Чорна діра ЦЕРН
- Чорна діра ЦЕРН Чорна діра ЦЕРН
- Чорна діра ЦЕРН
- Чорна діра ЦЕРН
- Чорна діра ЦЕРН
- Чорна діра ЦЕРН
- Чорна діра ЦЕРН
- Чорна діра ЦЕРН
Чорна діра ЦЕРН 
Чорна діра ЦЕРН
Хто і навіщо придумав пекельну історію про Великий адронний коллайдер, в результаті роботи якого «дивні» частинки поглинуть всю Землю
Сучасна прискорювальна фізика (фізика високих енергій) - одна з найвідоміших областей фундаментальної науки. Ця галузь науки вивчає склад найдрібніших цеглинок речовини: елементарних частинок типу електронів і інших, з яких складаються відомі всім зі шкільної програми протони і нейтрони, а з них вже складаються всі тіла. У прагненні «розібрати» все на складові фізика дійшла до масштабів 10-18 метра.
вивчення нових частинок мікросвіту побудовані на тому, що бистролетящій елементарні частинки розбивають і, спостерігаючи уламки такого зіткнення, обчислюючи енергію кожного уламка, намагаються зрозуміти: що це було? на що розпалася первинна частка? що утворилося в ході зіткнення?
Всі ці експерименти вимагають створення прискорювачів - спочатку (в 1920-і - 1930-і роки) невеликих, а потім об'ємних, вагою до 36 тисяч тонн металу, як синхрофазотрон в Дубні, запущений в 1957 році (60 метрів в діаметрі, з енергією протонів до 10 гігаелектронвольт (ГеВ). Приблизно з 1960-х років прискорювачі не поміщаються в одній будівлі - їх стали прокладати в тунелях, під землею. Приблизно тоді ж прискорювачі стали будувати не просто інститути, а міжнародні організації: надто дорогими для окремих країн стали ці інструменти фізики високий їх енергій.
Один з таких підземних коллайдеров - SPS (Суперпротонний синхротрон) довжиною в 6,9 км, з енергією протонів до 500 ГеВ, він став основою Міжнародного європейського інституту ЦЕРН / CERN, розташованого на кордоні Франції і Швейцарії, поблизу Женеви. Там в 1983 році при зіткненнях пучка протонів з пучком антипротонів на установках UA1 і UA2 були відкриті калібровані бозони W +, W- і Z ° з некволими масами в 80,4 і 91,2 ГеВ / c² (приблизно стільки важить ядро цілого атома рубідію або техніці з десятків протонів і нейтронів). Ці нововідкриті бозони, хоча і не зустрічаються у вільному стані в навколишньому матерії, дуже важливі для теорії - як частки, що відповідають за слабку взаємодію між усіма іншими частинками. Всі три цих бозона були передбачені в 1968 році трьома теоретиками, які отримали Нобелівську премію ще в 1979 році. А керівники колаборацій UA1 і UA2 Карло Руббіа і Симон ван дер Меєр за відкриття цих частинок були вже в 1984 нагороджені Нобелівською премією (небувало короткий термін між відкриттям і нагородженням). Це відкриття цілком виправдало створення коллайдера SPS - після нього фізики-експериментатори усього світу, цілком природно, були сповнені планів і мрій. Мрії про гігантських прискорювачах і про нові відкритих частинках прямо витали в повітрі. В історичному плані 1983 рік став переломним роком, початком піку прискорювальної фізики.
У тому ж 1983 році в США з'явився відповідь європейському прискорювача: протон-антипротонний коллайдер Tevatron (він першим досяг енергії в 1000 ГеВ або 1 ТеВ - звідси його назва) в майже семикілометровому тунелі. Саме на цьому, сильно вдосконаленому в 1995 році колайдері відкрили t-кварк - останній і найважчий (з масою в 173,1 ГеВ) кварк в рамках Стандартної моделі, що розвивалася з 1950-х років. Все, інших кварків більше немає. Стандартна модель фізики частинок тепер виглядала цілком продуманою, завершеною, з логічними і повними родинами частинок, відкритих і підтверджених експериментом.
