Большому адронному коллайдеру грозит демонтаж

МОСКВА, 23 ноя - РИА Новости. В Большом адронном коллайдере в понедельник впервые произошло то, ради чего он был создан: ученые впервые осуществили столкновения пучков протонов, летящих навстречу друг другу в 27-километровом кольце ускорителя, сообщает пресс-служба Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН).

"Это большое достижение, и мы пришли к нему в очень короткое время. Но мы должны сохранять чувство перспективы - необходимо сделать еще многое, прежде чем мы приступим к программе физических исследований на БАКе", - сказал директор ЦЕРНа Рольф Хойер (Rolf Heuer).

Протоны в коллайдере движутся в противоположные стороны по двум вакуумным трубам (beam pipes). В четырех точках, где они пересекаются, находятся четыре детектора - ALICE, ATLAS, CMS и LHCb, которые призваны изучать последствия столкновений частиц.

Коллайдер был остановлен из-за аварии через несколько дней после запуска, в сентябре 2008 года, ремонт и модернизация заняли 14 месяцев, и физики до аварии не успели провести столкновения частиц.

Впервые пучок частиц удалось снова провести по всему кольцу ускорителя в ночь на субботу, а в понедельник были "включены" сразу два пучка, что и позволило осуществить первые столкновения.

Пока протоны циркулируют в ускорителе только на энергии 450 гигаэлектронвольт - энергии предыдущей ступени ускорительного комплекса. Новые научные результаты ученые планируют получить на энергии пучка более 1 тераэлектронвольта, однако это будет уже после Нового года.

Источник: http://www.rian.ru/science/20091124/195190073.html

На Большом адронном коллайдере в Европейском центре ядерных исследований зафиксированы первые столкновения протонных пучков. Это произошло через двое суток после повторного запуска БАК в минувшую пятницу.

Ученым и специалистам из разных стран понадобилось 14 месяцев, чтобы устранить неполадки, возникшие на гигантском ускорителе элементарных частиц в первые часы после его широко разрекламированного пуска осенью 2008 года. Как уверяют руководители ЦЕРН, в причинах той аварии досконально разобрались, и теперь нет видимых препятствий для эксперимента века - попытке воспроизвести условия, при которых зародилась Вселенная.

"Первым после Бога" нынешний гендиректор ЦЕРНа Рольф Хойер себя, конечно, не считает, но и он сам, и его ближайшие сотрудники демонстрируют сдержанный оптимизм. "Процесс идет быстрее, чем мы прогнозировали", - заявила журналистам научный сотрудник центра Фабиола Джианотти.

Сейчас встречные пучки протонов, разгоняемые сверхпроводящими магнитами, проносятся по кольцевому 27-километровому тоннелю со скоростью света, но их мощность составляет всего 450 гигаэлектронвольт, притом, что расчетная (заявленная) мощность коллайдера почти на полтора порядка (в 14 раз) выше. По словам директора ЦЕРН по ускорительным технологиям Стива Майерса, к концу декабря мощность пучков может достичь 1,2 тераэлектронвольт. А первые практические эксперименты, как ожидают, начнутся в январе-феврале следующего года, когда энергия в ускорителе достигнет 7 ТэВ - по 3,5 на пучок.

Если все пойдет, как задумано, и четыре детекторные станции ALICE, ATLAS, CMS и LHCb, установленные на главном кольце ускорителя, оправдают возлагаемые на них надежды, интернациональная команда ученых, возможно, сумеет поймать бозон Хиггса и зафиксировать излучения, существовавшие 13 миллиардов лет назад - в момент и сразу после Большого взрыва. А не получится - 9,8 миллиарда долларов, потраченные на создание самой крупной в мире исследовательской установки, отнесем к неизбежным издержкам Большой науки.

Источник: http://www.rg.ru/2009/11/24/kollayder-site.html

Рискну предположить, что дельцам и чинушам пошло примерно 30 % проектной стоимости. Вторые 30 % можно отбросить на показанные издержки, связанные с организацией финансирования (проценты, комиссии, разрешения, пошлины, статусы, регистрации и все этому сопутствующее). А 40 % от проектной стоимости будут реальные затраты на коллайдер. ИМХО, конечно, но привязанное к некоторым не столь масштабным аналогиям.

22 ноября 2009 года в Москву прилетел руководитель Отделения ядерной физики и астрофизики Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) д.ф.-м.н. Олег Далькаров, который участвовал в 31-м заседании Совместного Комитета Россия – ЦЕРН, сопредседателями которого являются министр образования РФ Андрей Фурсенко и генеральный директор ЦЕРНа Рольф-Дитер Хойер.

Вечером 20 ноября 2009 года состоялся пробный запуск Большого адронного коллайдера (БАК или LHC). Пробный в том смысле, что пока протонные пучки проходили по двум соответствующим вакуумным проводам, то есть по двум кольцам, энергия пучков была 250 ГэВ, пока ускорения не было. Столкновение частиц не планировалось. Это был пробный запуск с целью проверки всех промежуточных ступеней, то есть работы магнитов, удержания поля и всего прочего. После аварии, случившейся осенью прошлого года, руководство ЦЕРНа очень осторожно относится к планированию его работы: на этот раз начали с минимальных параметров, и повышаться они будут постепенно. Однако начальный этап запуска коллайдера состоялся, и к этому событию было приурочено 31 заседание Совместного Комитета Россия – ЦЕРН.

К 15 декабря, то есть за ближайшие 2–3 недели, планируется поднять суммарную энергию разгоняемых пучков до 1,2 ТэВ. К тому же, одновременно с перезапуском LHC, были начаты работы по его модернизации для увеличения интенсивности пучков. Вполне возможно, что уже в будущем году интенсивность будет поднята на порядок, – рассказывает дальше Олег Далькаров.

Таким образом, в середине декабря планируется провести опыты со столкновением вращающихся протонных пучков протонов с энергиями ближе к 1 ТэВ. Однако пока эти столкновения будут считаться пробными, так как их энергии уступают тем, что могут быть достигнуты на ускорителе «Тэватрон», который работает в США. Максимальная же энергия, которая может быть достигнута на БАК, – 14 ТэВ. Эта энергия определяется радиусом построенного кольца – 27 км.

Следующий, второй этап – это получение данных. К этому этапу все детекторы сейчас готовы, то есть если бы сейчас были столкновения, то можно было бы получать данные. Один из основных результатов, на получение которых можно рассчитывать – ограничение на массу бозона Хиггса. Оно позволит подтвердить или опровергнуть существующие модели картины мироустройства, которые объясняют, откуда у всех наблюдаемых объектов берется масса.

В настоящее время продолжается активное сотрудничество лабораторий ФИАН с ЦЕРНом, начало которому было положено более 40 лет назад. Сотрудники ФИАН принимают активное участие в экспериментальных и теоретических исследованиях фундаментальных взаимодействий в ЦЕРНе и обработке данных:

- в изготовлении и эксплуатации
трекового детектора переходного излучения для эксперимента ATLAS;
жидкоаргоновых калориметров для эксперимента ATLAS;
электромагнитного калориметра для эксперимента CMS;

- в эксперименте OPERA по поиску осцилляций нейтрино;
- в эксперименте COMPASS по изучению реакций ассоциативного рождения адронов;
- в эксперименте CLOUD по исследованиям роли потоков заряженных частиц, как в формировании электродинамических свойств атмосферы, так и в процессе глобальных изменений облачности и климата;
- в разработке программного пакета GEANT-4, предназначенного для моделирования прохождения ионизирующего излучения через вещество;
- в разработке системы GRID.

На БАК 4 основных детектора: ATLAS, CMS, ALICE, LHCb, все они смонтированы в местах столкновения частиц. Основными из них на сегодняшний день являются ATLAS и CMS, эти детекторы нацелены на протон-протонные столкновения, именно они будут получать физическую информацию в следующем году. Детектор ALICE рассчитан на регистрацию столкновений тяжелых ионов, это уже следующий этап на БАК. LHCb – это, так называемая, B-мезонная фабрика, это следующие после ATLAS и СМS эксперименты.

Сотрудники ФИАН (6 групп различной специализации) работают и на ATLAS, и на СМS. На ATLAS ФИАН отвечает за два очень существенных элемента этого детектора. Первый – это внутренний детектор, который стоит в самом «сердце» ATLAS (длина детектора – 46 метров, высота – 30 метров). Это трековый детектор переходного излучения, который готовила группа Алевтины Павловны Шмелевой (ведущий научный сотрудник лаборатории Элементарных частиц ФИАН). Эта группа в рамках международной коллаборации разрабатывала конструкцию самого внутреннего детектора, руководила процессом его сборки и калибровки, создавала программное обеспечение для моделирования процессов в детекторе и алгоритма восстановления трека.

