Выставка в Музее науки: в недрах ЦЕРНа и мироздания
Перед походом на выставку "Коллайдер" в лондонском Музее науки мне пришлось сделать домашнее задание.
Несмотря на то, что последние годы в новостях то и дело мелькали слова ЦЕРН (Европейский центр ядерных исследований), адронный коллайдер и бозон Хиггса, я пропускала это мимо глаз и ушей, поскольку полагала (как я теперь понимаю, ошибочно), что ко мне это не имеет никакого отношения.
Выяснилось, что фундаментальная наука с момента моего последнего школьного урока физики продвинулась далеко вперед в понимании того, чего она не знает, но что знать хотелось бы.
Например, извечный вопрос: из чего все состоит? Мы знаем, что из элементарных частиц: наше тело из кварков и электронов, а солнечный луч из фотонов.
"Е" значит "единый"
Как же все это можно показать на выставке, ведь частицы невидимые, а железки, с помощью которых их ищут, огромные?
"Именно поэтому мы и решили показать, что это такое - оказаться в ЦЕРНЕ, потому что, когда видишь реальные инженерные установки, слышишь, как ученые обсуждают эксперименты, начинаешь понимать, что же это такое - и именно всю эту атмосферу мы хотели воссоздать здесь в Музее науки, - отвечает на мой вопрос куратор выставки доктор физико-технических наук Гарри Клифф. - Потому что абстрактно частицы не покажешь - нужно видеть ученых и аппаратуру, тогда все встает на свои места".
Гарри Клифф любезно уточнил, каков мой личный уровень знаний по физике, и я честно сказала, что в школе у меня была твердая четверка, но последние годы все мои знания почерпнуты из комедийного сериала "Теория большого взрыва", что вполне удовлетворило доктора наук – он тоже знаком с этим сериалом.
По словам куратора, большой адронный коллайдер (БАК) - это не только величайший научный эксперимент наших дней, но и уникальный пример международного сотрудничества, когда ученые из разных стран мира вместе работают над решением общей задачи.
"Как там теперь говорят, буква "е" в аббревиатуре ЦЕРН уже не означает "европейский", она обозначает "единый", поскольку там трудятся ученые не только из стран Евросоюза, но и из России, США, Китая, Индии - то есть там весь мир работает сообща", - поясняет доктор Клифф.
Музею науки важно было показать как масштаб всего проекта, так и то, на какие именно вопросы пытаются найти ответы ученые, а именно: что за процессы повлияли на развитие нашей Вселенной после Большого взрыва, откуда у частиц берется масса: иными словами, приблизиться к пониманию происхождения Вселенной.
В коридорах ЦЕРНа
Билеты на выставку привязаны ко времени, и первое, куда мы попадаем, это в лекционный зал в ЦЕРНЕ.
Посетители рассаживаются на скамейки, а на экране начинается небольшой фильм - показ того, что на самом деле происходило в ЦЕРНЕ в прошлом году, когда молодую аспирантку попросили сделать объявление о чем-то важном, связанном с поиском бозона Хиггса.
На экране возникает дата: 15 июня 2012 года. В этот день ученым ЦЕРНА объявили, что бозон Хиггса найден, а публичное заявление об этом открытии было сделано спустя три недели - 4 июля.
Но зачем его нужно было искать, этот бозон?
Я выхожу из аудитории и попадаю в обычный коридор ЦЕРНА, по обе стороны которого стоят черные доски с формулами, лабораторные столы с записями, а за стеклом разные механизмы. А также видеопроекции настоящих церновских ученых, которые рассказывают о своей работе.
Итак, мы узнаем, что все состоит из элементарных частиц, разные частицы имеют разные массы, у каких-то массы нет вообще, но люди не знают, откуда они берутся и зачем они нужны.
Ни Ньютон, сказавший, что вес пропорционален массе, ни Эйнштейн, увязавший массу с энергией, не объяснили происхождение массы.
В 1964 году английский физик Питер Хиггс предложил свою теорию: существует энергетическое поле, невидимое как воздух (теперь оно называется поле Хиггса), и вот оно-то и подпитывает частицы массой, а состоит из бозонов Хиггса, совсем как вода из молекул H2O.
Гонки со скоростью света
Для подтверждения этой теории и был построен ускоритель заряженных частиц или большой адронный коллайдер. Адронный он, кстати, потому, что протоны и нейтроны относятся к классу "адронов", то есть сильно взаимодействующих частиц.
А выглядит он как закольцованный туннель в 27 км длиной – что-то типа трассы "Формулы-1", только вместо гоночных машин по кольцу почти со скоростью света носятся протоны. Пройдя круг, протоны получают импульс от электрического поля в 2 млн вольт, которое периодически меняет заряд с положительного на отрицательный.
За стеклом в коридоре я вижу что-то вроде огнетушителя. Это канистра с водородом: из таких и выстреливают пучки протонов, но сначала газ разделяют на протоны и электроны, а потом протоны запускают на "гоночную трассу", то есть в коллайдер. Одной такой небольшой канистры хватает, чтобы эксперименты на коллайдере шли в течение нескольких месяцев. И стоит недорого.
Ну, а чтобы протоны не сошли с трассы, а крутились по кругу и сталкивались, нужны огромные магниты. На выставке, конечно, мы видим прототипы, и гораздо меньшего размера, чем настоящие. Настоящие магниты должны быть очень мощными, а чтобы их такими сделать, их охлаждают до температуры ниже, чем в космосе: -271С.
