Цивилизация
Утром 17 декабря CERN завершил первый трехлетний цикл работы Большого адронного коллайдера. За это время самому мощному ускорителю в мире фактически удалось решить свою главную задачу: в июне было объявлено об «открытии частицы, подобной бозону Хиггса». Ожидается, что прояснение формулировки (точно определить природу частицы ученым пока мешают неопределенности с ее спином) станет возможным после окончательной обработки данных последнего года работы (так как массив данных гигантский, на это требуется время). Однако это не помешало руководящему звену ученых CERN — «отцу коллайдера» Лину Эвансу и главам двух главных коллабораций — CMS и ATLAS — получить премию по фундаментальной физике, учрежденную российским бизнесменом Юрием Мильнером.
Она составила $3 млн — на всех.
Пока результаты экспериментов не обработаны, CERN празднует новый технологический прорыв, которого удалось достигнуть в последние дни работы ускорителя: расстояние между «сгустками» протонов, чьи столкновения регистрируют детекторы коллайдера, удалось уменьшить в два раза. Это обеспечивает соответствующее увеличение интенсивности. «Это новое достижение — хорошее предзнаменование для нашего следующего «сеанса» работы, который мы начнем уже в 2015 году. Высокая интенсивность пучков жизненно важна для успеха программы БАК. Чем более интенсивными будут пучки, тем больше протон-протонных столкновений мы зарегистрируем, и тем выше наши шансы увидеть важные события», — отметил директор по ускорителям CERN Стив Майерс.<2>
Пучок протонов в БАК — это не непрерывная «струна» частиц, он разделен на сотни «сгустков», каждый длиной в несколько десятков сантиметров. Каждый сгусток содержит более 100 млрд протонов. И за последние три дня работы удалось вдвое уменьшить расстояние между этими самыми сгустками — они следуют один за другим в ускорителе каждые 25 наносекунд вместо 50 наносекунд. Таким образом, число сгустков выросло вдвое.
Рекордная эффективность работы была зарегистрирована в прошлые выходные. Зачем она нужна?
Дело в том, что события, интересующие ученых (например, наблюдения процессов, соответствующих распаду бозона Хиггса), очень редки. То есть при столкновении протонов они происходят с очень, очень низкой вероятностью. Большая часть столкновений дает предсказуемые и неинтересные результаты. И вот тут вступает в дело интенсивность пучка: чем больше протонов удается «уместить» в каждую минуту работы ускорителя, тем больше интересных процессов удастся увидеть, и тем быстрее удастся получить важные научные результаты. Скажем, не за два года, а за год.
Цифры говорят сами за себя: за все время работы в БАК произошло около 6 триллионов (то есть миллионов миллиардов) протон-протонных столкновений. Из них лишь 5 миллиардов (миллионные доли!!!) были зарегистрированы детекторами CMS и ATLAS как представляющие потенциальный интерес. А из них, в свою очередь, лишь 400 дали результаты, которые легли в основу открытия «Хиггс-подобной частицы», о котором было объявлено в июле.
В результате все в CERN сходятся во мнении, что качество работы БАК в течение этих трех лет оказалось выше всяких похвал.
Данное утверждение справедливо: постоянные улучшения в работе коллайдера позволили сделать важные открытия с опережением графика. Кроме открытия нового бозона, на коллайдере уже проведена масса важных наблюдений, которые улучшили наше понимание фундаментальной природы материи.
Собственно, в начале 2013 года на БАК будет проведен еще один рабочий сеанс — столкновений пучков протонов не друг с другом, а с тяжелыми ядрами свинца. И лишь затем последует длительный период плановой остановки до конца 2014 года. В это время планируется заменить все соединения сверхпроводящих магнитов, дефект которых стал причиной аварии, отложившей первый запуск коллайдера почти на год.
В 2015 году БАК наконец превратится в тот «прибор мечты», который задумывался изначально: в нем будет достигнута немыслимо высокая энергия столкновения частиц в 13 ТэВ.
Настроение в CERN праздничное: коллайдер уходит «в отпуск» с чистой совестью, дав людям действительно большое открытие.
В 2010 году при запуске ни у кого не было уверенности, что всего за два с небольшим года работы удастся приблизиться к открытию бозона Хиггса. Опасения касались и набора статистики, и энергии: возможно, наблюдать частицу с достаточной достоверностью до ее увеличения до 14 ТэВ не удалось бы. Теперь все эти страхи позади.
У CERN есть еще один повод для радости: организация (полное ее имя — Европейская организация ядерных исследований — European organization for nuclear research) получила статус наблюдателя в Генеральной Ассамблее ООН. Как объяснили корреспонденту «Газеты.Ru», этот статус касается в большей степени не научной, а образовательной и просветительской работы, которую также активно ведет CERN, и позволит расширить, например, образовательные программы для учителей и лекторов, которые CERN ведет вместе с ЮНЕСКО.
Как и любое большое событие в CERN, остановка коллайдера не обошлась без атак со стороны сторонников конспирологических и апокалиптических теорий.
CERN уже обвинили в «конце света» по календарю майя, якобы запланированному на 21 декабря этого года.
Со ссылкой на «профессора химии из Университета Тюбингена (Германия)» (непонятно, впрочем, чем суждения профессора химии в области ядерной физики качественно отличаются от суждений любого человека с улицы в этой самой области) сообщается о том, что БАК был остановлен, так как в нем начали образовываться черные дыры, угрожающие поглотить Землю. Те сотрудники CERN, которые от корреспондента «Газеты.Ru» услышали об этой публикации в российских СМИ, от души посмеялись. Да и как тут не смеяться, когда якобы сделанное майя предсказание конца света (хотя и его майя не предсказывали) было сделано явно до строительства коллайдера, а график работы ускорителя (включая плановую остановку в конце 2012 года) известен уже несколько лет и не имеет ничего общего с «внезапной остановкой в страхе перед уничтожением планеты».
Официальное празднование завершения первого цикла работы Большого адронного коллайдера запланировано на поздний вечер вторника: в программе последние научные результаты, научно-популярная рождественская лекция «Путешествие к центру вещества» и праздничный фуршет.
В своем следующем материале из CERN корреспондент «Газеты.Ru» расскажет о вступлении России в CERN — о том, что это возможно, в конце минувшей недели заявил министр образования и науки РФ Дмитрий Ливанов.