Учрежден:
29 сентября 1954 года.
Финансирование:
Австрия, Болгария, Бельгия, Великобритания, Венгрия, Германия, Греция, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Норвегия, Польша, Португалия, Словакия, Финляндия, Франция, Чехия, Швеция, Швейцария.
Наблюдатели:
Израиль, Индия, Россия, США, Турция, Япония, Европейская комиссия, ЮНЕСКО.
Место:
окрестности Женевы, на границе Швейцарии и Франции.
Персонал: около 3 тыс. постоянных сотрудников; в проектах участвуют около 6,5 тыс. ученых из 80 стран — почти половина специалистов по физике высоких энергий в мире.
Адрес в интернете: www.cern.ch
Миссия
Со времен Резерфорда физика микромира использует один и тот же прием: столкнуть посильнее две частицы и посмотреть, что получится в результате. Чтобы добраться до атомного ядра, нужна энергия, измеряемая миллионами электронвольт (МэВ), а кварковая структура материи проявляется на гигаэлектронвольтах (ГэВ). В столкновениях можно получить любые частицы, на которые хватит энергии по формуле Эйнштейна E =mc 2 . (Конечно, при этом должны соблюдаться законы сохранения, например, электрического заряда и др.) Большинство из них быстро распадаются, но по следам распада можно понять, с чем мы имели дело, и проверить предсказания теории. Именно так в 1983 году были обнаружены W- и Z-бозоны массой около 100 ГэВ — частицы-переносчики слабого взаимодействия, предсказанные в 1967 году в рамках теории электрослабого взаимодействия Глэшоу—Вайнберга—Салама. На сегодня подтверждены практически все предсказания Стандартной модели элементарных частиц. Не найден пока только загадочный бозон Хиггса — который нужен для объяснения, откуда у других частиц берется масса. Обнаружить его — главная задача строящегося коллайдера LHC.
Хроника
1952
— выбрано место для создания центра вблизи Женевы.
1953
— жители кантона Женева одобрили строительство на референдуме (16 539 против 7332).
1954
— начало строительства, официальное учреждение ЦЕРНа.
1957
— запущен первый синхроциклотрон SC с энергией 600 МэВ (закрыт в 1990 году).
1959
— запущен протонный синхротрон PS, 28 ГэВ.
1968
— изобретена многопроволочная пропорциональная камера (Нобелевская премия, 1992: Жорж Шарпак).
1971
— первый в мире протон-протонный коллайдер ISR (Intersecting Storage Rings), 62 ГэВ (закрыт в 1984-м).
1973
— на пузырьковой камере «Гаргамель» обнаружены нейтральные токи — решающее подтверждение теории электрослабого взаимодействия.
1976
— запущен протонный суперколлайдер SPS, 300 ГэВ (позже — 400 ГэВ).
1989 — запущен коллайдер LEP, длина кольца 27 км, энергия 45 ГэВ (остановлен в 2000-м для переделки в LHC).
1990 — Тим Бернес-Ли создал протокол HTTP и заложил основу World Wide Web — всемирной паутины.
1999 — начато строительство LHC (запуск ожидается в 2007-м).
2000 — впервые наблюдались признаки образования кварк-глюонной плазмы.
Установки
Linac2
(протоны, 50 МэВ) и Linac3
(тяжелые ионы) — линейные ускорители готовят пучки частиц для других установок.
PS Booster
— протонный ускоритель, 1,4 ГэВ, окружность более 600 м. Принимает протоны от Linac2, разгоняет и подает в PS.
PS
— протонный синхротрон (28 ГэВ, 1959), разгоняет протоны и тяжелые ионы и передает в SPS.
SPS
— протонный суперсинхротрон (400 ГэВ, 1971), окружность 7 км. Первоначально работал с фиксированной мишенью, с 1981 года в режиме протон-антипротонного коллайдера. С 1989 года ускорял электроны и позитроны для LEP. С 2007 года будет ускорять протоны для LHC.
LHC — Большой адронный коллайдер (14 ТэВ, 2007), создается в туннеле LEP, станет крупнейшим в мире ускорителем на встречных протонных пучках. При нем сооружается пять основных экспериментальных установок. Две самые крупные CMS и ATLAS предназначены для детектирования бозона Хиггса, поиска подтверждений суперсимметрии и отклонений от Стандартной модели.
