Ru En
Главная > Travel blog > Travel репортаж > CERN: Тайны Вселенной

CERN: Тайны Вселенной

Попытки простого обывателя, такого, к примеру, как я, понять масштабы Солнечной системы, принять для себя наличие миллиардов других галактик обычно тщетны. Новости об открытии бозона Хиггса, о работе большого адронного коллайдера читаются запоем, но смысл этих вещей большинству из нас непонятен.

Нас обычно заботят гораздо более насущные вещи: как выйти замуж на этой планете, купить ли те прекрасные совершенно инопланетные босоножки, как правильно пожарить осьминога и т.д. В попытках сделать уроки с ребенком по физике терпишь позорное фиаско. И когда оказываешься в Центре исследований ядерной физики в CERN, что под Женевой, приходится напрячь мозги, чтобы понять, чем занимаются в этой подземной лаборатории те, кто способен размышлять про черные дыры и темные материи.

Признаюсь, что накануне я смотрела в сети видео под названием «Бак» (большой адронный коллайдер) для чайников», «Что такое бозон Хиггса простым языком». Улыбающиеся мальчики в очках, веселясь, рассказывали как им казалось, простые вещи - ну разве непонятно, что это вообще такое? Мой брат, насмехающийся над моими попытками взять вводный курс в ядерную физику, решил придти на помощь:

- Итак, бозон Хиггса. Оля, ты когда-нибудь задумывалась, почему ты сидя на диване, не проваливаешься во Вселенную?
- Честно? Нет. Такие мысли не приходили.
- А зря. Ведь между тобой и диваном существует пространство, в котором электроны твоего тела отталкиваются от электронов дивана. Бозон Хиггса взаимодействует со многими элементами частиц и придает им массу.

В ответ, я попыталась сделать умное лицо и прочувствовать всем телом работу частиц. Упорства ради, забегая вперед скажу, что после посещения CERN, в предмете я разобралась.

ЧТО ТАКОЕ CERN?

CERN - Европейский Центр ядерных исследований, организация, членами которой является 21 страна. Любое государство при желании может вступить в CERN с соблюдением некоторых условий, главное из которых - финансирование исследований. Бюджет CERN, выделяемый на работу акселераторов и лабораторные опыты ученых составляет миллиарды франков. Кстати, для сравнения это составляет всего лишь две трети бюджета Женевского Медицинского университета. Россия не входит в состав участников CERN, но зато наша страна помогала в строительстве БАКа - большого адронного коллайдера. 

 

Взамен наша страна получила право присутствовать на собраниях, участвовать в советах ученых, но без права голосования по самым разным вопросам. В аббревиатуре слова CERN - есть слово «Ядерный». Невольно возникают нехорошие ассоциации, но на самом деле это слово нужно пониматься самым прямым образом: «Ядро» - центр атома. В CERN пристально изучают его структуру, его составляющие частицы. Все это называется физикой частиц. Здесь занимаются наукой экспериментов, которые пытаются доказать теории.

  • ПОПРОБУЙТЕ ОСОЗНАТЬ: Абсолютно все в нашем мире состоит из ядер.

В CERN работает 2500 человек - технические работники, системные администраторы, адвокаты, обслуживающий персонал. Физиков-ядерщиков, состоящих на официальных должностях всего 70. Но сотрудничает CERN более чем с 12000 ученых по всему миру, многие из которых получают заработную плату, как работники лабораторий. Работа построена так, что любой ученый, может оставаться в официальной должности в своем университете, а в CERN приезжать всего на несколько дней, недель или месяцев - все зависит от величины проекта. Текучка физиков-ядерщиков в CERNE представляется броуновским движением (это я помню со школы). Физики приходят и уходят, постоянно в центре находятся около тысячи специалистов со всего мира.

 

CERN - маленький городок ученых за чертой Женевы. В городе физиков есть свои собственные средства передвижения - линейный автобус. На территории открыты 4 ресторана, есть отель, способный принять 900 человек. Но остановиться в нем могут лишь те, кто с улыбкой может объяснить законы притяжения - то есть только физики из стран-участниц коллаборации. 

