Юный техник, 2008 № 10

В Центре ядерных исследований недавно прошел день открытых дверей для представителей общественности, журналистов, студентов и школьников, чтобы те не только смогли своими глазами увидеть уникальный научный инструмент, но и получить исчерпывающие ответы на все вопросы. Прежде всего, конечно, организаторы проекта постарались убедить посетителей в том, что БАК никак не может стать виновником «конца света».

Да, находящийся в кольцевом туннеле с длиной окружности в 27 км коллайдер (от англ. collide — «сталкиваться») способен разгонять протонные пучки и сталкивать их с энергией 14 тераэлектронвольт 40 млн. раз в секунду. Физики полагают, что при этом можно будет воссоздать условия, которые возникли спустя одну триллионную долю секунды после Большого взрыва, в результате которого появилась Вселенная, и таким образом получить ценную информацию о самом начале существования мироздания.

Но вот относительно того, что при этом возникнет черная дыра или вообще неизвестно что, представитель ЦЕРНа Джеймс Джилльс высказал большие сомнения. И не только потому, что оценка безопасности коллайдера постоянно проводится теоретиками, но и исходя из практики.

«Важным аргументом в пользу того, что эксперименты ЦЕРНа безопасны, является существование Земли, — сказал он. — Наша планета постоянно подвергается воздействию потоков космических частиц, энергия которых не уступает, а зачастую и превосходит церновские, — и до сих пор ничуть от них не пострадала».

В этом тоннеле будут разгоняться пучки элементарных частиц.

Не видит он особой опасности и в возможности возникновения античастиц, которые появятся в результате экспериментов. «Антивещество в ЦЕРНе действительно производят, — подтвердил ученый в интервью журналу New Scientist. — Однако тех его крох, что можно искусственно создать на Земле, не хватило бы даже на самую маленькую бомбу. Хранить же и накапливать антивещество исключительно трудно (а некоторые его виды — вообще невозможно)»…

Российские специалисты — профессор Ирина Арефьева и доктор физико-математических наук Игорь Волович из Математического института имени Стеклова в Москве — полагают, что масштабный эксперимент в ЦЕРНе может привести к появлению первой в мире машины времени. Мы попросили Ирину Ярославовну Арефьеву прокомментировать это сообщение. Вот что она нам рассказала.

Мы все еще довольно мало знаем об устройстве окружающего нас мира, считает профессор. Помните, древние греки полагали, что все объекты состоят из атомов, что в переводе с греческого означает «неделимый».

Со временем выяснилось, что сами атомы имеют довольно сложное устройство — состоят из электронов, протонов и нейтронов. А они, в свою очередь, могут делиться на ряд частиц. Поначалу их опрометчиво назвали элементарными. Однако к настоящему времени стало понятно, что и многие из этих, так называемых элементарных, частиц могут в свою очередь делиться…

«В общем, когда теоретики попытались свести все полученные знания в рамки общепринятой стандартной модели, оказалось, что центральным ее звеном, по некоторым данным, являются хиггс-бозоны», — говорит профессор Арефьева.

Загадочная частица получила свое название по имени профессора Питера Хиггса из Эдинбургского университета.

Еще в 60-е годы прошлого столетия П. Хиггс предположил, что Вселенная вовсе не пуста, как нам кажется. Все ее пространство заполнено некой тягучей субстанцией, через которую осуществляется, например, гравитационное взаимодействие между небесными телами, начиная от частиц, атомов и молекул и кончая планетами, звездами и галактиками.

По такому сложному пути придется пройти микрочастицам.

Упрощая, можно сказать, что П. Хиггс предложил вернуться к идее «всемирного эфира», которая однажды была уж отвергнута. И сейчас принято считать, что именно это силовое поле придает ядерным частицам массу. А их взаимное притяжение обеспечивается носителем гравитации, который вначале было назвали гравитоном, а теперь — хиггс-бозоном.

В 2000 году физикам показалось, что они наконец «поймали» бозон Хиггса. Однако серия экспериментов, предпринятых для проверки первого эксперимента, показала, что бозон снова ускользнул. Тем не менее, ученые уверены, что частица все-таки существует. И чтобы доказать ее существование, нужны более надежные ловушки и еще более мощные ускорители. Один из самых грандиозных приборов человечества всеобщими усилиями ныне создан в Европейском центре ядерных исследований близ Женевы.

Впрочем, ловят бозон Хиггса не только для того, чтобы убедиться в справедливости предположения П. Хиггса. «Традиционная теория говорит о том, что мы живем в четырех мерном мире — три пространственные координаты плюс время, — продолжила свой рассказ профессор И.Я. Арефьева. — Но есть гипотезы, предполагающие, что на самом деле измерений шесть, десять, а то и больше. В этих измерениях сила гравитации может быть существенно выше, чем привычное нам «g». А гравитация, согласно уравнениям Эйнштейна, может влиять на течение времени. Отсюда и возникла гипотеза о «машине времени». Но если даже она и существует, то в течение очень короткого времени и в очень малом объеме»…

Столь же экзотична, по мнению Ирины Ярославовны, и гипотеза об образовании при столкновении встречных пучков миниатюрных черных дыр. Если они и образуются, то время жизни их столь ничтожно, что их будет чрезвычайно трудно просто обнаружить. Разве что по косвенным признакам, да и то уже после того, как сама дыра исчезнет.

Словом, реакции, по некоторым расчетам, будут происходить в объеме всего лишь 10^-20 куб. см и настолько быстро, что экспериментаторам придется немало поломать головы, чтобы суметь получить данные и затем соответствующим образом их интерпретировать.

Первые испытания, скорее всего, состоятся осенью, в конце сентября — начале октября. Это будут прежде всего наладочные пуски. Примерно полгода понадобится, чтобы отладить, настроить все оборудование. И лишь после этого исследователи приступят к первым экспериментам. По мере накопления данных их передадут для анализа теоретикам. «Так что реально первых результатов от запуска ВАКа можно будет ожидать где-то лишь через год», — сказала в заключение своего рассказа профессор Арефьева.

Публикацию подготовил С. НИКОЛАЕВ

Монтаж оборудования БАКа уже заканчивается.

P.S. Пока статья готовилась к печати, произошло знаменательное событие: состоялся первый пробный пуск БАКа. Как вы теперь сами знаете, все остались живы и ничего страшного не произошло. Работы продолжаются…

МЕЧТЫ О БУДУЩЕМ

БАК еще не начал работать, а ученые уже мечтают о строительстве гигантского ускорителя частиц следующего поколения — Международного линейного коллайдера (International Linear Collider, ILC). Во всяком случае, вот что пишут по этому поводу Барри Бэриш, заслуженный профессор Калифорнийского технологического института, и его коллеги — Николас Уокер, специалист в области физики ускорителей из Гамбурга, и Хитоши Ямамото, профессор физики в университете Тохоку в Японии.

«Конструкторы ILC уже определили основные параметры будущего коллайдера, — сообщают ученые. — Его длина около 31 км; основную часть займут два сверхпроводящих линейных ускорителя, которые обеспечат электрон-позитронные столкновения с энергией 500 ГэВ.