Персоналии
Жорж Шарпак , родился в 1924 году в Польше, еще в детстве уехал с родителями в Палестину, потом оказался в Париже. Во время войны был во французском сопротивлении, выжил в Дахау. В 1946-м получил французское гражданство. В ЦЕРНе работал с 1959-го по 1991 год и был там одной из ключевых фигур.
Изобретенная им многопроволочная пропорциональная камера радикально повысила точность регистрации частиц и через 24 года принесла ему Нобелевскую премию.
Тим Бернерс-Ли (на фото), родился в 1955 году в Лондоне в семье математиков-компьютерщиков. В 1976 году закончил Оксфорд и собрал свой первый ПК. Идею гипертекста он придумал для личных нужд около 1980 года. В 1989 году, работая программистом в ЦЕРНе, предложил на ее основе построить совместный доступ к научным данным в распределенной компьютерной сети. Вскоре были готовы первые версии языка HTML и протокола HTTP. Всего через несколько лет проект обрел мировой масштаб, а сам Бернерс-Ли учредил Консорциум всемирной паутины (W3C), который занимается разработкой стандартов для интернета.
Легенды
Первая делегация из СССРпоявилась в ЦЕРНе в 1959 году. Члены делегации внесли целый ряд интересных предложений. Но всё же больше всего коллегам из ЦЕРНа запомнились два факта: никому не известный молчаливый «эксперт», который всюду сопровождал советских ученых, и банкет, организованный делегацией в отеле «Метрополь». Количество икры и водки вспоминали даже на 50-летнем юбилее ЦЕРНа. За доставку яств отвечал член делегации Иван Чувило — один из основателей и впоследствии директор Лаборатории высоких энергий при ОИЯИ в Дубне. Ему пришлось тогда приложить массу усилий, убеждая швейцарскую таможню в дипломатическом статусе своего багажа, чтобы его пропустили без досмотра.
Терминология
Адроны
— класс частиц, состоящих из кварков.
Бозоны
— частицы с целым значением спина; бозонами являются все переносчики взаимодействий.
Глюоны
— частицы-переносчики взаимодействия, связывающие кварки в адронах.
Кварки
— фундаментальные частицы материи.
Коллайдер
— ускоритель, в котором сталкиваются два встречных пучка частиц.
Синхротрон
— кольцевой ускоритель частиц с орбитой постоянного радиуса.
Стандартная модель
— современная теория элементарных частиц; охватывает электрослабое и сильное взаимодействия.
Теория электрослабого взаимодействия
— описывает электромагнитное и слабое взаимодействия как разные проявления одного взаимодействия.
Электронвольт
=1,6 х 10 -19 Дж — энергия, приобретаемая электроном при прохождении разности потенциалов 1 вольт.
Когда-то давно, когда только-только закончилась война, европейские физики выступили за создание единой европейской лаборатории для экспериментальных исследований. Идея была не только собрать и объединить лучшие умы континента, но и разделить всё возрастающие бюджеты между странами-участниками. Так возник Европейский совет по ядерным исследованиям (фр. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire ) или сокращённо - ЦЕРН (CERN ). Лабораторию решили построить недалеко от Женевы, тем более, что жители Женевского кантона оказались не против. В последнее время о ЦЕРНе многое было сказано в связи со строительством безумно дорогого и высокотехнологичного Адронного Коллайдера. Многие опасались, что в процессе работы ускорителя возникнет небольшая чёрная дыра и поглотит нашу часть Млечного пути, или что результатом одного из экспериментов станет появление антиматерии, которая тут же аннигилируется в мощнейшем взрыве. Тем не менее, коллайдер успешно работает уже много месяцев и практически достиг своей цели - высока вероятность, что учёные зафиксировали давно искомый бозон Хиггса. В каких условиях работают лучшие физики Европы, чем они питаются и как проводят свободное время? Об этом я попробую рассказать, опираясь на прогулку, совершённую мною в компании двоюродного брата, в данный момент работающего в ЦЕРНе.