В CERN есть собственная пожарная бригада и больница. Не то чтобы здесь было опасно работать, но врачи следят за здоровьем трудящихся и заботливо ухаживают за теми, кто опрокинул на себя чашку горячего кофе или мучается мигренью, вызванной никак не сходящимся уравнением. Есть и почта, и детский сад, и банк, и даже туристическое агентство - от мыслей о Вселенной надо тоже отдыхать, есть и библиотека и магазины. Есть даже лыжный клуб, в членстве которого, состоит большое количество сотрудников. Ну и раузмеется, клубы по интересам, например, в CERN проводятся даже вечеринки LGBT и концерты классической музыки.

 

  • ORANGE-ФАКТ
    В CERN работает 100 000 компьютеров. Но этого все равно не хватает и информация передается по всему миру другим физикам. Обмен информацией был самой большой проблемой ученых до недавнего времени, и на скорую руку они изобрели Всемирную сеть - Интернет. Первый сервер, браузер и сайт создан в 1991 году здесь в CERN британцем Тимом Бернерс-Ли.

​​

КАКОВА МИССИЯ CERN? 

CERN не производит электричество, не продает его в обход крупных компаний, не изготавливает военное оборудование. Вcе это запрещено конвенцией CERN. Как же его сотрудники гарантируют, что какие-либо их исследования не будут использованы в военной промышленности?! Для того, чтобы избежать демагогии на эту тему каждое исследование выкладывается в сеть и доступно для прочтения любому желающему совершенно бесплатно. Чтобы ничто не имело стратегической ценности.

 

Первая и главная миссия - совершенствование знаний человечества. Вторая - объединение сотни ученых по всему миру в рамки сотрудничества. То, что исследуют в CERN невозможно делать в одиночку. CERN открыт для молодых кадров, которые только что обзавелись дипломом и не имеют никакого профессионального опыта. В CERNE еще и обучают. Каждый год более 500 студентов получают образование в области физики, инженерии, технологий и международного права.

ЧТО ТАКОЕ БАК - БОЛЬШОЙ АДРОННЫЙ КОЛЛАЙДЕР?

 

Про то, что на границе двух стран - Швейцарии и Франции построили огромный 127 километров большой адронный коллайдер, все мы слышали из новостей. Ну в крайней случае, читали о нем в книгах Дэна Брауна. Оказалось, что в CERN гоняют протоны по трубам уже не один десяток лет. Первый коллайдер, ядерный ускоритель уже списали на пенсию. Его называли простым словом синхрофазотрон и он начал свою работу аж в 1959 году. 


Первый коллайдер - синхрофазотрон
Коллайдер последнего поколения - большой и адронный, лежит кольцом диаметром в 27 км на глубине более 100 метров. Это самое большое устройство на планете. В ширину коллайдер не больше 4 метров, но в сложной системе тоннелей ученые с помощью мощных магнитов разгоняют двумя лучами частицы по и против часовой стрелки. Внутри создан вакуум. Магнитное поле внутри коллайдера в 200 000 раз сильнее поля Земли. 


Большой андронный коллайдер
Весь путь в 27 км одна частица за 1 секунду проходит 11000 раз! Провода и кабели коллайдера в диаметре не больше 1 мм. Если бы в акселераторе использовались обычные провода, они бы моментально расплавились и испарились. Поэтому все процессы внутри ускорителя происходят при температуре - 271 градус по Цельсию. И это самое холодное место во всех соседних галактиках!

  • ORANGE-ФАКТ

    Один из четырех детекторов, в котором происходят столкновения частиц, называется Атлас. Он намного больше коллайдера - 25 метров в высоту и 50 метров в длину. Эта штуковина больше Эйфелевой башни в 7 раз. Так как детекторы не вмещались в тоннель, для них проделывали огромные ниши под землей.

КАК РАБОТАЕТ КОЛЛАЙДЕР?

Представьте себе, как два яблока медленно покатятся по столу в сторону друг друга. Они столкнутся, остановятся, чуть откатятся в сторону, не нанеся никакого вреда друг другу. Если увеличить скорость движения яблок, при столкновении они поменяют траектории, и возможно, помнут себе бока. Если увеличить силу, то яблоки превратятся в пюре, а сок разлетится в разные стороны. Это третий уровень взаимодействия. На четвертом понадобится огромное количество энергии. И с яблоками может произойти все что угодно - они могут превратиться в бананы, клубнику или разлететься на сотни других яблок. Так на практике звучит главная формула физики в действии - энергия изменяет материю. E=MC2. Именно в рамках этой формулы внутри коллайдера и происходят столкновений энергий. Сначала акселератор ускоряет частицы (ну, скажем, яблок), затем для столкновения и взаимодействия через петлю их загоняют в детекторы - их всего 4. Это и есть кульминация исследований. Так ученые и открыли частицу Бозон Хиггса в 2012 году.