Вторая группа, которой руководит доктор физ.-мат. наук Астон Антонович Комар (заведующий лабораторией электронов высоких энергий ФИАН), отвечает за жидкоаргонный детектор, это элемент детекторной структуры того же АТЛАСА, элемент довольно существенный, поскольку из-за огромной множественности рождающихся частиц при столкновении пучков столь высокой энергии для распознавания и восстановления треков требуется использование разного типа детекторов и регистрирующих устройств, и вот одно из них – это жидкоаргонный детектор.

На CMS фиановская группа под руководством Сергея Васильевича Русакова (главный научный сотрудник лаборатории электромагнитных взаимодействий ФИАН) занимается разработкой программного обеспечения, работает в сменах по калибровочным измерениям характеристик детектора, готовится к обработке данных.

Нужно отметить, что исследовательская деятельность в ЦЕРНе не замыкается только на экспериментах непосредственно в коллайдере. Очень важно, что выполняется большое количество экспериментов на всех ускорительных системах центра.

Так, например, группа доктора физ.-мат. наук Юрия Анатольевича Александрова (главный научный сотрудник лаборатории электронов высоких энергий ФИАН) участвует в проекте COMPASS – это многоцелевой детектор, на котором уже получены интересные результаты по B-мюонным исследованиям.

Целью проекта PS215/CLOUD (д.ф.-.м.н. Махмутов В.С., работы на ускорителе PS) являются фундаментальные исследования роли потоков заряженных частиц как в формировании электродинамических свойств атмосферы, так и в процессе глобальных изменений облачности и климата (в том числе – исследование космофизических причин наблюдаемого в последние годы процесса глобального потепления на Земле.

Также в ЦЕРНе действует антипротонный замедлитель AD, где изучается физика взаимодействий вещества и антивещества и успешно реализуется уникальный проект синтеза, накопления и исследования свойств ультрахолодного антиводорода несколькими экспериментальными коллаборациями. Основными физическими целями данных экспериментов является изучение физики взаимодействия вещества и антивещества, проверка методами атомной спектроскопии с высокой степенью точности (до 10-18) сохранения фундаментальных симметрий, исследование гравитационных свойств антиводорода и поиск новых типов фундаментальных взаимодействий. Успешные экспериментальные исследования ультрахолодного антиводорода и его взаимодействия с веществом требует решения ряда теоретических проблем. Для их решения в работах теоретиков ФИАН (д.ф.-.м.н. О.Д.Далькаров) был предложен и развит квантовомеханический формализм для описания взаимодействия атомов водорода и антиводорода при ультранизких энергиях.

Для осуществления эксперимента ОPERA в ЦЕРНе был создан специальный канал CNGS (The CERN Neutrinos to Gran Sasso), который формирует нейтринный пучок (специально предназначенный для изучения осцилляций нейтрино) в направлении итальянской подземной лаборатории Gran Sasso. Эксперимент ОПЕРА (OPERA, Oscillation Project with Emulsion-tRacing Apparatus) – один из крупнейших современных международных экспериментов в области нейтринной физики, в котором участвуют специалисты из 39 институтов 13 стран мира (в том числе из 5 российских институтов; руководитель фиановской группы – д.ф.-.м.н. Н.Г.Полухина), 180 физиков.

Программный пакет Geant4 предназначен для моделирования прохождения ионизирующего излучения через вещество. Проект стартовал в 1994 г. как НИР ЦЕРНа для экспериментов БАК по разработке объектно-ориентированного программного обеспечения, обеспечивающего надежную поддержку больших пакетов (порядка миллиона строк на языке С++). В конце 1998 г. была успешно представлена бета-версия пакета, а в 1999 г. проект был преобразован в международное сотрудничество, поскольку к тому времени стали ясны его большие перспективы для приложений в астрофизике, дозиметрии и медицине. ФИАН (руководитель – д.ф.-.м.н. В.М.Гришин) с самого начала активно участвует в разработке Geant4.

В настоящее время в мире происходит бурное развитие новой компьютерной технологии – Грид (GRID), названной так по аналогии с электрическими сетями – electric power grid. Суть технологии заключается в объединении географически распределенных и гетерогенных по своему составу компьютерных ресурсов в некую инфраструктуру, обеспечивающую простой, надежный, совместимый по программному обеспечению, быстрый и безопасный доступ к этим ресурсам. В ФИАН в 2006 году создана и успешно функционирует компьютерная ферма, построенная на основе технологии Грид (руководитель – О.М.Полянникова). Эта ферма является ресурсом GRID сети LCG, предназначенной для моделирования и анализа данных экспериментов на ускорителе LHC в ЦЕРН.

Многие научные результаты, полученные в ФИАНе, являются основополагающими для создания новой мощной ускорительной техники и для развития эффективной методики детектирования частиц. Являются они ключевыми и для теоретической интерпретации процессов при высоких энергиях, включая будущие эксперименты на БАК.

Принцип автофазировки, открытый в ФИАНе В.И.Векслером, составляет основу всех крупнейших современных (циклических) ускорителей частиц.

Эффект Вавилова-Черенкова, открытый и объясненный в ФИАНе, используется практически в каждом современном детекторе частиц высоких энергий.

Переходное излучение, предсказанное в 1946 г. В.Л. Гинзбургом и И.М. Франком, экспериментально обнаружено А.Е.Чудаковым в 1955 г. В дальнейшем это явление активно изучалось в лаборатории элементарных частиц в ФИАНе с целью создания на его базе детектора для физики высоких энергий. В настоящее время детектор переходного излучения является одним из основных элементов внутреннего детектора эксперимента ATLAS, крупнейшего эксперимента на LHC.

Выдающийся вклад в развитие сверхпроводимости внесен В.Л. Гинзбургом. В настоящее время сверхпроводимость широко используется в современной ускорительной и экспериментальной физике высоких энергий.

А.И. Никишовым и В.И. Ритусом в 1964–67 г.г. построена теория фундаментальных процессов квантовой электродинамики в интенсивных полях, предложено их наблюдение во встречных электрон-фотонных (лазерных) и фотон-фотонных (лазерных) пучках. В 1996 – 99 г.г. важнейшие из этих процессов были успешно наблюдены на Стэнфордском линейном ускорителе американскими физиками.

Решающий вклад в теорию множественных процессов при высоких энергиях внесли работы Е.Л. Фейнберга и сотрудников.

Ю.А. Гольфандом и Е.П. Лихтманом в 1971 г. была впервые предложена суперсимметрия – фундаментальная симметрия нового типа, объединяющая в единые мультиплеты бозоны и фермионы.

В работах Е.С. Фрадкина, И.А. Баталина и Г.А. Вилковыского, Б.Л. Воронова и И.В. Тютина** развит универсальный метод квантования калибровочных теорий общего вида.

Россия еще с советских времен вносит огромный вклад в работу ЦЕРНа, при этом не только в экспериментах на БАК. Что касается собственно самого коллайдера (подобный ускоритель, кстати говоря, изначально планировалось строить именно в подмосковном Протвино), то во всех обслуживающих системах и в организации работы всех без исключения детекторов присутствует российская «составляющая».

Вклад России в ЦЕРН очень большой. ЦЕРН – это гигантский исследовательский центр, в котором работают тысячи людей. Для обеспечения стабильной работы БАК организовано круглосуточное дежурство. На дежурстве в этих сменах за работой элементов коллайдера и детекторов следят в основном физики-экспериментаторы, которые непосредственно участвовали в их разработке. Участие в сменах рассматривается как прямой вклад в выполнение эксперимента и при отработке определенного количества смен дает право на соавторство в публикациях, – заканчивает Олег Далькаров свой рассказ.

Следующее заседание Совместного Комитета Россия – ЦЕРН состоится в Москве в июне 2010 года. Вполне возможно, что уже к этому времени, масштабы интеллектуальной помощи, оказываемой ЦЕРНу нашей страной, успеют значительно увеличиться.

Недостаточно, Шаркан. Первые 30 % излишка видят все. А то, что вторые 30 % - тоже излишек, не до всех доходит. Да дело даже не в этом. Возможность оптимизации процесса создания новых производств люди связывают с развитием демократических институтов и поддержкой государства, а вовсе не с анархией.

На этом снимке, сделанном фотографами ЦЕРН в 2005 году, запечатлен один из исторических моментов - соединение первых двух сегментов ускорителя.