Из Женевы в ЦЕРН можно приехать на трамвае - сходить надо на конечной остановке. У трамвайного маршрута есть два ответвления. Главное - не ошибиться и выбрать правильное. Билет в один конец стоит 3,5 швейцарских франка (примерно 2,90 евро или 117 рублей). Имя ЦЕРН стало настолько нарицательным и привычным, что даже на остановках его пишут строчными буквами. Я решил, что отныне тоже буду писать вот так - «Церн».
Такие трамваи ходят из Женевы. В сам город на машине ездить очень неудобно - там платные стоянки, а также пробки и светофоры на каждом шагу.
Церн расположен на границе Швейцарии и Франции, вблизи швейцарского городка Мейран (Meyrin ). Часть зданий также находится на французской стороне, рядом с городом Превессан-Моэн (Prévessin-Moëns ). Местные жители вполне могут по несколько раз в день пересекать границу между двумя странами - пограничники появляются редко, если вообще встречаются.
Симпатичные пейзажи в окрестностях Церна.
Первое, что замечаешь, когда выходишь из трамвая - пять разноцветных урн для раздельного сбора мусора (для бумаги, стекла, алюминия, пластика и остального мусора). Хотя нет, всё таки первым замечаешь символ Церна - Шар или Глобус (The Globe ), выполненный из дерева.
Ночью Шар красиво подсвечивается.
Внутри открыта бесплатная выставка, где рассказывается о занимательном мире элементарных частиц.
Всё пространство наполнено светящимися шарами - это либо тактильные экраны, либо яйцеобразные кресла, в которых встроены колонки. Можно посидеть, расслабиться и послушать рассказ о суперсимметрии или о теории струн.
Через дорогу от Шара раскинулась основная площадка центра ядерных исследований. Здесь всё предельно открыто, и несмотря на то, что вход как правило разрешён обладателям баджей, по факту любой желающий может прийти и погулять по территории, причём не только снаружи, но и внутри зданий. В конце этой записи я дам вам несколько советов, которые помогут организовать собственную экскурсию по Церну.
Начнём прогулку с внутреннего дворика главной столовой. В летнее время здесь должно быть очень приятно завтракать с видом на заснеженные вершины и дышать свежим альпийским воздухом.
Обеденный зал я покажу чуть позже, когда мы отправимся ужинать вместе с ядерными физиками, а пока хочу продемонстрировать примеры завтраков в Церне. Кофе, йогурт, булочка - около 6,5 франков (5,4 евро или 218 рублей). Недёшево, как и везде в Швейцарии. Хотя надо понимать, что зарабатывают здесь тоже больше, чем в соседних странах.
Кофе, йогурт, банан, хлопья с молоком - около 8 франков (6,6 евро или 268 рублей).
Везде стоят синие трубы, символизирующие ускорители частиц.
Солнечный фонтан. Крупный, прямоугольный фотоэлемент нужно крутить, поворачивая к солнцу. Когда освещение достигает определённого порога, жёлтый мячик в прозрачной трубке поднимается вверх на струе воды. В моём случае осеннего солнца оказалось недостаточно.
Оригинальные фонари и горный массив Юрá (Jura ) на заднем плане (отсюда происходит название Юрского периода).
Утром в субботу в Церне практически никого нет, поэтому гулять по территории очень удобно - никто не мешает, никто не обращает внимание на фотоаппарат. Правда ощущения своеобразные - словно вдруг оказался в вымершем городе, навроде Припяти. Пустые улицы, пустые здания, словно пережившие техногенную катастрофу. Старенькие жалюзи на окнах скрипят и клацают на ветру. В общем, вы поняли - прогулка получилась очень атмосферной.
У двоюродного брата, естественно, был церновский бадж. В какой-то момент мы проходили мимо большого ангара, и у входа я заметил панель для прикладывания баджа. Шутки ради я решил попробовать открыть дверь, причём мы все были уверены, что ничего не выйдет. Ан нет, дверь открылась, и я смог сделать эксклюзивную фотографию секретного склада. Очередное проявление политики открытости и гласности Церна? Это, конечно, здорово, но что если сюда решат пробраться злоумышленники?