Детектор
Внутри коллайдера находятся 18 миллионов сенсоров, это как камера на 18 миллионов пикселей, которые делают 600 миллионов снимков в секунду. Так получается картина пространства. 4 эксперимента обычно дают 1 миллион гигабайт информации. Из миллиона сотрудники CERN выбирают всего одно взаимодействие частиц для детального изучения. Чтобы понять вероятность, из которой был пойман бозон Хиггса, нужно представить что это один выигрыш из шести миллионов лотерей, разыгрывающих призы каждую секунду.


Момент взаимодействия частиц в детекторе
Помимо коллайдера в CERN есть большое количество экспериментальных аппаратов, которые помогают ученым подтверждать или опровергать их теории. Физика обычно мешает нам в исследованиях - шутят работники CERN.

С ЧЕГО ВСЕ НАЧИНАЛОСЬ?

Обычно в науке есть два типа людей - теоретик и практик. Теоретик подает идеи или теории, а практик пытается их подтвердить или опровергнуть. Началось все с Демокрита, он во времена предшествующей нашей эре, уже был уверен, что все вокруг состоит из мелких частиц, которые он назвал греческим словом- atomos. На доказательство его теорий ушло много веков, прежде чем в XIV веке ученые смогли выяснить, что атом - это частица, которую можно расщепить и увидеть внутри нее ядро и электроны. А чуть позже, уже в конце XIV века физики доказали, что само ядро также состоит из частиц - протонов и нейтронов. Пара умных бельгийцев в середине XX века, а затем и Питер Хиггс предположили наличие неуловимой доселе частицы, называемой бозоном. На доказательство существования ушло 48 лет, она стала 13-ой по счету. Даже странно, что бозон называют «божественной частицей».


Поле бозонов Хиггса
В 60-х годах выяснилось, что все протоны и нейтроны также имеют центр. Сейчас в CERN на практике пытаются доказать, что и частицы имеют внутренние ядра. А еще работают над поисками антиматерии, теории большого взрыва. Только воссоздают ученые это в таких маленьких количествах, чтобы проводить исследования на частицах, которые существуют совсем недолго, а затем распадаются на миллионы других частиц. И ведь у каждой есть античастица, состоящая из антикатодов - ну просто ядерное Зазеркалье.

  • ORANGE-СОВЕТ от сотрудников CERN
    Если вы встретите «антисебя», не пожимайте руки! При встрече две противоположно заряженные частицы производят 100% энергии. Звучит, казалось бы, неубедительно. Но чтобы понять последствия такой встречи, знайте, что если соединить 1 грамм материи и 1 грамм антиматерии, то энергии хватит на то, чтобы стереть Женеву с лица Земли. 

В CERN пытаются найти антиматерию, античастицы и любое анти. Вешают не в граммах, конечно, а в очень-очень маленьких количествах. Их дотошно создают, тщательно сравнивают с другими, наблюдают, смотрят, есть ли между ними какая-либо разница, которая заставила материю остаться, а антиматерию исчезнуть. Эксперименты CERN проводит даже на космической станции - ищут анти-беглянку во Вселенной.

  • ПОПРОБУЙТЕ ОСОЗНАТЬ: Когда вы оглядываетесь вокруг себя, вы видите материю. А куда делась антиматерия? Этого пока никто не знает. Материя, которую мы знаем и видим покрывает только 5% всей галактики. А из чего сделаны 95% - полная загадка. Темная ли это материя, темная ли это энергия. Теорий множество.

 

Я уверена, что большинство идей для голливудских сценариев блокбастеров типа «Интерстеллар» рождаются в головах тех, кто побывал на экскурсии в CERN. Когда слушаешь рассказы ученых, у людей творческих начинаются фантазийно-космические девиации. «Мы знаем, что та энергия, скрепляющая протоны и нейтроны, раньше этого не делала, - говорит один из физиков, - и вселенная была похожа на суп, в котором плавали все частицы независимо друг от друга, как в плазме. То, над чем стоит подумать, почему эта энергия стала скреплять их?" 