ГОНКА НА суперколайдера
Так почалася лебедина пісня прискорювальної фізики: і прискорювачі будувалися, і теорія допрацьовувалася, а потім підтверджувалася, і частинки відкривалися. Відчутним дивом цього буму прискорювальної фізики став величезний за розміром (кільцевий тунель майже 27 км завдовжки) електрон-позитронний колайдер LEP (LargeElectron-Positroncollider), спроектований в 1981 році і побудований до 1989 му в тому ж ЦЕРН. LEP був розібраний в 2001 році, але тунель досі використовується, вже для наступного коллайдера LHC (LargeHadronCollider - Великий адронний коллайдер), або ВАК.
А у амбітних американців народився план на 12 мільярдів доларів з будівництва в напівпустелі Техасу протонного коллайдера-монстра, який отримав прізвисько Desertron (офіційна назва SSC, SuperconductingSuperCollider - Надпровідний суперколлайдер). Тунель довжиною понад 87 км на глибинах близько 100 метрів мав умістити цей коллайдер з надпровідними магнітами для енергій пучків до 20 ТеВ. Американці почали копати тунель і до кінця 1993 року вирили більше 23 км, всі 17 вертикальних шахт, а також зібрали більше половини дорогих магнітів - більше 2 мільярдів доларів вже було витрачено, коли проект зарубали в Конгресі США.
В СРСР в тому ж 1983 замахнулися на менший конкуруючий проект під назвою УНК (прискорювального-накопичувальний комплекс) для Інституту фізики високих енергій (ІФВЕ). Цей протонний коллайдер з енергією пучка до 3 ТеВ повинен був розташовуватися в тунелі довжиною 21 км (на глибинах від 20 до 60 метрів) біля міста Протвино під Москвою. Тунель до 1994 року встигли викопати цілком. На більше грошей не вистачило, проект закрили, а тунель досі в порядку: сухий, чистий ... і порожній. Для чого його застосувати, ніхто до цих пір так і не придумав. Добре, що в СРСР не встигли наробити дорогих магнітів до замороженого проекту, як в США.
Фінансовий тягар настало на горло лебединою пісні прискорювальної фізики: обидва проекти, і у нас, і в США, зарізали на півдорозі. І якщо в Росії ще можна пояснити це економічними труднощами, то в США подібні доводи точно не працюють. Справа в тому, що успіх такого величезного проекту - тобто можливе відкриття нових частинок - був надзвичайно сумнівний, а витрати на будівництво зашкалювали.
Схема будується в м Дубні прискорювального комплексу НІКА (NICA) з колайдером розміром близько 500 м
ПРОКЛЯТТЯ ФІЗИКИ елементарних частинок
На ряді проблем, майже одночасно звалилися на ускорительную фізику, треба зупинитися докладніше:
1. Грандіозність планів, розмірів прискорювачів, витрат на них. Складність проектування таких колосальних систем (тим більше з міжнародною командою).
2. Тривалість часу планування, узгодження планів між декількома країнами й інститутами, споруди та налагодження прискорювача, а потім затягнути очікування результатів. Навіть коли прискорювач зданий і налагоджений, запущені самі експерименти, вони можуть тривати роками. І дані експериментів можуть оброблятися потім теж роками.
3. Розмитість результатів і заслуг в експериментах по величезним міжнародним колективам, які працюють на експериментальних установках. Внесок кожного окремого вченого в колаборації з 300-400 чоловік надзвичайно важко оцінити. Ближче до 2010 року кількість авторів в публікаціях стало досягати 3000, а пізніше навіть 3600 чоловік. У кого-то внесок в конкретну статтю значний, а у кого-то просто мізерний.