На коллайдере еще до начала его научной работы поставлен рекорд: протонный пучок удалось разогнать до энергии свыше 1 тераэлектронвольта (ТэВ), Ученые заявляют, что эта энергия уже больше той, на которой работал американский коллайдер «Теватрон».

Как сообщается в пресс-релизе ЦЕРН, Европейского центра ядерных исследований, пучок протонов удалось разогнать до энергии 1,18 ТэВ.
Проектное значение, то есть та энергия, на которой предполагается сталкивать частицы в ходе экспериментов, – 7 ТэВ, но его удастся достичь не раньше чем через 12 месяцев, ведь 2010 год коллайдер будет работать далеко не на полной мощности, что позволит ученым окончательно подготовиться к серьезным исследованиям. С момента, когда в трубу поступили первые пучки, уже прошло больше месяца – спешка при подобной работе противопоказана.

Энергия, а не скорость
Энергия частиц, движущихся внутри вакуумной трубы коллайдера, связана с их скоростью. Но эта зависимость энергии от скорости совсем не та, с которой имеют дело, например, водители, пилоты или артиллеристы.
Если кинетическая энергия автомобиля, самолета или снаряда растет пропорционально квадрату расстояния, то вот с энергией частицы, летящей на околосветовой скорости, все иначе. Скорости света, равной 299 792 км/c, или 458 м/с, достичь каким-либо частицам невозможно, и чем ближе скорость приближается к этому значению, тем больше энергии требуется затратить.
Увеличение на один сантиметр в секунду скорости частицы, уже приближающейся к скорости света, может потребовать больших затрат энергии по сравнению с разгоном от нуля другой такой же частицы. Потому физики считают энергию частиц, а не их скорость.

Зачем столько?
Для разгона частиц используются специальные камеры-резонаторы с электромагнитным полем, а ювелирная точность при управлении пучком (способным, кстати, прожечь трубу ускорителя насквозь при неаккуратном обращении) достигается за счет охлажденных почти до абсолютного нуля магнитов. Магниты LHC – самое большое холодное место едва ли не во всей Солнечной системе: криостаты с еще меньшей температурой существуют, но имеют многократно меньший объем и к тому же далеко не всегда выдерживаются при своей температуре в течение нескольких лет.
Тоннель коллайдера по длине превышает кольцевую линию метро и пересекает границу Франции и Швейцарии. Все эти затраты – с целью получить частицы с энергией 7 ТэВ и столкнуть их друг с другом. Но для чего нужны такие столкновения?
Каждая частица в соответствии с законами квантовой механики ведет себя и как волна. И размер этой волны тем меньше, чем больше энергия частицы, а чем меньше размер волны – тем меньшие объекты можно обнаружить с ее помощью. Кроме того, энергия требуется и на то, чтобы выбить из сталкиваемых протонов другие частицы, поэтому чем больше энергия, тем больше можно обнаружить в ходе эксперимента.
Предварительные оценки, сделанные теоретиками, показывают, что в экспериментах с частицами, энергия которых будет в районе нескольких тераэлектронвольт, может быть удастся обнаружить сразу несколько интересных частиц, от возможных компонентов темной материи до бозона Хиггса – частицы, за счет которой возникает масса.

Детекторы и эксперименты
Мировой рекорд был поставлен в 21.48 по местному времени, когда первый пучок (в коллайдере циркулирует два встречных пучка, обозначаемых как первый и второй) был разогнан с 450 гигаэлектронвольт до 1,05 ТэВ (1050 ГэВ). Еще через три часа, к 0.44 ночи, пучок достиг и отметки 1,18 ТэВ – теперь физики будут заниматься наращиванием интенсивности пучка.
Дело в том, что при лобовом столкновении далеко не все протоны из встречных пучков сталкиваются друг с другом: подавляющее большинство частиц пролетает мимо друг друга. Чтобы столкновений происходило больше, плотность пучка требуется повысить. В ближайшую неделю специалисты ЦЕРН займутся именно этим.

Пока что цветные снимки подобно изображенному выше - скорее рисунки, где каждый цвет соответствует оттенку серого. Но уже есть и аппарат, который даст полноценное цветное изображение.

Обычные рентгеновские снимки – черно-белые; иногда, чтобы глазу проще было заметить разницу, с помощью компьютера их окрашивают в так называемые «условные цвета». А вот новый рентгеновский аппарат, разработанный учеными из ЦЕРН совместно со специалистами из Новой Зеландии на основе детекторов элементарных частиц для LHC, позволяет видеть рентгеновские лучи в цвете по-настоящему.

Кому важно знать, какого цвета рентген?
Такая характеристика света, как цвет, связана с длиной волны светового излучения. Длинные волны глаз воспринимает как красные, короткие – как фиолетовые, а остальной спектр располагается по убыванию длины волны от оранжевого к синему. И названия «ультрафиолетовый» и «инфракрасный» появились потому, что в спектре эти излучения лежат за фиолетовым и красным цветом соответственно. Некоторые организмы даже могут видеть эти невидимые цвета, однако передать их ощущение невозможно, приходится довольствоваться простым указанием длин волн.
Длина волны излучения также связана с энергией – чем длина волны короче, тем больше энергия. Рентгеновские лучи имеют еще меньшую длину волны, чем ультрафиолет, а их энергия еще больше, поэтому они способны как проникать через тело, так и повреждать клетки. При лучевой терапии рака используются оба этих эффекта, а вот при диагностике – только первый. И чем меньше доза излучения, тем меньше вероятность нежелательных последствий рентгеновского обследования.

(Есть «рентгеновские аппараты», которые применяются уже не медиками, а физиками и материаловедами для просвечивания образцов мощным пучком излучения. Рентгеновский лазер XFEL, в строительстве которого принимает участие и Россия, будет иметь в длину 3,5 километра и тоже будет работать на технологии, разработанной для ускорителей заряженных частиц.)

А чтобы уменьшить дозу не в ущерб точности диагноза, различные ухищрения придумывают уже физики: создаются более чувствительные детекторы для излучения, системы восстановления объемного изображения по серии снимков (томография) и даже цветной рентген.

Из ускорителя в госпиталь
Изначально цветной рентген был придуман вовсе не для просвечивания пациентов, а для экспериментов в области физики элементарных частиц. Ведь цвет, как уже говорилось, – это длина волны, и долгое время врачам было не особенно интересно то, какого именно «цвета» лучи прошли сквозь пациента, лишь бы изображение было резким, а доза – поменьше.
А вот физикам длина волны как раз была нужна в первую очередь, поскольку она несет информацию о том, с какой энергией частица попала в детектор и в каких реакциях могла участвовать. И чем точнее будет эта информация, тем лучше: создаваемые для экспериментов на ускорителях детекторы совершенствовались именно в этом направлении.
Все поменялось тогда, когда стало понятно, что энергия рентгеновских лучей (то есть длина волны, то есть цвет) меняется в зависимости от того, через какой материал проходит излучение. Этот эффект полностью аналогичен тому, который может наблюдать каждый, глядя на цветные стекла: разные секции витражей могут иметь одинаковую прозрачность, но совершенно разный цвет.
Возможность однозначно отличить один материал от другого по пропускаемому им излучению постоянно используется на практике – например, для химического анализа растворов или газовых смесей. А если можно отличить одно вещество от другого просто глядя на то, какого цвета образец, то что мешает применить такой же метод для выявления злокачественных опухолей или исследования структуры органов, которые сами по себе плохо задерживают рентгеновские лучи?
Только одно: медицинские рентгеновские детекторы «цвета» не видят. Но зато прибор, созданный физиками, с этим прекрасно справляется!
И как показали предварительные клинические исследования – действительно, при помощи нового оборудования можно, например, отличить жировую ткань от ткани печени (http://ir.canterbury.ac.nz//handle/10092/2908). Если учесть, что детекторы производятся серийно, в будущем можно ожидать и массового производства «цветных» рентгеновских аппаратов.

Постройка Большого адронного коллайдера была не нужна. Об этом заявили ученые-физики-теоретики из Корнеллского университета.

Они считают, что мировая общественность зря потратила четыре миллиарда евро на создание коллайдера. Ведь бозон Хиггса можно обнаружить, исследуя космическое гамма-излучение. А это значительно дешевле.

"Бозон Хиггса может рождаться при аннигиляции частиц темной материи и проявлять себя в виде спектральных линий в спектре гамма-излучения на энергиях, которые зависят от массы частиц темной материи и самого бозона Хиггса", - отмечают ученые.

