Черные дыры против человечества

№17 (114) от 18-08-2008

Человечество находится на пороге новых открытий в сфере ядерных исследований. Ведь летом уже этого, 2008 года, планируются первые тестовые испытания большого адронного коллайдера, который является, возможно, одним из самых масштабных и сложных сооружений за всю историю человечества (коллайдер должен был быть запущен 8го июля, однако запуск уже не в первый раз был отложен – теперь официальные источники называют 8 сентября как дату предполагаемого начала его работы).

Большой адронный коллайдер (англ. LHC, Large Hadron Collider), расположенный в Европейском центре ядерных исследований CERN (Centre Europeen de Recherche Nucleaire), который строился усилиями физиков всего мира, является ускорителем, предназначенным для ускорения протонов и тяжёлых ионов. Целью проекта LHC прежде всего является открытие бозона Хиггса — важнейшей из экспериментально не найденных частиц Стандартной Модели (СМ) — а также: поиск явлений физики вне рамок Стандартной модели, исследования свойств W и Zбозонов, ядерных взаимодействий при сверхвысоких энергиях, процессов рождения и распадов тяжёлых кварков.

Идея данного проекта родилась в 1984 году. Непосредственно же строительство LHC началось в 2001 году после окончания работы предыдущего большого ускорителя Европейского центра ядерных исследований (LEP, Large ElectronPositron Collider).

Большой адронный коллайдер строился в уже существующем туннеле, который прежде занимал LEP. Туннель с периметром 26,7 км проложен на глубине около ста метров на территории Франции и Швейцарии. Для удержания и коррекции протонных пучков используются 1624 сверхпроводящих магнита, общая длина которых превышает 22 км. Последний из них был установлен в туннеле 27 ноября 2006 года. Магниты будут работать при температуре - 271 °C. Строительство специальной криогенной линии для охлаждения магнитов закончено 19 ноября 2006 года.

После запуска LHC будет самым высокоэнергичным ускорителем элементарных частиц в мире, почти на порядок превосходя по энергии своих ближайших конкурентов — протон-антипротонный коллайдер Tevatron, который в настоящее время работает в Национальной ускорительной лаборатории им. Ферми (США) и Релятивистский коллайдер тяжёлых ионов RHIC, работающий в Брукхейвенской лаборатории (США).

Однако некоторые специалисты и представители общественности высказывают опасения, что имеется отличная от нуля вероятность выхода проводимых в коллайдере экспериментов изпод контроля и развития цепной реакции, которая при определённых условиях теоретически может уничтожить всю планету. Изза наличия подобных настроений в отношении проекта LHC иногда расшифровывают как Last Hadron Collider (Последний Адронный Коллайдер).

Наиболее часто упоминается теоретическая возможность появления в коллайдере микроскопических черных дыр, а также теоретическая возможность образования сгустков антиматерии и магнитных монополей с последующей цепной реакцией захвата окружающей материи.

Однако все эти опасения были тщательно рассмотрены специальной группой CERN, которая в итоге признала их необоснованными. В качестве основных аргументов в пользу необоснованности катастрофического сценария специалисты привели ссылки на то, что Земля, Луна и другие планеты постоянно бомбардируются потоками космических частиц с гораздо более высокими энергиями. Возможность образования микроскопических чёрных дыр специалисты CERN не отрицали, однако даже если черные дыры будут возникать при столкновении частиц на LHC, предполагается, что они будут чрезвычайно неустойчивыми и будут практически мгновенно испаряться в виде обычных частиц.

О том, насколько много данных будет выдавать коллайдер, свидетельствует тот факт, что LHC будет генерировать в среднем 500 мегабайт данных в секунду.

***

Особенно грустно осознавать в свете вышенаписанного, что еще в начале 90х годов у нас в России мог уже появиться аналог большого адронного коллайдера – в Подмосковье, под городом Протвино, на базе Института физики высоких энергий (ГНЦ ИФВЭ). Туннель под него был построен. Туда уже был спущен первый из магнитов. Но… началась перестройка. И российская наука прямиком отправилась в «черную дыру» недостатка финансирования.