На самом деле, опасных помещений в Церне хватает, не зря ведь здесь занимаются серьёзными исследованиями. Некоторые сотрудники постоянно ходят с персональными дозиметрами, так как работают в условиях повышенного радиационного фона. Существуют также специальные стенды, где можно взять дозиметр «напрокат».
Считается, что первый веб-сервер был запущен в Церне английским учёным Тимом Бернерс-Ли. Тим придумал и воплотил в жизнь основные принципы Всемирной паутины: идентификаторы URI (в частности интернет-адреса - URL ), протокол HTTP и язык HTML .
Европейская организация ядерных исследований была основана в 1954 году дюжиной стран (Бельгия, Дания, Германия, Франция, Греция, Италия, Норвегия, Швеция, Швейцария, Нидерланды, Великобритания, Югославия). Позже присоединились Австрия, Испания, Португалия, Финляндия, Польша, Венгрия, Чехия, Словакия и Болгария. Больше всего денег в Церн вкладывает тройка Германия-Франция-Великобритания.
У Церна есть свой парк автомобилей с синим логотипом.
Кроме того, сотрудники могут взять напрокат велосипеды на любой из автоматизированных стоянок, наподобие тех, что можно увидеть в Париже, Страсбурге и многих других европейских городах. Некоторые сотрудники даже пытаются штурмовать местные горы на этих городских велосипедах.
Церн очень сильно напомнил мне университетский кампус. Здесь тоже есть огромное количество различных клубов и ассоциаций, от баскетбола и танцев до йоги, яхтинга, крокета и подводного плавания. Кружок настольного тенниса пытается привлечь народ с помощью знаменитых физиков - Гейзенберга, Отто Фриша и Нильса Бора, которые якобы обожали этот вид спорта.
В аудиториях точно так же, как и в моём вузе, по вечерам показывают фильмы, например «Призрак» Романа Полански.
Даже сексуальные меньшинства создали для себя ассоциацию. В России такое невозможно представить, а в Европе уже давно никого не шокирует.
Логотип Церна, сделанный из листочков Post-It . Обычно такие «задания» дают стажёрам, которым нечем заняться.
Давайте теперь заглянем в помещения научного центра. Не будем надолго задерживаться у главного входа, чтобы лишний раз не мозолить глаза местным. Обратим лишь внимание на необычный, дырчатый потолок.
Заглянем в главную аудиторию. Именно здесь в июле этого года состоялся семинар, на котором физики представили предварительные результаты экспериментов ATLAS и CMS . Учёные обнаружили признаки новой частицы с массой в 125 ГэВ со статистической значимостью в 5 сигма. Всё говорит о том, что был найден абсолютно новый бозон, причём самый тяжёлый из всех известных до сих пор. Существование подобного бозона предсказал английский учёный Питер Хиггс уже в 1964 году, и сейчас всё идёт к тому, что именно бозон Хиггса был зафиксирован в Большом Адронном Коллайдере. Люди занимали очередь ещё с вечера, чтобы попытаться попасть на семинар на следующее утро. После пяти утра зал уже был полон.
Вырезки из различных газет, повествующих об открытии «частицы бога», отвечающей за массы всех элементарных частиц Стандартной модели.
Церновские коридоры не блистают современными дизайнерскими решениями.
Деревянные двери и несгораемые шкафы с архивами временами очень напоминают советские.
Секретный план здания.
Я подозревал, что в Церне есть свои страшные тайны! Оказывается в подземных помещениях скрывается древний бог Ктулху, о котором в своё время много говорили в рунете.
Пример типичной двери в кабинет одного из сотрудников Церна. В данном случае это Сара Пэмлард, работающая в отделении финансов и закупок.
Огромное количество яблочных наклеек позволяет предположить, что в научном центре много фанатов фирмы «Эппл».
Снимок секретных документов церновских программистов.
А вот что употребляют программисты - отнюдь не пиво, а какао Frey , чай Twinings , Tetley и Lipton .
Тема напитков плавно переводит нас в столовую №1 (снова звучит как в СССР). Один из самых интересных моментов экскурсии - посмотреть где и чем питаются ведущие европейские физики.