Если их расчеты верны, это событие может быть зафиксировано наблюдениями с помощью орбитальной гамма-обсерватории "Ферми", запущенной на орбиту в июле 2008 года.

Впрочем, как отмечают те же самые ученые, даже если "Ферми" сможет обнаружить бозон Хиггса, Большой адронный коллайдер все равно может понадобиться для подтверждения этого результата.

Источник: http://www.rg.ru/2009/12/15/bak-site-anons.html

Большой адронный коллайдер (БАК) — ускоритель частиц, благодаря которому физики смогут проникнуть так глубоко внутрь материи, как никогда ранее. Работы на коллайдере начались в 2007 году. Их суть заключается в изучении столкновения двух пучков протонов с суммарной энергией 14 ТэВ на один протон. Эта энергия в миллионы раз больше, чем выделяемая в единичном акте термоядерного синтеза.

По мнению специалистов в этой области, запуск БАК предвещает переход человечества на принципиально новый вид энергии, открытие неизвестных до сих пор химических элементов, суперсимметрии (теоретическая идея об устройстве нашего мира) и многое другое.

Постройка коллайдера обошлась приблизительно в 5, 5 миллиардов долларов США. Но, несмотря на это, в ООН продолжают приходить петиции с требованием закрыть проект.

Дело в том, что общая теория относительности Эйнштейна и заключение, сделанное с помощью компьютерных вычислений, свидетельствует о возможности в ходе эксперимента появления черных дыр с последующей цепной реакцией захвата окружающей материи, что приведет к неминуемой гибели Вселенной.

Но физики пытаются убедить весь мир, что проект безопасен. По их заверениям, черные дыры в том виде, в котором мы их сейчас знаем, вообще не могут рождаться на БАК. Практики отзываются об идее коллайдера так: "Это лишь занятная математическая конструкция, но не более того".

Все же этот процесс не исключен при условии, если окажется верной одна очень смелая гипотеза теоретиков — о том, что гравитация становится сильной при уровне энергии порядка 1 ТэВ.

С целью добиться удовлетворительного результата относительно БАК проводится все больше новых опытов и экспериментов. Мэтью Чоптуик из Университета Британской Колумбии в Ванкувере, базируясь на так называемых предположениях, вывел приближенный расчет того, насколько должен быть сжат предмет, чтобы сформировать черную дыру или ее подобие.

Как сообщает Чоптуик, заручившись поддержкой Франса Преториуса из Принстонского университета, им удалось воспроизвести несколько столкновений на основании сложных математических формул из общей теории относительности. Задействовав сотни компьютеров, ученые вычислили гравитационное взаимодействие между сталкиваемыми частицами и установили, что черная дыра появляется только в том случае, если общая энергия составит около 13 Ep (Энергия Планка).

Значит ли это, что коллайдер будет формировать черные дыры? "Не совсем. Энергия Планка в квинтильон раз больше, чем максимальная энергия БАК. Коллайдер сможет рождать черные дыры только в том случае, если вместо того, чтобы существовать в трех измерениях, пространство будет иметь больше измерений, которые замыкаются. Если черные дыры смогут родиться на БАК, то они должны появляться и при столкновении космических лучей с небесными телами. Тот факт, что Земля, Солнце, а также компактные звезды существуют миллиарды лет и не превратились в черную дыру, означает, что на самом деле — опасности нет" - утверждает Чоптуик.

"Труд оправдал надежды, удалось добиться потрясающих результатов. Подобные моделирования очень важны для изучения сталкивания частиц и формирования черных дыр в деталях" - комментирует работу ученых Стив Гиддингс, физик-теоретик Калифорнийского Университета в Санта-Барбаре.

Еще одна, не менее важная гипотеза — угроза возникновения Странного Вещества. На стыке ядерной физики и физики элементарных частиц есть одно направление исследований, которое бурно развивается в последние годы. Это изучение свойств ядерного вещества при высоких температурах и давлениях. Уже установлено, что в зависимости от условий ядерная материя может существовать в разных состояниях, и эти состояния обладают разной степенью устойчивости.

Все это разнообразие реализуется лишь при очень высоких температурах или давлениях. В нормальных же условиях ядерное вещество образует обычные ядра, состоящие из протонов и нейтронов.

Однако некоторое время назад у теоретиков закралось подозрение (а не доказательство!), что одно из этих состояний — так называемая странная материя (то есть ядерное вещество с большой концентрацией странных кварков) — может оказаться стабильнее обычной ядерной материи.

Если это так, то тогда капелька такой странной материи, которую в научных кругах называют "стрейнджлет" (strangelet), или "страпелька", родившись на ускорителе, будет стабильной. Более того, она сможет вступать в реакцию с обычными ядрами и превращать их тоже в странную материю. Иными словами, возникает еще один вариант "сценария катастрофы", при котором "страпелька" разрушает всю Землю, превращая ее в комок странной материи.

Сегодня директор исследовательского направления CERN Стив Майерс сообщил, что в течение ближайших полутора-двух лет БАК достигнет своей заданной мощности в 7 тераэлектрон-вольт или по 3,5 ТеВ в каждом из направлений 27-километрового тоннеля. После того, как 7 ТеВ будут достигнуты, коллайдер уйдет на непродолжительный отдых, после чего физики попытаются довести мощность БАКа до 14 ТеВ или по 7 ТеВ в каждом направлении.

Перед тем как уйти на новогодние каникулы БАК достиг мощности в 1,18 ТеВ, это было в конце ноября 2009 года. После достижения этой отметки, коллайдер был плавно отключен.

Исследователи говорят, что они намерены в будущем придерживаться традиционного для физических ускорителей частиц графика работы 9/3, то есть 9 месяцев коллайдер работает, а 3 зимних месяца - отдыхает. Частично это связано с экономическими моментами - коллайдер потребляет очень много электрической энергии, а зимой и без него энергосети перегружены.

Вместе с тем, Майерс признает, что сезонная модель работы не слишком подходит для БАКа, так как это криогенная установка с долгим периодом охлаждения и нагрева, поэтому в CERN сейчас рассматривают возможность круглогодичного функционирования коллайдера. По словам ученого, сейчас рассматриваются две стратегии работы коллайдера, одна исходит из сезонного отключения, вторая из так называемых пиковых периодов, когда на некоторое время коллайдер будут оставлять включенным на минимальную мощность, а в некоторые периоды включать "на полную катушку", доводя мощность до 7 или даже 14 Тераэлектрон-вольт.

Джеймс Джиллес, официальный представить CERN, заявил, что к 20 февраля БАК вновь будет полностью запущен и по нему начнут курсировать пучки частиц. До мощности в 3,5 ТеВ БАК должен будет дойти где-то к середине марта.

В Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) в окрестностях Женевы вновь запущен Большой адронный коллайдер. Как говорится в сообщении, опубликованном на сайте ЦЕРН, первые пучки протонов начали циркулировать по 27-километровому туннелю "в каждом направлении в 04:10 по центральноевропейскому времени", или 06:10 мск.

Ученые будут постепенно увеличивать скорость протонов, движущихся по туннелю, расположенном на 100-метровой глубине на границе Швейцарии и Франции. Их цель - при помощи тысяч сверхпроводящих магнитов общей длиной более 22 км, охлажденных до температуры минус 271 градус, разогнать пучки до скорости, практически соответствующей скорости света.

Ученые надеются, что вскоре им удастся довести энергию до 7 тераэлектронвольт (ТэВ) или 3,5 ТэВ на пучок, сообщает ИТАР-ТАСС. Тогда и начнутся эксперименты, ради которых, собственно, и создавался БАК. При помощи анализа результатов столкновения частиц физики надеются проникнуть в тайны материи, получить самые высокие когда-либо изученные показатели энергии.

На настоящий момент рекордом БАКа является столкновение пучков протонов на энергии 2,36 тераэлектронвольт. Оно произошло в декабре прошлого года. После этого коллайдер был переведен в режим ожидания.

Источник: http://www.rg.ru/2010/03/01/kollayder-anons.html

Самый большой в мире ускоритель заряженных частиц БАК будет остановлен в конце 2011 года. А до этого он будет работать на половине своей мощности.

