CERN.

Европейская Организация по Ядерным Исследованиям.

Centre of European Nuclear Researches.

Люди, свободно оперирующие на сегодняшний день понятиями квантовой физики, в нашей стране почти исчезли.  Это в бывшем Советском Союзе внимательно следили за разработками института им. Курчатова, за Черными Дырами и Большим Взрывом.

Мне и самой эти понятия знакомы лишь из курса общей физики. И сказать о них много мне совершенно не под силу.

Зато помню, как два года назад наш товарищ, ныне известный астроном Олег Брыззгалов, позвонил и сказал, что запущен Адронный Коллайдер в Швейцарии. Он должен разогнать мельчайшие частицы в специальном подземном треке и при столкновении получить антиматерию. Что из этого получится- никто не знает. Даже ученые. Может быть и Большой Взрыв. И тогда нас всех не станет. Мы взволновались не сильно. Но, когда пришел день эксперимента, захотелось посмотреть новости. По новостям сообщили, что эксперимент приостановили. Как по мне- оно и к лучшему.

И теперь вдруг нас занесло в Женеву. Особыми достопримечательностями жирный город не блещет. Посещать музей Филиппа Патека совершенно не хотелось.

И я обнаружила CERN.

СЕRN-  Европейская организация по ядерным исследованиям. Была создана в 1954 году в нейтральной стране, в Швейцарии, в Женеве. Первоначально, организация создавалась как противовес подобным организациям в США и СССР, а также с целью исключить отток европейских умов в Америку. Не на последнем месте был вопрос честолюбия Европы — не обращаться же по любому вопросу к советам или американцам…

Сейчас можно совершенно смело говорить, что реализация идеи более, чем успешна. В СЕRN работают 10000 специалистов из 100 стран! Кстати, Украина представлена несколькими харьковскими и киевскими институтами. И , говорят, даже двое украинских ученых работают сегодня в СЕRNе.

Все, принимающиt участие в разработке проектов, имеют бесплатный доступ к информации. Плотность мозговой активности и результативности данного места поразительна!

Мы приехали к открытию СЕRN субботним утром. Конечная остановка автобуса. В жухлой полузимней траве разбросаны постройки Академгородка.

Я по наивности думала, что мы будем единственными посетителями этого места.

Я ошиблась.

Я также не очень внимательно отнеслась к информации, что собственно лабораторию и коллайдер можно посетить только в предварительно заказанном туре ( не менее, чем за три месяца).

Для таких, как мы, предусмотрены две бесплатные выставки — азы физики и кратко про адронный коллайдер, также микрокосм малых частиц.

Квантовая физика увлекает меня слабо, но выставка сделана с большой любовью и доступно поясняет многие доселе неясные понятия.

В конце представлена часть самого коллайдера.

Адронный коллайдер ( LHC — large Hadron Collidr ) тот, о котором мы узнали совсем недавно, является самым большим в мире ускорителем. Он проложен в 1980 х годах на глубине 100 метров и представляет из себя циркулярную трубу длиной 27 км. Задача звучит так: разогнать электроны или позитроны в потоках, столкнуть их и получить антиматерию. Или посмотреть, что еще может получиться. Каждое столкновение  порождает  настоящий салют из частиц. Скорость движения потоков 99,9% от скорости света ( саму скорость света достигнуть пока невозможно). Кстати, первая антиматерия была получена в 1996! После разгона частица начинает носиться по кругу со скоростью 11000 оборотов в секунду, без перерыва пересекая границы Франции и Швейцарии. Поток может носиться без до 10 часов, покрывая при этом расстояние до планеты Нептун и обратно, те порядка 10 биллионов км.

LHC — это устройство для концентрации энергии в очень малом пространстве. Энергия частиц измеряется в тера- электронвольтах ( TeV). 1 TeV — соответствует энергии летящего комара, но протон при этом в триллион раз меньше комара!

Каждый протон, летающий по LHC имеет энергию в 7(TeV) .. Когда два протона  сталкиваются, то энергия возрастает до 14 (TeV). Ионные потоки при столкновении высвобождают до 1150 (TeV). Те, говоря нормальным языком, крохотная частица порождает ненормальное количество энергии.