Стороння людина, яка не знає внутрішньої кухні даної колаборації, ніколи й не здогадається, хто вніс важливий внесок в чергову наукову статтю з довгоочікуваними результатами експерименту. Вся справа в тому, що в заголовках таких статей строго за алфавітом вказані всі (абсолютно всі) працюють в колаборації вчені, навіть якщо вони не рядка не написали в даній статті. Звичайно, це справедливо: внесок більшості з них є, але він не в рядках статті, а в розробці детекторів цієї експериментальної установки, в їх створенні і нудною налагодження, в нічних чергуваннях під час експерименту, в гнітюче нудною перевірки та обробки даних, так багато в чому ... Але виглядає цей список сотень авторів на кілька сторінок дуже дивно. «Братська могила» - так жартома називають цей список, і не тільки російські, ця похмура алегорія перекладається на всі мови.
До речі, про «братських могилах»: в цей список потрапляли невідомі науці «поручика Кіже». Я сам, працюючи в ЦЕРН, зіткнувся зі смішним випадком зі списком авторів з приблизно 500 вчених, які працювали в нашій колаборації DELPHIна колайдері LEP. Одного разу, восени 2000 року, я уважно переглядав цей список в одній важливій статті. Уже знайшовши себе там (TyapkinP.), Дивився далі, дізнавався в списку прізвища своїх друзів і раптово наткнувся на персонажа на ім'я T. Pavel. Вирішивши, що це слов'янин, я став по цифровій посиланням шукати місце роботи цього вченого. На мій подив, працював цей персонаж там же, де і я: в Лундському університеті. Тут я раптово зрозумів: хтось просто прийняв моє ім'я за прізвище і вписав мене по другому разу. Я негайно подзвонив до редколегії, пояснив ситуацію, запевнив їх, що ніякої T. Pavelв Лундському університеті не працює, там є тільки PavelTyapkin. Вони подякували і обіцяли прибрати зайвого «автора». Але і така стаття колаборації DELPHIвишла з подвійним згадкою моїх імені та прізвища в «братській могилі». Я знову подзвонив до редколегії з претензією, на що мені сказали: «Ми просто не встигли прибрати цю помилку».
4. І сама прихована проблема: вантаж фінансової та публічної відповідальності адміністраторів науки, які приймають рішення про будівництво прискорювачів ціною в мільярди євро і спорудженні на них експериментальних установок ціною до мільярда євро, з тисячами вчених, протягом десятків років працюють на цих установках.
Рано чи пізно приходить час оголошувати про результати. Ось тоді тиск відповідальності стає просто нестерпним, а мовчання непристойним. Особливо якщо помітних результатів толком немає. Це не вина адміністраторів і не вина вчених - може, просто в цьому діапазоні енергій, де працював прискорювач, нових частинок немає, тому що так влаштована природа.
Вчені люблять говорити: негативний результат теж результат, але спробуйте пояснити це обивателю або уряду, який дав величезні гроші багато років тому! Мовляв, ми побудували за 6-7 мільярдів прискорювач і «всього» за 2 мільярди експериментальні установки на ньому, витратили на електроенергію і зарплату ще 1 мільярд за ці 5-10 років - і де результат?
Числа в цьому міркуванні не взяті зі стелі, це приблизна вартість проекту LHC / БАК - Великого адронного коллайдера в ЦЕРН з пучками по 7 ТеВ, реалізованого до 2009 року і не відкрив нічого до 2012-го. Проект LHC вигідно відрізнявся тим, що був побудований в тому ж самому тунелі, де був коллайдер LEP. Уявімо собі, що і після 2012 року від творців LHC був би такий же «недорезультат»: ми поки не відкрили ніяких частинок, тому що ... їх там немає.
Чи дадуть вам при такому розкладі ще раз 10 мільярдів на наступні ... дцять років? Ну щоб ви і в наступному діапазоні енергій не знайшли жодної частки? Так, виявляється, влаштована природа, але заздалегідь в цьому ніхто не був впевнений! Я не жартую про таку можливість: з 2000-х серед фізиків бродила так звана концепція Великої пустелі, по-англійськи - Desert. Раптово прізвисько не побудованого в США суперколайдера Desertron виявляється знущально точним. А що якщо після W + W- Z ° бозонів вище по енергії від 10 + 12 (Tevatronі БАК) до 10 + 25 еВ ніяких частинок просто немає? Що якщо там дійсно простягається «велика пустеля» в сенсі частинок?