- В предстоящем отключении нет ничего необычного, - сказал корреспонденту "РГ" координатор участия российских институтов в проекте БАК, заместитель директора НИИ ядерной физики МГУ, доктор физико-математических наук Виктор Саврин. - После 1,5 года непрерывной работы надо будет проверить все контакты и соединения в медных шинах сверхпроводящих магнитов. Ведь именно они были причиной аварии в 2008 году. Тогда ускоритель пришлось остановить, на его ремонт было потрачено 37 миллионов долларов. Сейчас он уже вышел на рекордную мощность в 1,18 ГЭВ, затем ее увеличат до половины проектной - 3,5 ГЭВ, на которой он и проработает до конца 2011 года. И только после новой профилактики коллайдер можно будет выводить на проектную мощность, увеличив ее вдвое.

По словам Саврина, возможности даже такого "недогруженного" БАКа намного больше, чем у самого мощного из ныне действующих ускорителей, который установлен в ядерном центре им. Ферми (США). Поэтому коллайдер может за 1,5 года набрать такое колоссальное количество новых научных данных, которое не снилось ни одной экспериментальной установке на Земле. Совсем не исключено, что уже до конца 2011 года ученые смогут приоткрыть некоторые тайны мироздания и даже "поймать" знаменитый бозон Хиггса.

Источник: http://www.rg.ru/2010/03/17/kollaider.html

Ученые Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) во вторник успешно осуществили первые столкновения протонов в Большом адронном коллайдере на рекордной энергии 7 тераэлектронвольт. В данный момент пучки протонов продолжают циркулировать в кольце коллайдера, детекторы фиксируют столкновения частиц и получают первые данные.

Глава ЦЕРН уже назвал это событие началом новой эры в мировой науке. "Мы очень воодушевлены и счастливы, это фантастический момент, начало новой великолепной эры в области фундаментальной науки", - сказал находящийся в Токио Хойер в ходе видеомоста с Женевой. Он поздравил коллег с отличной работой и аплодисментами приветствовал их достижение.

В свою очередь глава ускорительного подразделения ЦЕРН Стив Майерс заявил, что сегодняшний день войдет в историю науки. "Нам наконец-то удалось провести столкновения на 7 ТэВ, это первая важная веха в работе Большого адронного коллайдера", - сказал он журналистам. Он напомнил, что столкновения удалось провести только с третьей попытки - первые две закончились во вторник неудачей. "Сейчас мы стабилизировали пучки протонов, происходят столкновения, детекторы собирают данные", - с гордостью заявил ученый.

Источник: http://www.rg.ru/2010/03/30/kollaider-anons.html

В Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) стартовал уникальный эксперимент. Он должен ответить на вопрос, как возник наш мир и почему он таков.

- Это фантастический момент для науки, мы открыли дверь в новую физику, началась новая эра, - прокомментировал событие глава ЦЕРНа Рольф Хойер. Казалось бы, почему? Ведь на Большом адронном коллайдере проведено уже несколько экспериментов. Но последний действительно войдет в историю.

- Все дело в энергии, с которой сталкиваются частицы, разогнанные с помощью мощных сверхпроводящих магнитов почти до световой скорости, - сказал корреспонденту "РГ" координатор участия российских ученых в проекте БАК, доктор физико-математических наук из Института ядерной физики МГУ Виктор Саврин.- Энергия достигла величины, когда уже наконец можно начинать эксперименты, которых, затаив дыхание, ждет весь мир.

Кто-то назвал расположенный под Женевой ЦЕРН научным Лас-Вегасом, где ученые "отрываются" по полной программе. И сейчас, когда в дело вступил БАК, игра пойдет по-крупному. На кону самая сокровенная тайна нашего мира: каким был акт творения Вселенной 15 миллиардов лет назад? Что происходило в первые мгновения после породившего ее Большого взрыва? Правда, сами физики выражаются более загадочно. На просьбу одним словом объяснить, зачем нужен БАК, который, кстати, обошелся в 8,5 миллиарда долларов, они отвечают: "Хиггс" - и добавляют: "божественный". Он - краеугольный камень всей теории возникновения Вселенной.

Хиггс должен ответить на "школьный" вопрос: почему элементарные частицы, тот же протон или электрон, имеют массу? До сих пор наука стоит перед ним в недоумении. Теория утверждает, что именно Хиггс делает частицы весомыми. Но так ли это на самом деле? Вот БАК и обязан предъявить миру неопровержимое доказательство - Хиггса во всем обличье.

Но перед ним стоят и другие не менее громкие задачи. Например, куда исчезло антивещество? Ведь при рождении Вселенной его и вещества было поровну, а сегодня мы живем в мире, целиком состоящем только из вещества.

Все эти тайны мироздания будут выбивать в прямом смысле слова. В коллайдере сталкиваются миллиарды элементарных частиц, протонов, разогнанных почти до световой скорости. Ради этого разгона, собственно, и построен под землей этот циклопический "золотой" ускоритель длиной 27 километров. Дело в том, что Хиггс до сих пор никак не желал даваться в руки ученых. Ведь его пытались поймать уже давно, на самых разных, но менее мощных коллайдерах, но пока безуспешно. Но теперь ему, кажется, не уйти.

- В коллайдере каждую секунду столкнутся 800 миллионов протонов, но большая часть соударений, как бы тщательно ни наводили пучки, происходит вскользь, а потому бесполезна, - говорит Саврин. - Кстати, диаметр пучка - несколько микрон, а камеры - несколько сантиметров. Поэтому столкновение - сложнейшая задача, как если бы одной иглой надо было попасть в другую где-то над Тихим океаном. Так вот нам нужны удары лоб в лоб. Только они могут разбить протоны на миллионы осколков. Но по оценкам ученых, среди этого, казалось бы, огромного множества новичков "божественный" Хиггс - редчайший гость. Может появиться лишь один раз за целый день. И его надо успеть поймать. Поиск иголки в стоге сена по сравнению с этой задачей кажется детской забавой. А чем больше осколков, тем больше шансов на успех. Именно поэтому требовалось создать такой мощный ускоритель.

Интрига в том, что участвовать в этой охоте сможет, в принципе, каждый житель Земли. Ведь каждое столкновение порождает лавину информации, больше, чем сегодня циркулирует во всей телекоммуникационной сети Европы. Если ее обрабатывать нынешними средствами, даже отрядив все суперкомпьютеры, потребуются десятилетия. Поэтому создается грандиозная информационная система ГРИД, которая может объединить все компьютеры планеты. Только такой мегамозг способен переварить колоссальный объем данных.

Итак, ученые вывели БАК на рекордный уровень энергии, с которой соударяются протоны. И хотя это пока вдвое меньше проектного максимума, уже сейчас могут рождаться доселе неизвестные частицы. Не исключено, что появится и сам Хиггс. Поэтому физики с гордостью объявили: охота началась. И она будет длиться два года. Причем с каждым днем все жестче, так как число рождающихся новых частиц будет постепенно увеличиваться.

- В конце 2011 года коллайдер остановят на целый год, - говорит Саврин. - Ведь ему предстоит новый рекордный рывок, уже до энергий 7 ТэВ. Замахиваться на такие "высоты" можно, только все тщательно проверив. Чтобы не повторить аварии, которая произошла в 2008 году, когда из системы сверхпроводящих магнитов вылился жидкий гелий, использующийся для их охлаждения до температуры минус 271 градусов.

Но если физики ждут невероятных открытий, то немало ученых бьют в набат. Интернет полон страшилок о рукотворных "черных дырах", способных всосать и Женеву, и знаменитое озеро и далее по списку. В самом деле, не выйдет ли Хиггс из-под контроля? Не взбунтуется ли антивещество?

- Создание каждого мощного ускорителя начинается с вопроса, а не нанесет ли он вред, - объясняет доктор физико-математических наук Эдуард Боос. - Такая оценка была сделала в 1999 году перед пуском мощного коллайдера в Фермиевской лаборатории США. Никакой угрозы не выявили, и сейчас он успешно работает. Точно так же все риски БАК анализировала специальная комиссия авторитетных ученых из нескольких стран.

Почему физики так уверены в своей правоте? Ведь на Земле еще не было столь мощных ускорителей, как БАК? Разве можно исключать неожиданные события? У физиков весомые аргументы. Скажем, вся история Земли. Ведь за миллиарды лет ее существования на планету попадали космические лучи с энергией куда большей, чем способен создать БАК. Но никаких катастроф не наблюдается.

Источник: http://www.rg.ru/2010/04/02/higgs.html

Уральский госуниверситет в Екатеринбурге и Европейский центр ядерных исследований в Женеве связал телемост: школьники два часа общались с физиками.

- Привет из Женевы! - радостно открыл телемост руководитель учебных программ ЦЕРНа Мик Сторр. - У нас солнце и тепло!