В столовой предусмотрено самообслуживание - берёшь поднос и накладываешь себе всего, что душа пожелает. Горячие блюда можно заказать на раздаче. В конце проходишь через кассу, платишь, а потом выбираешь себе столик в одном из залов. В конце рабочего дня можно позволить себе стаканчик (а может кувшинчик) разливного пива Cardinal или бокальчик вина.
Я сфотографировал примеры ужина в Церне. Блины с грибами и ветчиной, донышки артишоков с горохом, фермерский йогурт, фруктовый салат, стакан Кардинала. Около 15 франков (12 евро, 500 рублей).
Филе сайды, помидор на гриле, картофель фри, чай. Порядка 11 франков (9 евро, 370 рублей).
И снова филе сайды, ризотто, чай. Каждый день есть выбор из трёх основных блюд (одно вегетарианское), специальное дежурное блюдо, мясо на гриле, паста и пицца. Больше всего выбора в обед.
По окончанию трапезы поднос стоит отнести на специальный конвейер. Пластиковые пробки сортируются отдельно.
В столовой висит монитор, на который транслируются основные данные о работе коллайдера. Можно в реальном времени мониторить его активность, не отрываясь от работы даже в столовой.
Вообще, в Церне вполне можно жить. Здесь есть магазин и банкоматы, а поздней ночью всегда можно купить сосисок, ветчины или риса быстрого приготовление в одном из автоматов. Рядом стоят автоматы по продаже предметов первой необходимости - зубной пасты, ватных тампонов, гигиенических салфеток и т.п.
Резюмируя экскурсию могу сказать, что Церн напомнил мне большой студенческий кампус, где люди живут, работают, питаются и отдыхают одновременно. Мне очень понравилась атмосфера открытости и доброжелательности, чуть меньше - ветхость и «совковость» некоторых интерьеров. Впрочем не стоит забывать, что первые здания в Церне были построены ещё в в пятидесятых годах прошлого века.
Напоследок стоит упомянуть Большой Адронный Коллайдер (БАК). Каждое слово в названии несёт определённый смысл. «Большой» указывает на размеры ускорителя - 26 километров в длину, 8 км в диаметре. «Адронный» указывает на тип ускоряемых частиц - адроны, то есть тяжёлые частицы, состоящие из кварков. «Коллайдер» - потому что пучки частиц ускоряются в противоположных направлениях, а потом сталкиваются. БАК находится прямо под Церном, на границе Швейцарии и Франции. Мой отель был совсем рядом, поэтому можно сказать, что я спал прямо над коллайдером. Ощущения незабываемые - точнее, их нет совсем.
Как и обещал, хочу дать несколько советов тем, кто захочет посетить Церн:
Как я уже писал, здесь всё очень открыто, и попасть на территорию совсем не сложно. Тем не менее, лучше не выглядеть, как типичные туристы, при входе спрятать фотоаппарат и уверенно идти вперёд.
- Самый лучший вариант: заручиться помощью одного из сотрудников Церна. Он проведёт вас через вспомогательный вход с помощью баджа, покажет все интересности центра (например, знак Ктулху или серверную комнату) и поможет не заблудиться в хитросплетении коридоров.
- В Церне работают более 800 русских, среди которых много студентов и аспирантов, поэтому найти себе экскурсовода должно быть не сложно. Известный блогер Илья Варламов, к примеру, воспользовался услугами snoop58
.
- Суббота - подходящее время для посещения Церна. В этот день здесь почти никого нет, поэтому вы сможете спокойно везде погулять и поснимать.
- Если вы попадаете в Церн в будний день, то лучше приходить с утра. Сотрудники прибывают на работу непрерывным потоком, поэтому наличие баджа никто не проверяет. Можно спокойно заходить через главный вход.
- Обязательно зайдите в местную столовую, ведь это один из самых интересных моментов. Вход туда свободный, на кассе можно расплатиться франками или евро. Берите поднос, выбирайте еду и садитесь за любой столик. Общаться можно по-английски - это основной язык Церна, так как здесь очень много иностранцев.