Таке ось цілком можливе прокляття фізики елементарних частинок: ну немає просто більш важких частинок в нових високих діапазонах енергій, хоч тисячі років їх там шукай на різних прискорювачах. В цьому ніхто не винен, але ж прикро: чому тоді займеться вся прискорювальна фізика, багато тисяч амбітних фахівців?
Галюциногенні «ВІДКРИТТЯ»
Ось тут і з'являється у деяких адміністраторів від науки бажання видати на-гора хоч якийсь результат. Натягнути, підправити і зобразити, що хоча б щось відкрили. Найбільш вражаючий приклад - це офіційна заява 2000 року керівництва ЦЕРН і колаборації NA49 (працювала на SPS) про нібито «переконливих доказів ознак існування нового стану речовини - кварк-глюонної плазми»!
Справжня причина гучної заяви була за океаном: у цей час в США вже готувався до фізичного пуску більш потужний іонний коллайдер RHIC, на тлі якого європейський «дідок» SPS з 1980-х років, навіть вдосконалений для прискорення іонів, був уже минає епохою. Треба було виправдати його модернізацію і всю 11-річну роботу колаборації NA49 на однойменній експериментальній установці, прокричати на весь світ про «переконливих доказів ознак чогось нового», незважаючи на те, що не тільки переконливих, але і просто доказів не було.
Найнеприємніше в тому, що керівництво NA49 зовсім поставило до відома про це нібито відкритті своїх підлеглих, простих вчених з NA49. Тим вранці в ЦЕРН вони з подивом шарахалися від вчених інших експериментальних груп, які з азартом запитували колег з NA49: «Ого! Ну і що ви відкрили у себе на NA49? »Відповіді в основному звучали так:« Ми? Відкрили? Де, на нашій установці NA49? Та ніби нічого ... А про що взагалі мова-то? »Вони зовсім не розуміли, як можна щось раптом« відкрити »на їх NA49 потайки - чесно кажучи, вони і виглядали зацьковано, для них ці новини і розпитування були як удар мішком по голові. До обіду прийшло розуміння, що їх керівництво просто видало бажане за дійсне, чи не обговоривши з колективом, фактично підставив його. До вечора вчені з NA49 вже більш-менш освоїлися і могли мляво жартами на підколки колег про «переконливих доказів ознак існування». Але осад, як то кажуть, залишився ...
Ці факти не прийнято виносити з «хати» фізиків, де теж є свої таємниці і бажання зберегти «честь мундира». Оскільки я з початку 2005 року не працюю в цій сфері, то можу розповісти і про ось таких «широко відомих у вузьких колах» неприємні явища. Це приклад презентації відсутніх результатів.
А є речі куди гірше: чорний піар, залякування далекого від науки населення нереально безглуздими теоріями про жахливий кінець світу, який нібито міг викликати великий і могутній LHC / БАК - Великий адронний коллайдер! Про цю історію чули практично всі, але мало хто зрозумів всю глибину падіння ...
ЯК ЦЕРН опустився до рівня РЕН ТВ
У 2001 році теоретики в пошуку нового і незвіданого написали, що в рамках їх теорії при високих енергіях зіткнень частинок в LHC / ВАК можуть утворитися нові складові «дивні» частинки під назвою «стрейнджлет» (strangelet по-англійськи). Нібито вони можуть і не розпастися в мільйонні частки секунди (як це зазвичай буває з важкими частинками), а почати притягати до себе інші частинки, передавати їм свою «дивина» і засмоктувати до себе нові і нові частинки. З стінок труби, потім з опор, потім зі стін тунелю, потім ... роздулися «стрейнджлет» наберуть таку масу, що проваляться крізь скельний грунт і вже в центрі Землі будуть рости і рости ... поки не поглинуть всю Землю. Жах та й годі.
Ця «теорія» потрапила на вентилятор тележурналістики, і полетіла звістка по всіх каналах: «вчені в ЦЕРН вже майже побудували свій пекельний БАК, який скоро знищить нашу планету»; «Не дамо божевільним ученим знищити колиска людства!».