Похвастаться климатом школьники не могли, поэтому обрушили на ученых град вопросов - не только о Большом адронном коллайдере, но и о Вселенной, о Боге: "Верите ли вы?" - интересовались они у ученых. Оказалось, что с коллайдером работают как верующие, так и атеисты. И Папа Римский, побывав в ЦЕРНе, выказал неподдельный интерес к замыслам ученых.

Мик Сторр и физики Джон Элис, Александр Никитенко и Андрей Крохотин заверили школьников, что экологического вреда от работы коллайдера нет, а первых серьезных результатов можно ожидать уже к концу года, когда вместо протонов ученые начнут сталкивать ионы свинца. Коллайдер должен ответить на четыре вопроса: откуда взялась материя, откуда - масса у частиц, что такое "темная материя", и как выглядит "суп" первых миллисекунд после Большого Взрыва.

Накануне гимназистов подготовили - провели несколько занятий, где рассказали о работе коллайдера, поэтому их заинтересовало: "Что такое бозон Хиггса?" Теоретик Элис объяснил, что поле этих вычисленных в теории частиц придает остальным элементарным частицам массу; если же бозоны так и не обнаружат: "Будет еще интереснее. Согласно другой теории, без бозонов, существуют четвертое и пятое измерение, значит, наша Вселенная многомерна".

Директор гимназии №9 Екатерина Сибирцева считает, что непосредственное общение с выдающимися учеными - это мощный стимул к изучению науки. Ректор УрГУ Дмитрий Бугров признался, что поражен: "Сам я историк - и прекрасно понимаю, что делают эти ученые: они творят историю на наших глазах".

Источник: http://www.rg.ru/2010/04/07/reg-ural/cern-anons.html

Большой адронный коллайдер начал отрабатывать миллиарды, которые в него были вложены. Во всяком случае, первый из обещанных учеными результатов получен.

Одна из главных целей коллайдера - поймать антиматерию. И вот ученым Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) впервые удалось на целую секунду удержать в магнитном поле 38 атомов антиводорода. Этого времени достаточно, чтобы начать изучать строение антиматерии.

Задача эта сама по себе сложнейшая, над ее решением наука бьется несколько десятилетий. Дело в том, что при соприкосновении вещества и антивещества происходит аннигиляция, и атомы взаимно уничтожают друг друга. Кстати, ранее ученым из ЦЕРНа, и других лабораторий удавалось получить антиводород, но никогда не получалось удержать его в стабильном состоянии. Он жил несколько наносекунд и исчезал.

БАК справился с проблемой. Чтобы продлить время жизни антивещества, здесь создана ловушка из очень сильного и сложного по конфигурации магнитного поля. Она и улавливает антивещество, причем при очень низких температурах. По словам одного из участников эксперимента профессора Роба Томпсона, это достижение является научным прорывом, который поможет разгадать загадку происхождения Вселенной.

Источник: http://www.rg.ru/2010/11/19/cern.html

Кажется, гигантский коллайдер начал отрабатывать вложенные в него миллиарды евро. Не прошло и месяца с момента начала экспериментов на высокой энергии, как уже получены первые данные, какой была материя в самые ранние мгновения существования Вселенной.

Речь идет о так называемой кварк-глюонной плазме. Это состояние, в котором находилась вся материя через примерно 0,00000000001 секунды после Большого взрыва. Температура и скорости родившихся кварков и глюонов были так высоки, что они еще не могли начать формировать элементарные частицы - протоны и нейтроны, из которых состоят ядра атомов. Согласно теории, вначале была плазма, что и показал эксперимент ALICE. В нем сталкиваются пучки тяжелых ионов, а в данном случае свинца.

А ранее эксперименты ATLAS и CMS сообщили об обнаружении еще одного эффекта, характерного для образования этого экстремального состояния вещества, - гашения адронных струй.

- Впечатляет, как быстро ученые пришли к таким результатам, - отметил Серджио Бертолуччи, директор CERN по исследованиям. - Коллаборации соревнуются друг с другом, однако, конечно, работают вместе, чтобы создать полную картину изучаемых явлений. Это прекрасный пример того, как работают конкуренция и сотрудничество.

Это позволяет наблюдать физические события разными методами и проверять, является ли это новым эффектом или просто "шумом". Только при получении одних и тех же данных несколькими методами их считают достоверными.

Изучение кварк-глюонной плазмы - один из приоритетов работы БАК. Это поможет не только понять, как выглядела Вселенная сразу после рождения, но и изучить процесс формирования современной материи.

Кварк-глюонная плазма - состояние вещества, где кварки и глюоны не связаны так называемыми сильными взаимодействиями, которые сейчас поддерживают существование протонов, нейтронов и вообще всех ядер Периодической системы Менделеева, из которых состоит наш мир.

Комментарий читателя:

В природе есть механизмы: энерго-сфероиды и их активированный вид, - плазмоиды, которые мы частенько наблюдаем в атмосфере, в виде разнообразных НЛО, и которые и поныне именуют: Святым Духом, пранами, перуницами и.т.д. Древние, широко использовали эти механизмы в различных технологиях, пока христиане, не экспоприировали и не узурпировали эти знания. С помощью таких механизмов, гораздо экономичней и менее затратней, разобраться с кварк-глюонностью различных материй, чем хороводится в шаманском экстазе вокруг большого взрыва, используя кувалдоподобную механистичность воздействия коллайдера в столь тонких и зыбких, состояниях материи. А заодно, выяснится и определится: истинная природа, явления: - гравитации.
Опубликовано незарегистрированным посетителем Л.С.П., 08.12.2010 в 18:29

Источник: http://www.rg.ru/2010/12/08/kollayder.html

Почему Вселенная движется с ускорением? Почему из нее исчезло антивещество? Что такое темная материя? Ответы на эти вопросы ищет лауреат премии президента России для молодых ученых Дмитрий Горбунов, сотрудник Института ядерных исследований РАН. С ним встретился корреспондент "РГ".

Российская газета: Для широкой публики физик-теоретик - это почти инопланетянин. Человек, живущий в мире бесконечных уравнений и формул. Сюда даже заглядывать страшно. Правда, Большому адронному коллайдеру (БАК) и бозону Хиггса повезло, они стали знамениты как кинодивы. Какие-то из ваших научных интересов попадают в обойму таких хитов, которые сегодня на слуху?

Дмитрий Горбунов: Думаю, да. Например, это загадки "темной материи", расширения Вселенной с ускорением, барионной асимметрии. Скажем, многие уже знают, что всего пять процентов материи Вселенной приходится на видимое вещество - звезды, планеты, кометы, а около 30 процентов составляет "темная материя". Пока она существует лишь в уравнениях, а вот обнаружить ее не удается никакими приборами. Непонятно, какова ее природа, из каких частиц она состоит. Другой феномен - барионная асимметрия. Ведь при рождении Вселенной должно было появиться поровну вещества и антивещества, но сегодня антивещества вообще нет. Оно почему-то и куда-то исчезло.

Здесь надо сказать, что в 70-х годах прошлого века ведущими учеными мира была создана так называемая Стандартная теория, объединившая многие физические теории. Она считается одним из самых выдающихся достижений науки XX века. Эта теория продемонстрировала блестящие возможности, как в описании известных элементарных частиц, так и в предсказании новых. Но в ней есть "белые пятна", например, она не объясняет феномен "темной материи", не дает ответа, куда исчезло антивещество, почему элементарные частицы имеют массу.

РГ: Кстати, бозон Хиггса как раз и отвечает за массу, поэтому столь азартно ученые готовятся к его поиску на БАКе.

Горбунов: Важно подчеркнуть, что эта предсказанная теоретиками частица хорошо вписывается в Стандартную теорию. Ученые прогнозируют свойства бозона и дают "наводки", как его искать. Но если Хиггса обнаружить не удастся, это будет серьезный удар по Стандартной теории, вполне возможно ее даже придется кардинально пересматривать.

Тот же научный принцип работает и для "темной материи". Теоретики "конструируют" ответственную за нее новую частицу и описывает в своих уравнениях ее свойства. Важно, чтобы такая модель не противоречила Стандартной теории. Причем таких моделей учеными построено довольно много, и каждая - темная лошадка. Какая в итоге выстрелит, окажется верной, сегодня невозможно даже прогнозировать. Победителя выявит только эксперимент.

РГ: Значит, в этом научном забеге нет фаворитов, и научные букмекеры ставки не приняли бы.

