@ЗАГОЛОВОК = Ученые ЦЕРН дали старт программе

@ЗАГОЛОВОК = Ученые ЦЕРН дали старт программе исследований,
призванной открыть новую эру в физике
@АВТОР = /Илья Дмитрячев, корр. ИТАР-ТАСС в Женеве/
Первые столкновения пучков протонов на высокой энергии
зафиксированы 30 марта учеными Европейского центра ядерных
исследований /ЦЕРН/ в Большом адронном коллайдере /БАК/ крупнейшем в мире ускорителе заряженных частиц, действующем близ
Женевы. Протоны, циркулирующие в обоих направлениях 27километрового туннеля коллайдера, столкнулись на энергии 7
тераэлектронвольт /ТэВ/ или 3,5 ТэВ на пучок.
Это событие, сопровождавшееся аплодисментами сотен сотрудников
центра, наблюдавших за происходящим на мониторах компьютеров,
фактически дало старт программе физических исследований на
ускорителе стоимостью 10 млрд франков /9 млрд долл/ и, по общему
мнению большинства физиков, участвующих в эксперименте, возможно,
положило начало новой эре в науке.
Изначально планировалось, что первые столкновения могут
произойти уже в 7 утра. Однако журналистов, собравшихся в темноте у
приемной ЦЕРН за час до этого, ждало разочарование - ученые
"потеряли" пучок протонов, циркулировавший по туннелю. Причиной
стало неправильное согласование между магнитными системами
предварительного ускорителя и основного кольца БАК.
За этим последовала долгая процедура подготовки к новой инжекции запуску протонов в кольцо ускорителя. Но и она окончилась неудачей
- на этот раз из-за падения энергии на внешних источниках питания.
Ученые, тем не менее, сохраняли оптимизм. Как рассказал
корр.ИТАР-ТАСС Андрей Голутвин, руководитель "LHCb", одного из
четырех больших экспериментов на ускорителе, "ничего
экстраординарного не произошло, речь идет об обычном рабочем
моменте". Он пояснил, что после аварии 2008 года систему защиты БАК
сделали в 300 раз более чувствительной, и поэтому она реагирует на
малейшие отклонения, которых раньше просто могла не заметить.
Два же года назад плавление контактов в системе магнитов привело к
микровзрыву и выбросу нескольких тонн гелия в туннель БАК.
Потребовался ремонт, продлившийся более года, и обошедшийся в 40
млн долларов.
С третьего раза все удалось. Пучки, содержавшие по два сгустка
протонов, в каждом из которых, в свою очередь, было по 10-20 млрд
частиц, успешно набрали максимальную на данный момент для БАК
энергию и менее чем через час на экранах мониторов появились
цветные картинки первых, исторических столкновений.
Физики надеются при помощи анализа этих результатов "сшибки"
частиц глубже проникнуть в тайны материи, достичь самых высоких из
когда-либо изученных энергий. При самом оптимистичном исходе
исследователи смогут воссоздать условия, существовавшие 13 млрд лет
назад спустя долю секунды после Большого взрыва, приведшего,
согласно гипотезе ученых, к возникновению нашей Вселенной. То есть,
фактически приблизиться к ответу, как же было создано то, что нас
окружает. Кроме того, при помощи БАК специалисты надеются получить
наиценнейший приз в современной физике - отыскать бозон Хиггса частицу, которая отвечает за массу элементарных частиц. Однако
сначала эти частицы нужно столкнуть /отсюда и название "коллайдер"
от английского слова "сталкивать"/, причем на такой скорости, чтобы
высвободить кварки - фундаментальные "кирпичики" нашей Вселенной.
Открыть новую страницу в физике ученые смогут, изучая
траектории движения частиц после столкновения, их энергию. Для
этого они пользуются несколькими детекторами - напичканными
тысячами тонн электроники устройствами размером с дом. Длина самых
больших детекторов - от 20 до 43 метров, вес - от 7 до 15 тыс.
тонн. Для анализа событий, фиксируемых одним лишь детектором
"ATLAS", используется около 40 тыс. компьютеров по всему миру, а
масса ядра магнита детектора "CMS" содержит в два раза больше
железа, чем Эйфелева башня. Список задач, стоящих перед учеными,
очень широк и заключается в проверке ни много, ни мало теорий об
устройстве нашего мира - помимо изучения уже упомянутого
хиггсовского механизма, это еще поиск суперсимметрии, изучение топкварков, проверка различных экзотических теорий.