- Избегайте дни, когда в Церне проходят конференции, семинары и тому подобные мероприятия. Народу будет больше, охрана будет строже, и не везде можно будет беспрепятственно пройти.
- Коллайдер в настоящее время продолжает работу, поэтому посетить его не получится. А вот в 2013 году его закроют на ремонт и модернизацию, поэтому вполне вероятно, что туда начнут водить экскурсии.
И самое главное: опасайтесь Ктулху и чёрных дыр.
Швейцарские зарисовки:
Часть первая. Что такое ЦЕРН, и с чем его едят.
Европейская организация по ядерным исследованиям (ЦЕРН) - основанная в 1954 году международная организация, занимающаяся исследованиями в области физики элементарных частиц, находящаяся в Швейцарии . В ЦЕРН построены первый ускоритель частиц - синхроциклотрон, Большой электрон-позитронный коллайдер и Большой адронный коллайдер (БАК) - самый крупный и мощный в мире ускоритель простейших частиц.
Ученые центра совершили ряд крупных открытий в области физики элементарных частиц: обнаружили W- и Z-бозоны, впервые получили атом антиводорода. А в 2013 году в ЦЕРН в результате серии экспериментов на БАК был обнаружен бозон Хиггса - элементарная частица, за счет которой, согласно Стандартной модели, фактически создается вся масса Вселенной.
Помимо открытий в области физики, ЦЕРН прославился тем, что в его стенах был предложен гипертекстовый проект Всемирная паутина. Английский учёный Тим Бернерс-Ли и бельгийский учёный Роберт Кайо, работая независимо, предложили в 1989 году проект связывания документов посредством гипертекстовых ссылок для облегчения обмена информации между группами исследователей, занимающихся проведением больших экспериментов на коллайдере LEP.
Первоначально проект использовался только во внутренней сети ЦЕРНа. В 1991 году Бернерс-Ли создал первые в мире веб-сервер, сайт и браузер. Однако Всемирная паутина становится действительно всемирной только когда были написаны и опубликованы спецификации URI, HTTP и HTML.
30 апреля 1993 года CERN объявил, что Всемирная паутина будет свободной для всех пользователей.
CERN входит в крупный Grid-проект EGEE (Enabling Grids for E-sciencE) и развивает собственные Grid-сервисы. Этим занимается специальное отделение, связанное с коллайдером - LHC Computing Grid.
CERN - одна из двух точек обмена интернет трафиком в Швейцарии CINP (CERN Internet Exchange Point).
В CERN собирают и используют свой собственный дистрибутив операционной системы Linux - Scientific Linux.
2019
Соглашение о научно-техническом сотрудничестве с НИТУ «МИСиС»
В апреле 2019 года было подписано соглашение о научно-техническом сотрудничестве в области физики высоких энергий и других областях взаимного интереса между правительством Российской Федерации и Европейской организацией по ядерным исследования (CERN). Одним из первых значимых событий в рамках этого сотрудничества станет вручение дипломов выпускникам уникальной совместной образовательной программы НИТУ «МИСиС » и CERN «Перспективные решения, технологии, методики и материалы для поиска новых физических эффектов». Лучшие выпускники получат приглашение в аспирантуру НИТУ «МИСиС» и на стажировку в CERN с возможностью дальнейшего трудоустройства.
Работа НИТУ «МИСиС» в проектах Европейской организации по ядерным исследованиям началась ещё в 2015 году, а в 2017 году между университетом и CERN было подписано соглашение о сотрудничестве. В настоящее время вуз является активным членом коллаборации LHCb на Большом адронном коллайдере (БАК), а также коллаборации SHiP на ускорителе SPS.
В 2018 году в НИТУ «МИСиС» была запущена совместная с CERN междисциплинарная образовательная программа на перекрёстке физики высоких энергий, материаловедения и наук о данных. Основная цель курса - подготовка молодых специалистов для разработки перспективных технологий и материалов для поиска новых физических эффектов в экспериментах CERN. К проведению занятий были приглашены учёные Европейской организации по ядерным исследованиям и партнёрских университетов: университета Цюриха , университета Неаполя , Федеральной политехнической школы Лозанны, Имперского колледжа Лондона и др. Некоторые из слушателей уже начали с ними совместную научную работу вне рамок курса.