Горбунов: Думаю, что нет. Хотя какие-то модели более популярны, другие менее, но повторяю, все решит эксперимент. Скажем, для "темной материи" я предложил три варианта. По одному из них частица, отвечающая за этот феномен, обладает значительной массой и свойствами, позволяющими поймать ее на БАКе. В другой модели частица наоборот очень легкая. Ловить ее в коллайдере бессмысленно, нужен совсем иной принцип "охоты". Наконец, третья модель вообще не вписывается в Стандартную теорию. Для проверки этой версии необходимо применить рентгеновские телескопы.

РГ: То есть в ваших уравнениях все три модели "темной материи" прекрасно существуют. А когда же дойдет очередь до проверки в экспериментах?

Горбунов: Одна из них включена в программу исследований на БАКе. Там огромная программа исследований. Какие-то результаты могут появиться довольно быстро, другие придется ждать не один год. Но то, что коллайдер совершит прорыв в физике элементарных частиц и науку ожидают самые неожиданные открытия, сегодня, по-моему, никто не сомневается.

РГ: У теоретика, по-моему, довольно незавидная судьба. Скажем, металлург, химик, геолог, биолог имеют дело с чем-то реальным, видят результат своей работы: новые материалы, новые реакции, новые свойства генов, клеток и т.д. А теоретику мало того, что надо дождаться проверки своих уравнений в эксперименте, так еще и из множества моделей той же "темной материи" верной окажется лишь одна. Остальные придется выбросить в корзину. Победит и получит все лавры один ученый.

Горбунов: В какой-то мере вы правы. Скажем, самую последнюю из известных элементарных частиц обнаружили 16 лет назад, это была мировая сенсация. С тех пор - тишина. Хотя теоретики проделали огромную работу, предсказали самые разные частицы. Понятно, что никто не хочет ждать 20 лет, когда, наконец, появятся соответствующие экспериментальные установки. Но нашему поколению повезло, недавно заработал Большой адронный коллайдер. Он дает шанс каждому. Главное, как шутят ученые, до него дожить. И чем больше у вас разных моделей, тем выше вероятность, что какая-то окажется верной. Это дает стимул их придумывать.

РГ: Вам всего 36 лет, а уже имеете около 70 статей в престижных научных журналах и высокий индекс цитирования - около 1000, автор книги "Введение в эволюцию Вселенной". Наверняка вас приглашали в ведущие западные университеты, ведь наши теоретики там очень ценятся.

Горбунов: Приглашали в Европу и Японию. Ездил на 1-2 месяца, не более. Оставаться на постоянную работу желания нет. Мне здесь комфортно. Вообще в последнее время для молодых ученых в России появилось больше возможностей себя реализовать, например, благодаря грантам президента. Они позволяют тем, кто не хочет уезжать за рубеж, заниматься наукой здесь. Но грант - это всегда нестабильность. Сегодня он есть, а завтра нет. Кроме того, он выделяется сугубо на научные исследования, формально его нельзя тратить на зарплату. Но это правило нередко нарушается, на что смотрят сквозь пальцы. А как иначе при наших зарплатах? Скажем, я старший научный сотрудник, моя ставка 15 тысяч рублей. Поэтому вынужден набирать много грантов, сейчас у меня их пять. Идти широким фронтом в науке - не всегда благо.

РГ: Сейчас академию не критикует только ленивый, мол, и эффективность низкая, и кадры стареют. Более того, будущее нашей науки уже связывают с вузами, куда направляются большие деньги. Ваше мнение?

Горбунов: О какой эффективности можно говорить, если Российскому фонду фундаментальных исследований урезают финансирование, которое и так мизерное. Оно на порядки меньше, чем у аналогичного фонда в США. Так что разговоров о поддержке фундаментальной науки много, а реалии удручающие. Что касается науки в вузах, то посмотрите на число публикаций. Их намного меньше, чем у ученых РАН. По-моему, перевод финансирования в университеты к науке отношения не имеет. Здесь какие-то другие причины.

РГ: Наш известный математик академик Фаддеев говорил, что математиком надо родиться, что у него особый склад ума. А теоретиком?

Горбунов: Могу сослаться на одного из моих учителей, академика Рубакова, он любит повторять, что теоретики - народ штучный.

РГ: А есть хобби, помимо физики? Или о ней думаете 24 часа в сутки?

Горбунов: У меня трое детей, вот это теперь мое хобби. Старшему 13 лет, учится в хореографическом училище при Большом театре. Очень беспокоит все, что сейчас происходит в нашем образовании. Мне кажется, заявленные минобрнаукой реформы его только испортят.

Источник: http://www.rg.ru/2011/03/02/gorbunov.html

Почему ученые уверены, что совсем скоро они смогут решить одну из главных задач мироздания, корреспонденту "РГ" рассказал заместитель директора НИИ ядерной физики, координатор участия российских ученых в проекте Большого адронного коллайдера, доктор физико-математических наук Виктор Саврин.

Уже два года работает БАК, от которого весь мир ждет сенсаций, но пока о них не слышно. Все-таки получены какие-то важные результаты?

Виктор Саврин: Многим даже трудно представить, насколько БАК сложная машина. Поэтому двигаться к прорывам надо очень осторожно, тщательно продумав и подготовив каждый шаг. Иначе можно таких дров наломать... Достижения прошлого года не такие громкие, но крайне важные. Так, превышены плановые параметры ускорителя: в десять раз повысить число протонов, которые соударяются между собой. А значит, они порождают больше новых частиц и растет объем информации. Кроме того, превышено плановое число сгустков протонов. Ведь они летят не непрерывно, а "пунктирно", сгустками. Чем их больше, тем больше соударений, и опять же, больше информации. Все это позволит значительно раньше и точнее получить ответы на волнующие весь научный мир вопросы о нашей Вселенной. И уже открыта новая тяжелая частица, которая предсказана теорией около 20 лет назад.

В конце года ученые были на пороге сенсации века: сообщалось, что удалось поймать бозон Хиггса, о котором уже наслышаны люди, совсем далекие от науки. Но потом выяснилось, что сенсация переносится. Почему?

Виктор Саврин: Напомню, что бозон Хиггса предсказан теоретиками в так называемой Стандартной модели, считающейся одним из самых выдающихся достижений науки XX века. Однако в ней есть серьезный пробел: пока экспериментально не обнаружен этот самый бозон, благодаря которому все частицы приобретают массу.

Хиггса уже давно ищут на всех мощных ускорителях мира. Почему он так неуловим? Поймать его "лично" невозможно в принципе. Не дается в руки, так как очень быстро распадается. Но оставляет косвенные улики, предсказанные теорией. Их ищут примерно по десяти разным направлениям. Скажем, при распаде бозона возникают два фотона, их уже можно зарегистрировать. Но здесь своя проблема: фотоны могут возникать и другими способами, не имеющими отношения к Хиггсу. Эта помеха способна превышать полезный сигнал в тысячи раз. Выделить сигнал из "шума" - большая проблема. Ею занимаются компьютерные программы, анализируя многие сопутствующие признаки, скажем, углы вылета фотонов, их энергии и т.д. Сведя все вместе, они должны дать заключение: пойман Хиггс или нет.

Выходит, что и компьютеры ошибаются, раз вначале сообщили о сенсации, а потом дали отбой?

Виктор Саврин: Охота на Хиггса велась в двух экспериментах - ATLAS и CMS. Ученым удалось предельно сузить зону поиска, показать, что неуловимая частица находится в области масс от 115-130 ГЭВ (физики измеряют массу в единицах энергии - электронвольтах А.С.) Кроме того, набралось довольно много косвенных улик, в том числе и фотонов, которые возникают при распаде Хиггса. Но их недостаточно, чтобы однозначно сказать: мы поймали бозон. Это может быть погрешность измерения или флуктуация. Для полной уверенности в открытии Хиггса необходимо, чтобы так называемая статистическая достоверность была равна пяти сигма, а пока она не превышает трех.

Так что ученым надо набрать статистику, а значит интенсивно продолжать эксперименты. Но важно, что зона поиска сужена до предела и "окружена флажками". Ясно, где искать. Ученые уверены, что в этом году они смогут сказать однозначно, есть Хиггс или нет. Если - да, то Стандартная модель верна, если - нет, то придется пересматривать многие теории и создавать новые. Ждать осталось совсем недолго. Не исключено, что бозон может оказаться слишком тяжелым, чтобы его обнаружить на БАКе. И тогда придется продолжить поиски на других ускорителях. Но это будет совсем другая история.

досье

Большой адронный коллайдер построен в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН), на границе Швейцарии и Франции. Он должен ответить на ключевые вопросы о происхождении Вселенной, в частности, о происхождении массы, о загадке антивещества и "темной материи". Это самая крупная и дорогая экспериментальная установка в мире: стоимость - около 10 миллиардов долларов, длина кольца - около 27км. Открытие БАКа состоялось в конце 2008 года.

Источник: http://www.rg.ru/2012/01/11/higgs.html

Большой адронный коллайдер (БАК) вышел на рекордный уровень производительности. Как сообщает Европейская организация ядерных исследований (ЦЕРН) в микроблоге Twitter, ко вторнику в этом исследовательском сезоне, стартовавшем в середине марта, проведено около 100 трлн столкновений элементарных частиц.

"БАК выдал 1 обратный фемтобарн (около 100 трлн столкновений) в рамках экспериментов 2012-го года, - говорится в сообщении. - В 2011-м году такой показатель был установлен к июню".

Одной из характеристик работы коллайдера является светимость - количество столкновений частиц, происходящих за единицу времени на единице площади поперечного сечения пучка. С увеличением светимости растет число столкновений в 27-километровом подземном тоннеле исследовательской установки на границе Швейцарии и Франции. Ученые наращивают этот показатель, чтобы получить больше статистических данных, ведь процессы, связанные с элементарными частицами, носят вероятностный характер. А потому все дело в статистике. Чем больше данных, тем достовернее результаты экспериментов.

Светимость, помноженная на время работы ускорителя, дает интегральную светимость, которую измеряют в обратных фемтобарнах. За прошлый сезон ученые планировали достичь интегральной светимости ускорителя порядка одного обратного фемтобарна. Эта величина была получена раньше срока - в июне 2011 года. Окончательный итог сезона составлял почти шесть обратных фемтобарн.

В нынешнем режиме коллайдер проработает до ноября, после чего уйдет на ремонтные каникулы, которые продлятся не менее 20 месяцев. В этом году крупнейший в мире ускоритель частиц возобновил работу 15 марта. Наращивая производительность установки, ученые надеются проверить фундаментальные положения современной физики, в частности, обнаружить загадочный бозон Хиггса. Его массу обещают определить до конца года.

Источник: http://www.rg.ru/2012/04/24/bak-site.html

Физики, работающие на детекторе CMS Большого адронного коллайдера (БАК), обнаружили ранее неизвестную частицу. Точнее, возбужденное состояние нейтрального "прелестного" кси-бариона, в котором он значительно тяжелее, чем в основном состоянии.

Открытие сделано в экспериментах, где разогнанные протоны сталкивались при огромных энергиях - 7 тераэлектронвольт. Масса новой частицы - 5945 мегаэлектронвольт (в физике элементарных частиц масса и энергия измеряются в одних и тех же величинах). Это значительно больше, чем масса такой же частицы в невозбужденном состоянии, которую в 2011 году обнаружили физики на ускорителе Теватрон в США.

Возбужденный прелестный кси-барион, как, в частности, протоны и нейтроны, состоит из трех кварков. Кварки имеют шесть видов и, сочетаясь в разных комбинациях, образуют различные элементарные частицы. Обнаруженный кси-барион состоит из верхнего, прелестного и странного кварков. Их заряды компенсируют друг друга, поэтому частица электрически нейтральна.

Открывший новую частицу детектор - это один из четырех огромных детекторов, установленных на БАКе. Это событие нельзя назвать эпохальным, считают сами физики. Гигантский коллайдер способен поймать еще немало новых частиц. Но все они лишь предисловие к главному событию, ради которого и создавался БАК стоимостью почти в девять миллиардов долларов - обнаружению бозона Хиггса. Именно он должен ответить на многие загадочные вопросы мироздания, в частности, объяснить природу массы, "темной материи" и "темной энергии", куда из Вселенной исчезла антиматерия.

Источник: http://www.rg.ru/2012/05/16/prelestnyi.html

Только сейчас физики наконец начинают серьезную охоту на знаменитый бозон Хиггса. Об этом объявлено в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН). Дело в том, что в свое время теоретики вычислили критический уровень соударений протонов, при котором в ускорителе каждый час должен рождаться и распадаться на другие частицы бозон Хиггса. И вот теперь Большой адронный коллайдер выведен именно на этот уровень столкновений и готов ловить таинственный бозон. Если, конечно, он существует.

Задача кажется невероятной по своей сложности. Ведь в ускорителе сталкиваются протоны, летящие почти со скоростью света. И каждую секунду в каждом квадратном сантиметре происходит 6 на 10 в 33 степени соударений. В итоге рождаются мириады новых частиц. И среди них надо найти Хиггса.

- Прямо скажем, по сравнению с этой задачей поиск иголки в стоге сена кажется детской игрой, - сказал корреспонденту "РГ" заместитель директора НИИ ядерной физики МГУ, координатор участия российских ученых в проекте Большого адронного коллайдера Виктор Саврин. - Почему бозон так неуловим? Поймать "лично" его невозможно в принципе. Он не дается в руки, так как очень быстро распадается. Но оставляет косвенные улики, предсказанные теорией, например, два гамма-кванта, на которые распадется бозон. Но проблема в том, что очень похожие кванты рождаются и от множества других реакций, которых в миллионы раз больше, чем дает распад Хиггса. Значит, в этом гигантском бульоне надо как-то отделить "свои" кванты от "чужих". Конечно, ученые имеют набор "улик": скажем, энергии хиггсовых квантов, угол их вылета и т.д. Но, говоря образно, на раздумья у них нет времени. Ведь скорости реакций даже не наносекунды, а их тысячные доли. Поэтому события накладываются друг на друга, и их тоже необходимо разделять. Для этого в арсенале ученых фантастическая по возможностям электроника и самая мощная на планете вычислительная система ГРИД, в которую объединены тысячи компьютеров.

Напомним, что бозон Хиггса предсказан теоретиками в так называемой Стандартной модели, считающейся одним из самых выдающихся достижений науки XX века. Однако в ней есть серьезный пробел: пока экспериментально не обнаружен этот самый бозон, благодаря которому все частицы приобретают массу. Для охоты на него и был построен Большой адронный коллайдер стоимостью почти восемь миллиардов долларов.

Источник: http://www.rg.ru/2012/06/09/kollayder-site.html

Физики из Европейского центра ядерных исследований CERN установили на Большом адронном коллайдере температурный рекорд. Им удалось получить вещество, разогретое до 5,5 триллиона градусов (в 350 000 раз горячее Солнца). Это достижение можно заносить в книгу рекордов Гиннеса.

Рекорд родился при столкновения ионов свинца на скорости, близкой к скорости света. Цель эксперимента - получить кварк-глюонную плазму или кварк-глюонный "суп". Он заполнял нашу Вселенную в первые микросекунды ее возникновения после Большого взрыва. По мере остывания кварки объединялись, образуя протоны и нейтроны, из них возникали ядра атомов.

По словам одного из участников исследований Юргена Шукарфта, первые намёки на рекорд появились еще в 2010 году, но потребовалось два года на то, чтобы измерить все параметры.

"Дело в том, что измерить такие температуры напрямую невозможно", - сказал завотделом экспериментальной физики высоких энергий НИИ ядерной физики МГУ, доктор физико-математических наук Эдуард Боос. - "Оценку можно делать только по косвенным данным". А потому важно понять, возник кварк-глюоннный "суп" или нет. Для этого измеряется множество самых разных данных, которые многократно уточняются и перепроверяются. Если есть уверенность, что плазма родилась, то дальше все довольно просто: различные показатели пересчитываются в температуру, давление и другие параметры. Отсюда и данный рекорд.

Почему при столкновении тяжелых ионов получаются такие высокие температуры? Все дело в заряде частиц. Чем он больше, тем, больше энергия, до которой частица разгоняется в поле ускорителя. Кроме того, ион сам по себе довольно крупный. Поэтому при столкновении таких блинов, да еще разогнанных до огромных энергий, и рождается вещество с фантастическими температурами. Кстати, они никакой опасности не представляют, так как количество разогретого вещества мизерное, меньше, чем атом.

Прежний рекорд, 4 триллиона градусов, установленный физиками из Брукхейвенской национальной лаборатории (США), продержался всего пару месяцев. Тогда удалось получить вещество, разогретое до 4 триллионов градусов (в 250 000 раз горячее Солнца). Для этого ученые сталкивали в коллайдере ионы золота. Уже тогда физики предсказывали, что БАК превзойдет этот рекорд, ведь ионы свинца значительно тяжелее ионов золота.

Источник: http://www.rg.ru/2012/08/16/rekord-site.html