Тема:

Бозон Хиггса 3 года назад

Коллайдер заработал всерьез. Ученые пытаются проникнуть в тайну возникновения Вселенной

Большой адронный коллайдер (БАК) будет запущен в ноябре 2009 года лишь на половину своей мощности.

 

Приблизиться к ответу на один из главных вопросов, до сих пор не решенных современной наукой - как возник окружающий нас мир, попытались сегодня европейские ученые. На Большом адронном коллайдере (ФОТО) - крупнейшем в мире ускорителе заряженных частиц, построенном в 2008 году под Женевой - впервые воспроизвели условия, аналогичные создавшимся доли секунды после Большого взрыва, то есть в момент возникновения Вселенной. Прямую трансляцию из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) вел сайт Вести.Ru.

Что делает БАК. Большой адронный коллайдер ускоряет до скорости, близкой к скорости света, направленные навстречу друг другу и закрученные в противоположных направлениях пучки протонов - частиц, являющихся "материалом" для ядра атома. Столкновения частиц, при котором выделяется огромная энергия, фиксируются специальными устройствами - детекторами. Затем ученые анализируют полученные результаты, пытаясь найти следы редких частиц или частиц, находящихся в нетипичном для них состоянии.

На рекордную мощность в 7 тераэлектронвольт (ТэВ) (3,5 ТэВ на каждый пучок) коллайдер был выведен еще 18 марта. Сегодня же в БАК запустили протоны и зафиксировали их первые столкновения. Заставить столкнуться два протона в трубе коллайдера - задача по сложности сравнимая со столкновением двух иголок, брошенных навстречу друг другу с разных сторон Атлантики. Поэтому скорый результат, разумеется, не был гарантирован, однако руководство ЦЕРН все же решило пригласить на эксперимент прессу.

Предыдущий "энергетический" рекорд БАК - столкновение двух пучков с энергией 2,36 ТэВ каждый (т.е. суммарной энергией 4,72 ТэВ) - был установлен в ноябре прошлого года. Тогдашний эксперимент показал, что БАК работает нормально. Кроме того, БАК таким образом впервые официально превзошел по мощности своего американского конкурента - коллайдер "Тэватрон" в Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми, расположенный неподалеку от Чикаго. Даже сегодняшние 7 ТэВ - это всего лишь половина проектной мощности БАК. Однако сгенерировать свои максимальные 14 ТэВ женевский коллайдер сможет только после годичного перерыва на ремонт и доработку, который начнется в конце 2011 года.

Однако с утра во вторник удача ученым не сопутствовала. Около 10 утра по московскому времени в коллайдер были загружены частицы и начался их разгон, но уже в 11, когда исследователи надеялись зафиксировать первые столкновения, пучок протонов был потерян из-за проблем с подачей электропитания. Ученые все исправили, начали разгон вновь, и - опять неудача, начал нагреваться один из разгоняющих частицы магнитов. Магниты могут работать только при температурах, близких к абсолютному нулю (минус 273 градуса по Цельсию).

Около 13:20 МСК магниты достаточно охладились, причина неполадок вроде бы была установлена, и в БАК снова стали загружать протоны. Кстати, получают их довольно просто - из водорода. Атом этого элемента является самым простым в природе - его составляют один протон и один электрон. С помощью специальной аппаратуры атомы водорода лишают всех электронов, в остатке ученые получают "чистые" протоны. Их и загружают в коллайдер для разгона и столкновения.

Примерно в четверть четвертого дня по Москве первые столкновения частиц с рекордной за всю историю исследований энергией все же состоялись и были зафиксированы детекторами. Однако пока все, что человечество получило благодаря этому - красивые фото столкновений. Не стоит надеяться, что научная картина мира претерпит серьезные изменения уже сегодня. Фиксация результатов столкновения частиц, разогнанных до огромных скоростей - лишь первый этап большой и трудоемкой работы. "Крупные открытия могут быть сделаны лишь тогда, когда мы зафиксируем миллиарды событий (столкновений частиц - Вести.Ru) и выделим среди них самые редкие события, которые расскажут нам о новых состояниях материи или новых частицах", - пояснил в интервью BBC Гвидо Тонелли, работающий на одной из установок БАК - детекторе частиц CMS. По его словам, на то, чтобы сделать выводы из полученных сегодня результатов, придется потратить "месяцы и даже годы".

Ради чего же тратятся огромные деньги (создание БАК обошлось в 9 миллиардов долларов) и усилия сотен лучших европейских, в том числе и российских, ученых? Одна из главных задач - обнаружить материально подтверждение существования пока "открытого" лишь в теории "бозона Хиггса" - частицы, которую журналисты окрестили "частицей бога".

Бозон Хиггса - пока теоретически вычисленная элементарная частица, которая, согласно так называемой "стандартной модели", придает массу более крупным частицам - протонам и нейтронам, а, значит, и всей материи во Вселенной. Именно такое свойство этой "частицы бога" вызывает до сих пор страхи, что ее искусственное получение приведет к цепной реакции непроизвольного роста массы и превратит нашу планету в "черную дыру". Однако до сих пор бозон Хиггса так и не был обнаружен экспериментально, хотя, например, его не устают искать американские исследователи на том же "Тэватроне". Максимальной мощности чикагского коллайдера для того, чтобы "вышибить" из протонов "частицу Бога", явно недостаточно. Именно потому физики всего мира возлагают такие большие надежды на коллайдер, принадлежащий ЦЕРНу. Другая теория, которую надеются подтвердить с помощью БАК - теория суперсимметрии, согласно которой у всех известных нам частиц есть "зеркальные" близнецы. Кроме того, есть надежда доказать существование "темной материи".

БАК, создание которого обошлось в 10 миллиардов швейцарских франков (9 миллиардов долларов), был впервые запущен в сентябре 2008 года, однако спустя несколько дней был остановлен из-за серьезных технических неполадок, когда плавление контактов в системе магнитов привело к выбросу нескольких тонн гелия в туннель БАК. После этого он был заново запущен в ноябре 2009 года, на этот раз успешно. Коллайдер стал ставить один за другим рекорды энергии протонов, циркулирующих по его кольцу - они разгоняются практически до скорости света и удерживаются в пространстве благодаря тысячам сверхпроводящих магнитов общей длиной более 22 км, охлажденных до температуры минус 271 градусов.

Статьи и видео по теме

В коллайдере воссоздадут условия времен Большого взрыва
Тёмная энергия подбирается к Земле
Виктор Саврин: в коллайдер мы вкладываемся в основном мозгами
Гатчинский реактор удовлетворит "нейтронный голод" России
Адронный коллайдер ставит новый рекорд
Большой адронный коллайдер побил мировой рекорд скорости частиц
Ученые ждут от коллайдера фантастических открытий