2016
Российские ученые начали проектировать самую массивную часть нового эксперимента CERN
В Европейском центре ядерных исследований (CERN, Женева) идет подготовка нового эксперимента – SHiP (Search for Hidden Particles, с англ. «поиск скрытых частиц»). Цель нового эксперимента заключается в поиске трех возможных фундаментальных частиц – тяжелых нейтральных лептонов (Heavy Neutral Leptons, HNL), называемых также майорановскими нейтрино. Введение этих частиц в Стандартную Модель физики элементарных частиц позволит описать существование темной материи, а также отсутствие антиматерии во Вселенной.
Задача инженеров НИТУ «МИСиС» – создать и рассчитать оптимальную модель камеры распадного объема. Кроме того, им необходимо будет проработать несколько вариантов исполнения камеры распада, отличающихся как конструкцией, так и материалами, и величиной давления внутри камеры.
По словам ректора НИТУ «МИСиС» Алевтины Черниковой, «над новой экспериментальной установкой работает международная команда, включающая 41 научную организацию из 16 стран мира. НИТУ «МИСиС» присоединился к проекту SHiP в 2015 году в качестве эксперта по сверхпроводящим магнитам и различным видам сплавов и сталей, применяемых в строительстве системы SHiP, а также как один из основных участников проектирования и реализации инженерной части проекта».
Камера распадного объема представляет собой коническую трубу с внутренней и внешней обшивками. Конструкция оболочки камеры состоит из нескольких сотен ячеек, каждая из которых имеет 6 внутренних поверхностей. Инженеры НИТУ «МИСиС» провели последовательную серию расчетов и моделирования конструкции и условий нагрузки, по результатам которой были выбраны определенная марка стали и алюминиевого сплава в качестве материала, а также оптимальные размеры и геометрия элементов конструкции экспериментальной установки.
«В проектируемой распадной камере будут происходить главные «события» эксперимента, которые нужно будет отследить – потенциальное возникновение новых частиц. Камера представляет собой весьма массивный объект – длиной 45 метров и высотой 10 метров в максимальном сечении, – сообщил руководитель рабочей группы НИТУ «МИСиС» Сергей Албул. – Специфика эксперимента SHiP накладывает целый ряд критериев и ограничений. Основная сложность состоит в том, что наряду с обеспечением достаточной прочности, жесткости и виброустойчивости такой ответственной конструкции необходимо максимально минимизировать количество материала камеры для снижения возмущений при регистрации возникающих частиц, учитывая, безусловно, и стоимость материала».
Минобрнауки: Россия не станет ассоциированным членом ЦЕРН до 2017 года
Россия не сможет стать ассоциированным членом Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН, CERN) до 2017 года, поскольку условия сотрудничества двух сторон необходимо доработать, сообщил в апреле 2016 года ТАСС директор Департамента науки и технологий Минобрнауки России Сергей Салихов.
«До конца года точно нет. Я думаю, что это вопрос следующего года, - ответил он на вопрос журналистов о сроках принятия России в ассоциированные члены ЦЕРН. - Сейчас пока с МИД идут переговоры и с ЦЕРНом относительно тех условий, которые наше внешнеполитическое ведомство считает необходимым, тех изменений, которые необходимо внести в это соглашение».
Так, дополнительного согласования требует размер отчислений, которые Россия будет вносить в бюджет ЦЕРН, став его ассоциированным членом. При этом Салихов отметил, что страна уже вносит «существенный вклад» в проводимые центром эксперименты.
Представитель отдела по международным отношениям ЦЕРН Рюдигер Восс (Rdiger Voss) пояснил журналистам, что ассоциированное членство в Европейском центре ядерных исследований влечет за собой определенные привилегии и обязанности, которые сводятся в основном к финансовым. В то же время страна примет участие в управлении центром и сможет участвовать в тендерах.
«Мы сможем вести бизнес напрямую с российской промышленностью, особенно такими отраслями как hi-tech и областями, которые нас особенно интересуют, например, электропромышленность, электроника, компьютеры», - подчеркнул Восс.