 

Радиация на территории CERN в пределах обычной нормы. Во время экскурсии по городку доза, которая может быть получена сравнима с той,  что подвергаются пилоты на рейсе Женева - Нью-Йорк и обратно. Опаснее работать лыжным инструктором в Альпах, чем в CERN. Тем не менее, каждый сотрудник, имеющий доступ к агрегатам обязан носить дозиметр. На три зимних месяца работу коллайдера останавливают - электричество в Швейцарии зимой стоит в три раза дороже. Во время технического отключения проверяют все системы коллайдера.

  • ПОПРОБУЙТЕ ОСОЗНАТЬ: Свет от далеких галактик может дойти до земли тогда, когда их уже не будет существовать.

ОТХОЖДЕНИЕ В ПАНИКУ

Радость открытия последней, недостающей в Стандартной модели частицы - бозона Хиггса, омрачили пессимистические высказывания некоторых физиков. Если доказанная масса частицы именно такова, как утверждается. То тогда Вселенная должна быть размером с футбольный мяч. Теоретикам придется потрудится и выдвинуть другие идеи, почему Вселенная необъятна. Кое-кто не преминул спекулировать - искусственное получение частицы утверждали некоторые ученые, могут вызвать цепную неконтролируемую реакцию, которая вызовет «черную дыру», что поглотит все живое. Но даже если и такой сценарий не случится, Вселенная может фактически лопнуть как мыльный пузырь, превратившись в холодную безмолвную пустоту.

Альтернативная теория физиков предполагает, что если все вокруг пронизано бозонами Хиггса, то все это вокруг нестабильно и может быть сметено какой-нибудь космической случайностью к чертям. Вернее вместе с чертями. А вот если бы масса частицы была бы иной, с нашей Вселенной было бы все в порядке. Такого мнения, например, придерживается Стивен Хокинг в своей книге. Он предостерегает ученых, что подобные эксперименты могут вызвать (нет, не сатану) а миниатюрную «черную дыру», которая впрочем, поглотит планету Земля. На CERN был подан даже иск в Европейский суд по правам человека немецким профессором Отто Реслером с требованием прекратить темные эксперименты. Но представители CERN уверили судью и общественность, что даже если черная дыра и образуется, то ее существование продлится менее одной тысячной секунды. А за это время, вроде бы не должна она оперативно расправиться со всем сущным.

  • ORANGE-ФАКТ
    CERN, по интересному стечению обстоятельств, построен точно в том месте, где древние римляне построили храм в честь Аполлона.  Название местной деревушки Poilly произошло от римского «Appolliacum». Люди, которые жили в древности неподалеку от храма, считали что именно здесь находятся ворота в подземный мир.

КАКОЙ ТОЛК В ЭТИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ?

Исследования ученых совершенствуют многочисленные сферы жизни человека. Например, протонные лучи, которые изобрели в CERN сегодня используют для уничтожения раковых клеток. С использованием детектора частиц можно изучать предмет изнутри, не открывая его. С помощью спутников сотрудники CERN анализируют тысячи картинок до и после землетрясения, чтобы дать больше информации тем, кто изучает природные явления. Это всего лишь несколько примеров того, как открытия в ядерной физике дают идеи для инновационных технологий, используемых человеком в самых разных сферах.

Правда иногда, заглядевшись на электроны и протоны, улетев мыслями в черные дыры, ученые не задумываются о простых вещах. Накануне моего визита, лесной хорек попробовал перегрызть провода электрического высоковольтного трансформатора БАК, находящегося на поверхности, устроив короткое замыкание. Получив удар током в 66 kB животное мягко говоря, сильно пострадало. Если не думать о том, что его разнесло на атомы.

«К сожалению, у БАК была не очень хорошая неделя» - резюмировал инцидент глава пресс-службы CERN Арно Марсолье. Но ведь и у хорька не сложилась неделя. Хочется верить, что он погиб во имя науки и антиматерии, над которой сейчас бьются умы в CERN. 

КАК ПОПАСТЬ В CERN?