Просто гигантский микроскоп?
Когда частицы сталкиваются, то получается очень мощная вспышка, температура там в миллиарды раз выше, чем в центре солнца. В результате этого возникают сотни новых частиц, многие из них очень нестабильные, как бозон Хиггса, например, и ученые их наблюдают с помощью специальных установок - детекторов высотой в несколько этажей.
На одном из таких работает доктор Гарри Клифф.
"Я работаю на установке LHCb, которая, попросту говоря, пытается ответить на вопрос, почему Вселенная состоит только из материи - то есть из того, из чего все мы состоим, - а не из своей противоположности антиматерии", - объясняет он.
То есть фактически коллайдер, на составные части которого я сейчас смотрю - это супермикроскоп, который помогает заглянуть в сотворение мира? Правильно?
"В каком-то смысле да, большой адронный коллайдер можно сравнить с гигантским микроскопом, который позволяет нам заглянуть не в атом, и даже не в ядро атома, а еще глубже. И он также позволяет понять, что произошло через миллиардную долю секунды после Большого взрыва, когда Вселенная находилась в раскаленном состоянии и вокруг летали частицы и сгустки энергии", - соглашается куратор.
На темной стороне сущего
И раз уж речь зашла о совсем заумном: что доктор физико-технических наук может рассказать нам о том, о чем так много говорится в моем любимом сериале "Теория Большого взрыва" - о темной энергии и темной материи?
Гарри Клифф признается, что вся надежда в этом смысле на БАК: "В последние примерно сто лет ученые пришли к выводу, что весь видимый мир - то из чего все мы сделаны и что нас окружает - это лишь пять процентов всего того, что имеется во вселенной. То есть мы что-то вроде пены на совершенно скрытой от глаз сущности и мы не знаем, что это за сущность такая".
Меня попеременно бросает от полного владения предметом разговора к полному его непониманию, а куратор тем временем продолжает рассказывать, что во Вселенной еще примерно 25 процентов заполнено темной материей - субстанцией, которая не испускает электромагнитного излучения и не взаимодействует с ним, поэтому ее нельзя наблюдать напрямую.
Но есть еще более загадочная вещь - темная энергия, то есть сила, которая заставляет Вселенную расширяться все быстрее и быстрее. Оба эти явления, темная энергия и темная материя, имеют определение "темная", поскольку мы, с одной стороны, не можем их напрямую наблюдать, а с другой, потому что мы просто не знаем, что это такое.
"Мы очень надеемся, что с помощью адронного коллайдера обнаружится либо какая-то новая частица, либо новая сила, которые объяснят, что такое темная энергия и темная материя", - заключает доктор Клифф.
То есть в каком-то смысле адронный коллайдер - это не только супермикроскоп, но и своего рода машина времени на суперэлементарных частицах! Теперь мне наконец-то стала ясна ценность этого эксперимента.
На входе-выходе я вижу цитату Поля Дирака - британского физика, которого Питер Хиггс называет одним из самых авторитетных для него исследователей: " В науке ученый пытается как можно доходчивее рассказать человечеству что-то, что никто до него не знал, а в случае с поэзией все происходит ровно наоборот".
Прочтя эти слова, я подумала, что выставка "Коллайдер" попыталась объединить два эти подхода - физический и лирический - чтобы как можно понятнее рассказать главное о том настолько неизведанном, что большинство из нас даже не знает, что оно об этом не знает.
Выставка Collider в Музее науки в Лондоне продлится до 6 мая 2014 года
Автор Катерина Архарова, Программа "Пятый этаж", Русская служба Би-би-си
Источник: Русская служба Би-би-си
Другие новости по теме
 |
Ученые: В ближайшее время адронный коллайдер почувствует бозон Хиггса Физики, работающие на Большом адронном коллайдере (БАК) заявляют, что прибор набрал достаточное количество данных, которое уже позволяет почувствовать бозон Хиггса - гипотетическую частицу, поиск которой является одной из главных задач ускорителя. |
 |
Би-би-си: Бозон Хиггса - важно и загадочно Ученые, работающие на Большом адронном коллайдере (БАК), заявили об обнаружении частицы, соответствующей параметрам бозона Хиггса. Это может стать одним из величайших научных открытий XXI века. |
 |
Большой адронный коллайдер достиг рекордной энергии Большой адронный коллайдер в ночь на пятницу поставил очередной рекорд - пучки протонов в нем досстигли рекордной энергии 4 тераэлектронвольта, свидетельствуют данные на онлайновом мониторе состояния коллайдера, размещенном на сайте Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН). |
 |
Большой адронный коллайдер вышел из зимней спячки Каждую зиму БАК прерывает свою работу для технического обслуживания и обновления систем ускорителя и детекторов. Физики провели порядка 10 тысяч тестов, и только после их завершения протоны попали в Большой адронный коллайдер. |
| На Большом адронном коллайдере обнаружены следы бозона Хиггса [center][img]http://s005.radikal.ru/i211/1107/09/1314d56c53c1.jpg[/img][/center]Физики, анализирующие данные, собранные двумя детекторами Большого адронного коллайдера, сообщили о регистрации «подозрительных» событий, возможно, указывающих на рождение бозона Хиггса |