Для разгона частиц в ускорителе  использую специальные магниты диполи, которые могут работать лишь при сверхнизких температурах (-271•С). Сверхпроводимость — явление напрямую связанное со сверхнизкими температурами. При сверхпроводимости ничто не мешает двигаться частицам по подземному треку.

На LHC  ставятся четыре больших эксперимента: ALICE,  ATLAS, CMS и LHCb. Также на нем проводят три малых эксперимента  LHCf, Moedal и TOTEM.

Помимо известного огромного трека LHC есть еще несколько, меньших размеров. У каждого — персональное имя и , естественно, научные задачи.

Словарь умных терминов.

Акселератор ( ускоритель)-  машина, в которой пучки с заряжёнными частицами ускоряются до больших энергий. Для разгона используют электрические поля. Для фокусирования используют магнитные поля.

Антиматерия- каждая частица имеет свой антипод — античастицу. Считается, что во времена Большого Взрыва высвободилось равное количество частиц и античастиц. Но сейчас античастицы в нашей Вселенной крайне редки.

Пучок — миллиарды частиц в ускорителе собраны в пучок. Пучок разбит на части несколько см в длину и пару мм в ширину.

Калориметр- инструмент, измеряющий количество энергии, переносимое частицей. Электромагнитный калориметр измеряет энергию электронов и протонов. Адронный калориметр измеряет энергию адронов ( протонов, нейтронов и пионов).

Коллайдер- специальный вид циркулярного ускорителя, в котором пучки путешествуют в противоположных направлениях.

Черная материя. Только 4% всех частиц во Вселенной видимы. Остальные известны, как Черная Материя (26%) и Черная Энергия (70%).  Современная наука ищет ответ на вопрос, из чего состоит Черная Материя.

Диполь- магнит с двумя полюсами в форме подковы. Используется в ускорителе, для поддержания скорости движения частиц. В   LHC 1232 диполя , каждый 15 метров длиной. Работает только при сверхнизких температурах.

Силы. В природе существуют четыре фундаментальные силы. Гравитация. С ней, как бы все понятно, но это — сила слабая. Электромагнетизм — сила молний и электричества в наших домах. Две оставшиеся силы связаны с атомной энергией. Одна из них слабая, другая — сильная.  Сильная держит ядро атома вместе, слабая, разбивая ядро, отвечает за радиацию.

Grid ( Worldwide LHC Computing Grid) -инфраструктура по обработке и сохранению полученных данных экспериментов LHC. На сегодняшний день объединяет 90 институтов из 30 стран.

Адрон — частица, содержащая кварки, которые удерживаются мощнейшими силами.

Муон — частица, подобная электрону, но в 200 раз тяжелее.

Нейтрино — легкая и маленькая частичка. Очень полезная физикам.

Кварк — частица с сильным зарядом. Существует шесть типов кварков ( up, down, charm, strange, top, bottom). — хочется сохранить сухую научную стилистику. Комбинация двух самых легких типов ( up, down ) создает протон ( uud) или нейтрон ( udd).

Частицы. Существуют две группы элементарных частиц — кварки и лептоны. Оба типа характеризуются некоторыми свойствами, типа массы, заряда и спина. Протоны и нейтроны состоят из кварков ( вверх, вниз).

PS. The Proton Synchrotron старейший ускоритель в CERN, построенный в 1959 г, основа современного ускорительного комплекса.

Стандартная Модель- коллекция теорий, которая дает нам представление о поведении основных частиц.

Суперпроводимость- способность материалов при очень низких температурах проводить электричество без потерь.

Еще раз, кратко.

Адронный коллайдер — огромный подземный трек , в котором по специальной сильно охлажденной трубе в разных направлениях летают два пучка с малыми частицами. Суть эксперимента состоит в изучении последствий столкновений этих пучков.

Возможно, физик найдет в моих пояснениях много неточностей, но все же, смею надеяться, что не принципиальных ошибок!

Статья была рецензирована Иваном Павленко, была названа сумбурной и непоследовательной, но доступной для понимания. Чему я несказанно рада!