Узнать секреты Вселенной может любой желающий и совершенно бесплатно. Главное правило - заранее записаться на экскурсию на сайте CERN www.home.cern. Во время тура по Европейскому центру ядерных исследований туристам рассказывают об истории CERN и о создании большого адронного коллайдера. После экскурсии нужно спуститься в музей MICROCOSM, где можно расспросить виртуальных сотрудников центра об их работе в CERN, а затем заглянуть в павильон «Глобус», что находится через дорогу от главного входа.  Экскурсии проводятся на французском и английском языках. 

КАК ДОБРАТЬСЯ В CERN?

 

На трамвае №18 из центра до конечной остановки.

 
Photo: CERN, если не указано иное.


Комментарии пользователей

Georg 16.06.2016 в 22:56 Ответить
О, как будто вернулся в прекрасную юность на лекцию по физике. Центре исследований ядерной физики в CERN- это круто! Коллективный разум физиков всего света доказывает человечеству, что миром рулят частицы типа нейтронов и протонов.
евгеша 22.07.2016 в 10:01 Ответить
Прочитал, добрался до конца статьи , очень занятная подача текста. Понял, что полный профан. Пошел в библиотеку.
Ольга 22.07.2016 в 12:10 Ответить
Евгеша, я тоже не ядерный физик)

Оставить комментарий



обновить картинку

Ваш комментарий будет добавлен после проверки администратором

1. Принимая условия настоящего Соглашения, пользователь даёт своё согласие издателю блога “Orange Traveler”  на сбор, хранение и обработку своих персональных данных, указанных путём заполнения веб-форм на сайте www.orange-traveler.com и www.olgarastegaeva.com (далее — Сайт). Под персональными данными понимается любая информация, относящаяся к прямо или косвенно определённому или определяемому физическому лицу (гражданину).
2. Пользователь также даёт своё согласие на обработку и трансграничную передачу персональных данных Компании для отправки маркетинговых и информационных рассылок.
3. Основанием для обработки персональных данных являются: статья 24 Конституции РФ и статья 6 Федерального закона № 152-ФЗ «О персональных данных» с дополнениями и изменениями.
4. В ходе обработки с персональными данными будут совершены следующие операции: сбор, хранение, уточнение, передача, блокирование, удаление, уничтожение — все упомянутые действия только в целях, указанных в п. 2 настоящего Соглашения.
5. Компания обязуется не передавать полученную от Пользователя информацию третьим лицам. Не считается нарушением предоставление персональных данных третьим лицам, действующим на основании договора с Компанией, для исполнения обязательств перед Пользователем и только в рамках настоящего Соглашения.
6. Персональные данные хранятся и обрабатываются до завершения всех необходимых процедур либо до ликвидации Компании.
7. «Orange Traveler» не идентифицирует незарегистрированных посетителей и не пытается связать технические данные посетителей с их личными данными. Любая личная информация, которую читатель добровольно передает в пользование Сайту обрабатывается только в соответствии с вышеуказанными целями.
8. Согласие может быть отозвано Пользователем или его представителем путём направления письменного заявления в Компанию по электронному адресу olga@orange-traveler.com Пользователь также может отказаться от получения электронных сообщений, используя ссылку «Отписаться», расположенную в конце каждого письма. 
9. Пользователь принимает политику использования файлов cookies, используемую на Сайте, и даёт согласие на получение информации об IP-адресе и иных сведений о его активности на Сайте. Данная информация не используется для установления личности Пользователя.
10. Компания при обработке персональных данных принимает необходимые и достаточные организационные и технические меры для защиты персональных данных от неправомерного доступа к ним, а также от иных неправомерных действий в отношении персональных данных.
11. Вся информация, размещенная на сайте, носит исключительно информационный характер и не может считаться рекомендацией или побуждением к любого рода действиям.  «Orange Traveler» не берет на себя ответственность за какие-либо действия, совершенные на основе опубликованной информации. Сайт и приложения могут содержать ссылки на сторонние сайты, продукты и услуги, содержание которых «Orange Traveler» не контролирует и не несет за него ответственность. Ознакомиться с политикой конфиденциальности сторонних ресурсов следует самостоятельно.
12. Сайт «Orange Traveler» может использовать файлы cookie и другие технологии, позволяющие нам лучше понять поведение читателей, оценить и повысить качество продукта и эффективность рекламы. Информация, собранная с помощью файлов cookie и других технологий не считается личной информацией. Однако IP-адреса или аналогичные идентификаторы считаются личной информацией, если это предусмотрено местным законодательством

 

 
Мои партнеры