У ЦЕРН до цього ставилися зі стриманим (і не дуже) гумором, але маразм ситуації потихеньку наростав, навіть серед учених з'явилися окремі індивідууми, боязко запитують друзів-теоретиків в приватній обстановці: «А стрейнджлет-то - вони, взагалі, є? Вони насправді все до себе притягують? »
На радість любителям пожартувати і подібним індивідуумам в головній аудиторії була оголошена лекція одного з провідних теоретиків ЦЕРН Альваро де Рухула з назвою типу: «Чи дійсно БАК знищить Землю і що нам з цим робити?» Назва обіцяло недитяча розвага, і я вирішив піти . Також вирішила і половина з тисяч співробітників ЦЕРН - в аудиторії яблуку ніде було впасти.
Альваро де Рухула почав з порівняння кращих прискорювачів і майбутнього БАК з космічними частинками. Іноді з космосу на Землю прилітають частинки з величезною енергією 10 + 20 МеВ (еВ). З енергією, якої частки ВАК з енергією близько 10 + 13 еВ можуть тільки заздрити. Доповідач зосередився на тому, як багато таких частинок потрапляє в Землю за рік - викликаючи величезні (площею в десятки квадратних кілометрів) зливи вторинних частинок в атмосфері. Таких влучень не менш сотні в рік. Очевидно одне: зіткнення таких часток не з атмосферою, а з твердої мішенню (грунтом, скелею) тягне народження більш важких частинок і, можливо, тих же «страпелек», як і в випадку з лобовим зіткненням частинок в БАК (при менших енергіях).
Чи є поруч Із Землею мішень без атмосфери? Так, сказавши доповідач, прямо у нас над головою, - це Місяць. І існує вона там Вже около 4,5 мільярда років. За цею годину в неї попали (на дошці ВІН Швидко пише крейдою ОЦІНКИ за площею Місяця, за кількістю частінок попали в Місяць за рік, потім їх загальна Кількість): Стільки-то частінок - це куди более, чем зіткнень частінок в БАК за все плановане годину его роботи. Якщо в «старине» ВАК за десяток років роботи можна очікувати народження цих міфічних «страпелек», то і в зіткненнях космічних частинок з Місяцем за 4,5 мільярда років цих «страпелек» можна було б очікувати куди більше ... Але вони не знищили Місяць, так як вона до сих пір на місці - значить, або «страпелек» немає взагалі (немає на цих енергіях), або вони не настільки живучі і не настільки «липкі», щоб втягнути в себе все навколо ...
Альваро де Рухула не просто хороший теоретик, він ще й талановитий доповідач, вміє спростити складні ідеї до простих понять і донести їх навіть до самих непідготовлених слухачів в аудиторії. Я і зараз пам'ятаю, що отримував справжнє задоволення, слухаючи його уїдливий доповідь. Його приклад з Місяцем, так і не зникла за мільярди років в чорній дірі з «страпелек», був настільки простий і переконливий, що я очікував завтра ж побачити в офіційних повідомленнях ЦЕРН цей наочний приклад і пояснення про неможливість кінця світу від «страпелек». Даремно чекав - нічого подібного не сталося.
У чому тут справа? Можна припустити багато причин: зайнятість теоретиків, відсутність конкретного замовлення, незацікавленість ЗМІ. Адміністрація ЦЕРН - серйозні фізики, вони не витрачають робочий час на боротьбу з ідіотськими ідеями і не зобов'язані спростовувати всяку нісенітницю. Але, з іншого боку, була створена офіційна робоча група по «оцінці безпеки роботи майбутніх установок», так і не озвучила нічого настільки наочного.
На мій погляд, тут справа в іншому. Коли ця нісенітниця потрапила на телебачення країн світу і викликала нічим не обґрунтовану паніку далеко від ЦЕРН, спростовувати її вже необхідно. Але ось тільки керівництво могло подивитися на це і з іншого боку, за принципом чорного піару: не буває поганої слави, навіть загроза знищення всієї планети в ході експериментів на ВАК грає на руку міжнародному інституту - про нього дізналися навіть ті, хто і не чув про ускорительную фізику. Не важливо, що немає нових відкриттів, зате тепер про ЦЕРН дізнаються на всій планеті!
Це дійсно так. Дізналися і навіть запам'ятали. На пару років. Але це дешева популярність, побудована на залякуванні якимось Ульотна мракобіссям, що має мало спільного з наукою. Воно-то і проривається на телебачення, а чітке і зрозуміле роз'яснення теоретика рівня Альваро де Рухула - немає, нібито воно нікому не потрібно, "не схаває» це народ. Щось не так і в популяризації науки, і в політиці телекомпаній. Дешеву популярність так придбати можна: у нас на телебаченні є тому очевидний і кричущий приклад - Рен ТВ. А ось завоювати довіру до науки, підвищити загальний рівень знання в суспільстві так точно не можна.
Автор під час демонтажу детектора VSAT установки DELPHI близько труби колайдера LEP, ЦЕРН, кінець 2000 року.
ВТЕЧА В астрофізик і «Побічні» ВІДКРИТТЯ
Повернемося від псевдонауки і чорного піару до не дуже променистим перспективам прискорювальної фізики. Виходить, що витрати все вище, кількість вчених на експериментах все більше, розробка, споруда прискорювача і подальша обробка даних все довше, а результати (у вигляді нових відкритих частинок) все рідше?
Так, це так, досить взяти підручники з роками відкриття частинок і подивитися на прогрес: 1983 рік - три калібрувальних бозона, 1995 рік - t-кварк і ... нічого до самого кінця 2012 року, до відкриття частинки бозона Хіггса.
Крім того, є свого роду прокляття прискорювальної фізики, теж має прості причини в самій природі: збільшення енергії прискорювачів до нових діапазонів стає все складніше і складніше. Щоб втримати частинки на величезних швидкостях у вакуумній трубі прискорювача, потрібні надзвичайно сильні магніти (і / або дуже великий радіус тунелю) і потужні прискорюють порожнини, що накачують СВЧ-випромінюванням прискорювані частки. Безсумнівно, що є межа енергії і для електронів, і для протонів, після яких прискорення в циклічних кругових прискорювачах стане настільки дорогим, що ніхто і не буде робити прискорювачі з такою енергією. А прямолінійні прискорювачі повинні будуть мати гігантську довжину (в них же не вийде ганяти пучки по колу сотні тисяч разів, поки вони не розганятися до потрібних енергій).
В результаті навіть такі ентузіасти, як першовідкривач калібрувальних бозонів, стали сумніватися в основному напрямку розвитку прискорювальної фізики. Так, Карло Руббіа перейшов на посаду генерального директора ЦЕРН, на якій залишався до 1993 року, а потім зайнявся прикладною фізикою. Йому належить нова концепція побудови ядерного реактора під назвою «умножитель енергії, або електроядерних реактор».
Як не дивно, але такий «стовп фундаментальної науки», як ЦЕРН, за свою історію видав багато корисних винаходів, які пов'язані прямо пов'язана з фізикою частинок. Наприклад, в 1990-м фізик і програміст Тім Бернерс-Лі, саме працюючи в ЦЕРН, створив заради обміну даними і документами в міжнародному середовищі фізиків протокол HTTP і заклав основу World Wide Web - Всесвітньої павутини, тобто Інтернету, яким ми тепер користуємося. Багато нові технології, включаючи надпровідні магніти з прискорювальної фізики, застосовуються тепер і в промисловості. Для отримання прибутку з подібних «побічних» винаходів в ЦЕРН навіть створили патентний відділ.