Какие-то деньги, конечно, выделялись, но на фундаментальные исследования этого явно не хватало. Так, последние 8 лет институт живет во многом благодаря выполнению заказов из того самого CERN-а, для которого нашими учеными было разработано и изготовлено очень много:

- схема мобильной защиты LHC,

- первая очередь защиты LHC,

- схема детектора LHC-B,

- модуль адронного калориметра,

- ядра магнитов

и так далее.

Лучшие специалисты переехали на работу в CERN, туда, где занятия наукой приносят не только моральное удовлетворение, но и деньги, на которые можно прожить.

Зарплаты в Институте физики высоких энергий очень невелики, поэтому последние лет 15 из молодежи никто не идет туда работать. Почти все деньги, заработанные на контрактах отделом или лабораторией, забирает себе руководство института (якобы для распределения), но куда действительно они уходят – не ясно. По крайней мере, не на зарплаты персоналу и не на ремонт помещений или оборудования. Достаточно просто посмотреть на территорию института. Обращает на себя внимание недострой и брошенные корпуса лабораторий/производственных корпусов, в которых уже некому работать.

Хороших программистов в добровольно-принудительном порядке периодически уговаривают перейти, например, на работу в некий коммерческий банк, приводя как аргумент фразу «ну, Вы же понимаете, наш уровень влияния в институте…».

Многие корпуса сданы в аренду частным организациям. Почти вся периферия (внешние склады, базы и так далее), ранее принадлежавшая институту, давно продана. Лаборатория криогеники поросла елками, которые особенно романтично выглядят на фоне ржавых ворот (автор статьи лично «любовался» на картину этого запустения).

Недавно весь административный аппарат института выселили из здания, расположенного в городе, и переселили на территорию института. Наверно, чтобы никому не мешали? Не напоминали о том, что могло бы быть, если бы не…?

Да и сам город Протвино не так давно потерял гордое звание наукограда. И больше всего теперь напоминают там о науке не какие-то фундаментальные научные исследования, а необходимость консервации туннеля несостоявшегося коллайдера, который наполовину затоплен и местами грозит обвалиться. И, на мой взгляд, с какой-то точки зрения, эта «черная дыра» под городом гораздо страшнее тех, появления которых в ходе экспериментов на LHC опасаются скептики. Вам так не кажется?..

Пояснения к тексту:

Коллайдер это ускоритель (в случае LHC — кольцевой), в котором сталкиваются два пучка элементарных частиц.

Стандартная модель — теоретическая конструкция в физике элементарных частиц, описывающая электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц. Стандартная модель не включает в себя гравитацию. До сих пор все предсказания Стандартной модели подтверждались экспериментом, иногда с фантастической точностью в миллионные доли процента. Только в последние годы стали появляться результаты, в которых предсказания Стандартной модели слегка расходятся с экспериментом. С другой стороны, очевидно, что Стандартная модель не может являться последним словом в физике элементарных частиц, ибо содержит слишком много внешних параметров, а также не включает гравитацию. Поэтому поиск отклонений от Стандартной модели — одно из самых активных направлений исследований в последние годы. Ожидается, что эксперименты на коллайдере LHC смогут зарегистрировать множество отклонений от Стандартной модели.

Элементарные частицы – в 1897 году, после открытия Томсоном первой элементарной частицы, электрона, было открыто более 400 элементарных частиц.

Бозон Хиггса – частица, существование которой предсказывает Стандартная модель. Она отвечает за массу элементарных частиц, но настолько неуловима, что нет даже уверенности, что такая частица всего одна. Именно для ее обнаружения (или необнаружения) и был построен LHC. Бозон Хиггса наделяет остальные частицы массами так, что переносчик электромагнитного взаимодействия (фотон) остается безмассовым и может перемещаться на какие угодно расстояния, в то время как слабое взаимодействие передается при помощи массивных частиц, что ограничивает радиус этого взаимодействия субъядерными масштабами. Таким образом, при помощи этой частицы реализуется нарушение электрослабой симметрии, делающее электромагнитное и слабое взаимодействие так непохожими друг на друга.

Адроны – составные элементарные частицы (состоят из кварков).

(Фотографии туннеля под коллайдер в г. Протвино предоставлены группой PDD (Protvino Digger Distruction))

Автор: Александра Давыдова