При этом каждый детектор выполняет свои задачи. Как пояснил в
беседе с корр. ИТАР-ТАСС Андрей Голутвин, "в момент Большого взрыва
существовало одинаковое число материи и антиматерии, но сегодня
этой антиматерии не видно". "Это означает, что эволюция материи и
антиматерии во времени происходила по разному", - сказал ученый.
"То, что мы видим в физике элементарных частиц - на 9-10 порядков
меньше того, что нужно было бы, чтобы объяснить развитие Вселенной.
Одно из вероятных объяснений, что есть новый источник нарушения
этой симметрии, и мы пытаемся в нашем эксперименте его обнаружить",
- добавил Голутвин.
Ученые, работающие на "LHCb", где корр.ИТАР-ТАСС довелось
наблюдать за экспериментом, надеются открыть тайну так называемой
прелестной частицы или прелестного кварка - очень тяжелой частицы,
в процессах с участием которой особенно сильно наблюдается
нарушение симметрии между материей и антиматерией. Изучение этих
процессов может дать информацию как о бозоне Хиггса, так и о других
возможных проявлениях "новой" физики.
Помимо этого, естественным образом будут опровергнуты или, при
катастрофическом развитии событий, подтверждены озвученные перед
запуском БАК опасения, что в результате столкновения протонов
образуются микроскопические черные дыры, куда сначала "засосет" сам
ЦЕРН и Женеву, а затем и всю планету. Ученые отвергают возможность
подобных процессов и первые опыты, к счастью, подтверждают слова
ученых.
После опыта ученые не скрывали радости. Генеральный директор
ЦЕРН Рольф Хойер признал: "Это великий день для физики. Многие люди
ждали этого момента долгое время, но терпение и целеустремленность
начинают приносить плоды". Хойер находится сейчас в Японии, но это
не помешало ему не только обратиться к журналистам в режиме
видеоконференции, но и выпить в прямом эфире вина урожая 1991 года
- "когда проект БАК был одобрен". "У коллайдера есть реальный шанс
в течение двух ближайших лет открыть суперсимметричные частицы и,
возможно, понять суть примерно четверти Вселенной", - пояснил он.
"Мы все находимся под впечатлением, как до настоящего момента
работает БАК", - заметил Гидо Тонелли - руководитель эксперимента
"CMS" /Компактный мюонный соленоид/. "Доставляет особое
удовольствие видеть, что наш детектор частиц работает в то время,
как команды наших физиков по всему миру анализируют данные", добавил он.
Андрей Голутвин отметил, что детектор, за который он отвечает,
готов к
открытиям: "Впереди нас ждет огромная исследовательская программа
по изучению природы асимметрии между материей и антиматерией".
"Моментом, которого все ждали и к которому готовились", назвал
произошедшее Юрген Шукрафт, глава эксперимента "ALICE". "Мы ждем с
нетерпением результатов и позже в этом году - от ион-ионных
столкновений",
- заявил он.
БАК начал работу 10 сентября 2008 года, но через девять дней
был остановлен из-за серьезных проблем. В ноябре прошлого года
коллайдер был снова запущен, и на этот раз обошлось без неприятных
сюрпризов. Уже к декабрю в БАКе были зафиксированы столкновения
пучков протонов на энергии
2,36 ТэВ. Таким образом, был преодолен рекордный до этого уровень
столкновений в 1,96 ТэВ, достигнутый на построенном вблизи Чикаго
коллайдере "Теватрон" лаборатории "Ферми". Позже 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 27 км, охлажденных до температуры минус
271 градус.
На нынешней энергии коллайдер будет работать в течение
ближайших 18-24 месяцев. При этом количество сгустков протонов
будет увеличено с двух в каждом направлении примерно до трех тысяч,
и все это время будет идти непрерывный набор статистики. За то
время, что будут происходить столкновения, ученые получат столь
огромный объем информации, что для ее обработки в нескольких
европейских центрах для вычислений понадобятся годы. Как рассказал
корр. ИТАР-ТАСС сотрудник Московского института теоретической и
экспериментальной физики Иван Беляев, "в секунду происходит около
10 млн столкновений между протонами, из них на пленку и дисковые
накопители фиксируется "всего" 2 тыс. взаимодействий в секунду".
Объем данных для каждого эксперимента составляет в год от 2 до 5
петабайт.
Если бы информацию, соответствующую 1 петабайту, записать на
обычные компакт-диски и положить их один на другой, то высота такой
стопки достигла бы 1 км.
В 2011 году БАК, являющийся крупнейшим инструментом
исследования микромира, будет остановлен на годовую профилактику.
За это время ученые намерены провести усовершенствования, которые
позволят запустить его в
2013 году уже на максимальной энергии - 14 ТэВ. --0--