Россия подала заявку на вступление в ассоциированные члены ЦЕРН в декабре 2012 года, хотя история двусторонних отношений началась еще во времена СССР. На сегодня Россия является страной-наблюдателем ЦЕРН, что дает ее представителям право присутствовать на заседаниях центра.
Участниками ЦЕРН являются 21 государство, чьи взносы составляют основу бюджета центра. Сербия, Турция и Пакистан являются ассоциированными членами и платят лишь часть от полного взноса.
Кипр приняли в ЦЕРН
Республика Кипр 1 апреля стала ассоциированным членом Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН). Ассоциированное членство на предварительном этапе позволяет Республике Кипр участвовать в заседаниях Совета ЦЕРН, дает право кипрским ученым становится персоналом ЦЕРН, а кипрской промышленности - принимать участие в торгах по контрактам ЦЕРН, что открывает возможности для промышленного сотрудничества в области передовых технологий. ЦЕРН также отмечает, что кипрские ученые принимали участие в экспериментах на Большом электрон-позитронном коллайдере (LEP).
Коллайдер, бозон Хиггса и я
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.
Французское наименование Соnseil Europeen pour la Recherche Nucleaire, откуда и образовалось его сокращенное обозначение.
В дальнейшем к 12 странам, подписавшим договор о создании ЦЕРН, а Югославия, которая изначально являлась членом организации, в 1961 году покинула этот союз. В январе 2014 года Израиль стал последним полноправным членом Европейской организации ядерных исследований, став 21-м по счету, первым новым с 1999 года и единственным расположенным за пределами континента членом ЦЕРНа.
ЦЕРН находится в окрестностях Женевы , на границе Швейцарии и Франции. Его территория состоит из нескольких площадок, две главные из них расположены возле швейцарского городка Мейрин и около французского Превесан-Моэн. Инфраструктуру учреждения составляют лаборатории, рабочие кабинеты, технические и производственные помещения, столовые, конференц-залы, жилые здания, а также ускорительный комплекс и криогенные системы для охлаждения магнитов.
Самым главным инструментом для исследования заряженных частиц являются ускорители. Их в ЦЕРН построено несколько. Ускорительный комплекс ЦЕРНа — представляет собой последовательность из линейных и кольцевых установок для разгона протонов и тяжелых элементарных частиц-адронов до скоростей, сопоставимых со скоростью света. Последнее звено в этой цепи — Большой адронный коллайдер (БАК), который впервые был запущен в 2008 году. При помощи мощного ускорителя физики-ядерщики пытаются воспроизвести физические процессы, происходящие в условиях космической среды.
Основное направление исследований ЦЕРНа это физика частиц — изучение основных составляющих материи и сил, действующих между ними. Наряду с фундаментальными задачами, в лабораториях ЦЕРНа ведутся прикладные исследования в различных сферах науки — медицине, фармацевтике, энергетике, в области высоких технологий и многих других.
За последние годы в лабораториях научного центра было сделано множество громких открытий , одно из которых — обнаружение бесструктурной частицы — бозона Хиггса. В лабораториях ЦЕРНа также были разработаны "Всемирная паутина" (World Wide Web, т. е. WWW), а также протокол HTTP и язык HTML. Там же постоянно выпускается новое программное обеспечение, большая часть из которого находит распространение среди пользователей компьютеров и интернета.
Главным достижением ЦЕРНа, как считают сами руководители учреждения, является колоссальная работа по привлечению ценных научных кадров, а также объединение почти всех ученых-физиков разных стран мира.
Высокотехнологичным экспериментальным оборудованием ЦЕРНа пользуются около 10 тысяч научных сотрудников и инженеров из 113 стран.
В ЦЕРНе постоянно работают более 2400 человек.
Европейский Центр ядерных исследований также известен как подготовительный центр научных кадров. На его базе созданы школы, в которых студенты и молодые аспиранты могут совершенствовать свои знания в изучении физики частиц, ускорительной физики и вычислительной техники.
В 2013 году Европейская организация ядерных исследований была награждена Золотой медалью Нильса Бора — наградой ЮНЕСКО (Организации Объединённых Наций по вопросам образования, науки и культуры).
Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников
