После двух десятилетий планирования, проектирования и строительства, начавшегося в 2001 году, Большой адронный коллайдер (БАК) в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) введен в эксплуатацию. Первый запуск этого ускорителя несколько раз откладывался. Высказывались опасения, что его работа может привести к разрушению всей планеты...

Почему так мало антиматерии?

Приведем данные, взятые нами из справочной литературы. «БАК расположен на границе Швейцарии и Франции на глубине 50-175 метров и имеет длину окружности 27 километров. В коллайдере установлено 1232 сверхпроводящих магнита длиной 14,3 метра, весом три с половиной тонны. Температура - 271°С поддерживается 12 миллионами литров жидкого азота и 700 тысячами литров жидкого гелия, давление - на 10 порядков ниже атмосферного. Внутри туннеля находятся ниобий-титановые сверхпроводящие кабели длиной 7600 километров, весом 1200 тонн. Внутри кабелей -    6300 проводов общей длиной полтора миллиарда километров».

В ноябре прошлого года БАК был снова готов к запуску. Но что же ученые хотят узнать с помощью этой современной дорогостоящей техники? Возможно, они найдут так называемые бозоны Хиггса или откроют тайну недостающей антиматерии. Ученые уже давно задумываются над тем, почему во Вселенной ее так мало, хотя, теоретически, после Большого взрыва антиматерии и материи должно было образоваться поровну...

Бозон Хиггса, темная материя и темная энергия

В I960 году британский физик Питер Хиггс теоретически предсказал существование элементарной частицы, названной впоследствии бозон Хиггса (в СМИ ее именуют «частицей Бога»). Согласно гипотезе, бозон Хиггса фактически создает всю массу во Вселенной. Но для того, чтобы его обнаружить, нужна энергия, которая и будет получена на БАК. При столкновении двух заряженных частиц они аннигилируют, и выделяется энергия, предположительно, достаточная для «рождения» бозона Хиггса.

Кстати, ученые до сих пор не знают, почему масса частиц так сильно разл и-чается. Например, у частицы нейтрино - очень маленькая масса, утоп-квар-ка - большая. Отношение массы топ-кварка к массе нейтрино выражается в цифре 1014. И зачем природе понадобилось такое соотношение масс? Если физики найдут бозон Хиггса, с его помощью можно будет ответить на вопрос о формировании массы.

В связи с работой коллайдера ученые надеются и на открытие еще одной научной тайны, связанной со структурой физического вакуума, - ведь согласно теории вакуум не пуст.

Экспериментаторы также обсуждают такие понятия, как темная материя, темная энергия и черные дыры. При помощи ВАКа физики, возможно, смогут ответить на вопрос, почему видимая материя составляет всего около 4% Вселенной, в то время как остальная часть - это темная материя и темная энергия, которые, согласно современным представлениям, участвуют только в гравитационном взаимодействии.

Когда начался отсчет времени

Коллайдер спроектирован для воссоздания в лабораторных условиях состояния Вселенной, какой она была в первые мгновения после Большого взрыва. Поразмышляйте над глобальностью проблемы! Техники, способной справиться с этой фантастической задачей, нет ни в одном каталоге научных приборов. А чтобы создать ее, нужно было собрать всевозможную информацию о земле, воде, камнях, газах на нашей планете и превратить это в инструмент, который сможет подготовить человеческий интеллект к восприятию знания о том далеком миге, когда начался отсчет времени.

Температура в 100 тысяч раз выше, чем на Солнце ВАК - мощнейший на сегодняшний день ускоритель для исследования столкновений адронов (сильно взаимодействующих частиц) - необходим для того, чтобы узнать природу их взаимодействий, лежащих в основе нашего мира. Сверхпроводящие магниты способны разгонять по 27-километровому кольцу два противоположных по направлению пучка частиц со скоростью, почти равной скорости света.

Потоки идут навстречу друг другу и в четырех местах пересекаются. Именно там установлены детекторы, которые должны регистрировать то, что рождается в точках взаимодействия частиц. Например, при столкновении двух протонов появляется несколько тысяч частиц, которые в каждом соударении нужно «расшифровать», понять, каковы их характеристики, куда частицы летят и почему летят именно так. Эти задачи решают физики-теоре-тики. Столкновение пучков генерирует температуру более чем в 100 тысяч раз выше, чем на Солнце. Чтобы коллайдер успешно работал, его магниты должны быть холоднее космического пространства, а чтобы пучки достигали своей цели беспрепятственно, им необходимо передвигаться по вакууму в 10 раз более разреженному, чем на Луне.

Коллайдер и конец света - близнецы-братья?

БАК - это экстремальная машина и монумент великолепной научной мысли его создателя Лина Эванса. Но современная наука пока не может создать те условия, что требуются для безупречной работы коллайдера. Смелая инициатива по созданию техники такой степени сложности основана на убеждении, что вскоре возникнут идеи, способные вызвать настоящий переворот в науке.

Однако энтузиазм разработчиков сверхмощного ускорителя элементарных частиц разделяют далеко не все. Скептики опасаются, что в результате эксперимента образуется черная дыра, которая уничтожит Землю.

- Мысль о том, что эксперимент может привести к концу света, просто смешна, - уверяет физик-ядерщик из Оксфордского университета профессор Фрэнк Клоуз. - Большой адронный коллайдер - все равно что машина времени, которая вернет нас в эпоху Большого взрыва, воссоздав условия, которые существовали на тот момент. Мы увидим новые формы вещества, которые никогда не видели.

В начале славных дел

В конце 2010 года в средствах массовой информации появилрсь следующее сообщение: «6 декабря на Большом адронном коллайдере состоялся последний в этом году сеанс работы с пучками. Вечером коллайдер был остановлен на период праздников; работы возобновятся 24 января, а протонные пучки будут вновь запущены в середине февраля. Это, однако, вовсе не означает, что физики могут отправляться на каникулы. Напротив, для них именно сейчас началась самая жаркая пора. Скоро начнется вскрытие детекторов, которое продлится около недели. Примерно месяц дается персоналу коллайдера для мелкого ремонта и замены деталей детекторов. Затем - недельное тестирование аппаратуры.

Параллельно будет вестись обработка данных, накопленных за год. В ближайшие месяц-два эту работу предполагается закончить. Новые результаты будут докладываться на научных конференциях».

Если раскрытие тайн природы сравнивать со снятием покрывала с великолепной картины, то изображение, которое мы увидим, можно назвать гобеленом, который еще только предстоит вышить. Коллайдер в данном случае представляет собой совершенную иголку. И человечество пока только готовится вдеть первую нитку в игольное ушко, чтобы начать вышивку. Специальные камеры размером с линейный корабль готовы зарегистрировать результаты работы. Постепенно изображение станет яснее. Сейчас только природа знает, как на самом деле устроен наш мир, но скоро об этом узнает и человек.