество, отсюда и прилагательное «адронный» в названии ускорителя. 

    Что же происходит там, под Мейраном на глубине более ста метров под землей? В гигантском 27-километровом подземном туннеле в общей сложности 9300 сверхмощных магнитов разгоняют пучки протонов до скорости, практически равной скорости света. Пучок протонов огромной мощности проходит по кольцу, охлажденному до температуры минус 271 градусов! Можно сказать, что БАК - это самый большой холодильник в мире! Здесь побивается много рекордов. Это не только одно из самых холодных мест в мире, но и самое пустое! Для того чтобы протоны не встречали сопротивления с частицами газа, эксперимент проходит в сверхвысоком вакууме. Давление в туннелях коллайдера в десять раз меньше чем на поверхности Луны. 

            Внутри БАКа Внутри БАКаНа ускорителе элементарных частиц ученые изучают процессы преобразования материи в энергию. Полагают, что этот эксперимент поможет понять, как устроена материя, а также позволит узнать, каким образом связаны пространство и время. Считают, что в ходе эксперимента удастся подтвердить или опровергнуть гипотезу Большого взрыва. Как полагают некоторые ученые, в результате этого взрыва более тринадцати миллиардов лет назад и возникла наша Вселенная.

    Работы на коллайдере не всегда проходили гладко. В начале эксперимента были и те, кто в принципе возражал против запуска коллайдера. Группа ученых даже направила жалобу в Европейский суд по правам человека. Почему?

    Боялись черных дыр. Я была в Женеве, когда собирались запускать коллайдер. В городе наблюдалась небольшая паника, Некоторые журналисты на полном серьезе писали, что в результате эксперимента могут образоваться микроскопические черные дыры, и Женеву, а то и всю Швейцарию в нее засосет. Одним словом, пророчили мировой катаклизм. Малоизвестная певица, Кейт Маколпин, даже сделала себе имя на коллайдере, распевая что «нас всех бабахнет по башке». Или что-то в этом духе.

    Кстати, во время первой попытки запуска коллайдера действительно произошла авария, но неполадки быстро устранили. Никаких черных дыр не образовалось, и Женева по-прежнему стоит на своем месте. Конец света, если и случится, то не по вине ЦЕРНа.

    Если одни не желали запуска коллайдера, предвещая вселенскую катастрофу, то другие, наоборот, связывали с этим событием чрезмерные ожидания. Говорили, например, что в результате эксперимента будет создана чуть ли не машина времени. Два русских физика предсказывали, что будет открыта возможность реального перемещения во времени. Их гипотеза была довольно серьезно обоснована. Так что это не анекдот, хотя в преддверии запуска коллайдера было и немало юмористических ситуаций. Например, когда после окончания эксперимента спрашивали, оправдалась ли гипотеза русских ученых, то в ответ шутили: «Дэвид Дойч шляпу не съел. Из чего вы можете заключить, что пока не оправдалась!» Дело в том, что Дэвид Дойч, ученый из Оксфорда, пообещал съесть свою шляпу, если во время испытаний будет изобретена машина времени,

    Если надежда на появление машины времени и не оправдалась, то было сделано много других открытий. Эксперимент позволил ученым приблизиться к разгадке того, почему все образовалось из материи, а не из антиматерии?

    При рождении Вселенной в ней находились как частицы, так и античастицы, являющиеся, практически, двойниками. Разница в том, что атомы обычного вещества состоят из положительно заряженных ядер и окружены отрицательно заряженными электронами, а в антивеществе – атомы заряжены отрицательно, и окружены позитронами – электронами с положительным зарядом. При контакте вещества с антивеществом они исчезают и превращаются в иной вид энергии. Полагают, что до Большого взрыва существовали и вещество, и антивещество. До сих пор не было получено ответа на вопрос: почему природа «решила» создать нашу вселенную из вещества, а не из антивещества, и куда исчезли античастицы после взрыва? Более того, антивещество до сих пор никто не сумел воссоздать. На коллайдере впервые удалось его «поймать». Ученые ЦЕРНа зафиксировали атомы антиводорода. Сначала его смогли удержать лишь одну десятую долю секунды, но недавно антивещество удалось сохранить уже шестнадцать минут. Это огромная победа!

Петер ХиггсПетер Хиггс

    Коллайдер позволил проверить и подтвердить или опровергнуть немало знаменитых физических теорий. Так, в 2012 году было подтверждено открытие, сделанное еще в 1964 году британским ученым Петером Хиггс. Европейская организация по ядерным исследованиям опубликовала сообщение о том, что в результате экспериментов на БАКе была открыта частица, похожая на бозон Хиггса. Бозон Хиггса – это элементарная частица, которая придает массу остальным элементарным частицам. Современная теория элементарной физики, рассматривает ее как ключ  к пониманию фундаментальной структуры материи. Отсюда еще одно ее название -  «частица Бога».  

    В экспериментах на Большом адронном коллайдере принимают участие представители 608 различных институтов и университетов. От России в этой программе участвуют, помимо Академии наук, Министерство промышленности, науки и технологий, институт ядерных исследований в Дубне, новосибирский институт ядерной физики, московский и петербургский университеты, Росатом, различные ядерные центры. И еще целый ряд различных институтов и организаций.

    Надо отметить, что начиная с 90-х годов, Россия активно сотрудничала с Европейской организацией по ядерным исследованиям и вложила в осуществление программ организации более ста миллионов долларов. И, тем не менее, мы не являлись членом этой организации. Наша страна имела лишь статус наблюдателя. Такое положение вещей, безусловно, не соответствовало реальному вкладу России в развитие физической науки. Не отражал этот статус и степень участия России в научных разработках, осуществлявшихся в ЦЕРНе. Страдали также интересы наших физиков, работавших здесь: их труд оплачивался не на том же уровне, что и труд физиков, чьи страны являлись членами организации. Сегодня ситуация меняется. В 2012 году был начат процесс получения Россией статуса ассоциированного члена. Получение нового статуса откроет новые возможности. Наша страна сможет участвовать в тендерах, которые объявляет центр, на наших предприятиях смогут производить оборудование, необходимое для центра. Ассоциированное членство дает России и право участвовать в работе Совета ЦЕРНа, который принимает решения в области научной политики. И, наконец, российские ученые теперь смогут быть приняты в штат организации.

    Процесс расширения сотрудничества уже начался: ЦЕРН и Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" разработали программу совместных исследований не только в традиционных областях физики высоких энергий, но и в других сферах, таких как ядерная медицина, образование, вычислительные технологии.

    У Европейской организации по ядерным исследованиям большие планы. Полагают, что мощностей Большого адронного коллайдера уже очень скоро станет недостаточно. Изучаются различные варианты его модернизации. Один из таких проектов предусматривает создание нового коллайдера, который протянется примерно от Бельгарда (столицы субпрефектуры Жекс) до Ниона. Это означает, что его протяженность составит от восьмидесяти до ста километров. Но на строительство подобного коллайдера, конечно, понадобятся огромные деньги и масса времени.

Многие задаются вопросом: а стоят ли все эти работы тех денег, которые на них тратятся? Представляют ли данные, которые получают во время испытаний на коллайдере, исключительно научный интерес?

– Научный, безусловно, но не только, - ответил мне  знакомый физик из ЦЕРНа, которому я задала эти вопросы.

Потом, он привел очень впечатляющее доказательство связи науки с жизнью.

– Ты представляешь себе жизнь без интернета?- спросил он меня.

–  А при чем здесь интернет?

– Очень даже при том. Ты знаешь, как называют иногда ЦЕРН?

– Как?

– Дом Всемирной Паутины.

– Почему? – удивилась я.

– Да потому, что именно здесь в конце восьмидесятых годов ученые изобрели интернет. Вернее, технологию, которая и легла в его основу. И вышло это совершенно случайно. Впрочем, так часто бывает со многими гениальными открытиями.

–  Как это?

– Ты же была в ЦЕРНе?

– Да, а что?

– Видела, какая там огромная территория? Устанешь пешком из одного конца в другой бегать. Там многие на велосипедах ездят. Вот и интернет тоже придумали для того, чтобы легче друг с другом общаться. А сегодня это многомиллиардная индустрия. Все ясно? Мне было ясно. Думаю, что и вам тоже.

    За 60 лет Европейская организация по ядерным исследованиям проделала огромный путь. Сегодня ЦЕРН – это уникальный научный центр в самом сердце Европы. Он поистине уникален масштабами участия в нем различных стран, организаций, институтов. Сегодня участниками этой организации является двадцать одно государство. Многие страны и международные организации имеют статус ассоциированных членов или наблюдателей. В ЦЕРНе трудится более одиннадцати тысяч ученых из всех стран мира. Европейская организация по ядерным исследованиям не на словах, а не деле ориентирована на международное сотрудничество.

    Вторая важная составная этой организации – некоммерческий характер ее деятельности. Несмотря на безусловную практическую ценность многих открытий, ЦЕРН против коммерциализации науки. Чтобы не быть голословной, приведу такой примет. Именно в Европейской организации по ядерным исследованиям была изобретена компьютерная томография. Первый снимок был сделан еще в 1977 году. ЦЕРН мог бы заработать большие деньги, пойдя по пути коммерциализации этого открытия. Но принцип ЦЕРНа – делиться со всеми результатами открытий, а не делать на этом деньги. И доступ к компьютерной томографии получили все.

                  И наконец, в недрах ЦЕРНа зарождаются новые знания, новые направления научных исследований. Новые открытия в свою очередь требуют новых навыков, поиска нетрадиционных решений. А это ведет к появлению новых специальностей и новых профессий. Так что не будет преувеличением сказать, что в недрах земли на швейцарско-французской границе происходят процессы, которые завтра сформируют совершенно иной мир. Будем надеяться, что этот мир будет отличаться от нынешнего в лучшую сторону.

 

 


[1] ЦЕРН (CERN) —Аббревиатура CERN произошла от фр. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (Европейский совет по ядерным исследованиям). Иногда переводится как Европейский Центр ядерных исследований.