А значна частина фізиків-експериментаторів, в тому числі і з добре знайомої мені колаборації DELPHI, на рубежі 2000-х перейшла в астрофізику. Для них це не було спонтанним рішенням. Чим астрофізика краще прискорювальної фізики? А саме тим, про що говорив теоретик Альваро де Рухула: енергією деяких космічних частинок, яка на порядки вище максимальної і навіть планованої енергії в пучках прискорювачів. Причому ці космічні частинки дістаються нам зовсім безкоштовно на відміну від прискорювачів. Підйом астрофізики пов'язаний з прогресом в галузі космічних апаратів, електроніки та детекторів частинок (розроблених саме для прискорювальної фізики). Астрофізика при цьому вивчає не просто частки, вона вивчає весь світ на безкрайніх просторах космосу, уважно дивлячись в які будь-яка чесна людина визнає, що можливості всієї техніки людства ще занадто слабкі, щоб зрівнятися з міццю галактичних масштабів і космічних енергій.
Повертаючись від мощі космосу до теорій найдрібніших елементарних частинок, не можна обійти загальноприйняту Стандартну модель фізики частинок. Стандартна модель має свої невеликі проблеми, які вирішуються додаванням нових властивостей частинок, механізмів і т.п. Так само вийшло і з передбаченням нової частинки - бозона Хіггса, що названий так по імені британського теоретика Пітера Хіггса, який придумав цей бозон ще в 1964 році.
Суть була не в самій частці Хіггса, масу якої де тільки не передбачали: в діапазоні від 52 ГеВ в 1999 році до 476 ГеВ в 2011 році. Основний задумкою і викликом для теоретиків став спеціально придуманий так званий хіггсовський механізм (дає маси калібрувальним W + W- і Z ° бозонам як переносників слабкої взаємодії), за який два його творця, Франсуа Енглер і Пітер Хіггс, отримали Нобелівську премію.
Відкриття нової елементарної частинки - бозона Хіггса на Великому адронному колайдері до кінця 2012 року стало довгоочікуваним експериментальним досягненням в фізиці елементарних частинок. За без малого 20 років (з 1995 по 2012 рік) прискорювальна фізика не відкрила жодної частки - факт, який шокував би піонерів фізики елементарних частинок 1930-х і 1950-х років ... Маса бозона виявилася рівною 125 ГеВ, а час його життя до образливого малим: 10-24 секунди, тепер можна було переходити до вивчення його властивостей.
І вже до кінця 2013 року фізики прийшли до висновків: виявлений бозон Хіггса не виходить за межі Стандартної моделі і поки немає ніяких експериментальних вказівок на фізику за її межами. Більш того, за варіантами розпаду цього бозона і їх ймовірності з'ясувалося: виявлений бозон Хіггса - самий стандартний з усіх очікуваних варіантів. Частка Хіггса, незважаючи на свою незвичайність і драматично довгу дорогу до відкриття в експерименті, підтвердила стару добру Стандартну модель.
Так єдиний повноцінний успіх прискорювальної фізики з 1990-х років одночасно став новим ударом по теоріям суперсиметрії і суперструн. Провал теорії суперсиметрії і сумнівні перспективи занадто абстрактної теорії суперструн - це, чесно кажучи, суперзакритие теми фізики частинок.
ПРОВАЛ ТЕОРІЙ суперсиметрії І суперструн
Серед теоретиків не прийнято говорити про провал супертеорій. Тим більше - виносити це в друк. Заборона 5 років тому порушив наш колишній співвітчизник, випускник МФТІ Михайло Шифман. Нині він займає постійну позицію в США, в Міннесотського університету. У жовтні 2012 року в своїй роботі він відверто закликав колег-теоретиків змінити курс, шукати щось нове замість улюблених і «модних» в 1980-і роки супертеорій. Але для початку треба офіційно визнати провал і марність цих теорій. Хоча б заради того, щоб саме молодь з числа фанатів супертеорій (близько 2500-3000 вчених, за підрахунками Шифман) не перетворилася на втрачене покоління, втративши здатність народжувати нові ідеї поза загальноприйнятого «тренда».
І якою ж була реакція теоретичної середовища на таку різку заяву? А ніякої - теоретики вдали, що цього виступу просто не було. Їм не хочеться визнавати крах цих теорій, не з руки міняти статус-кво, немає бажання перемикатися на нове.
Чи не реагували вони і на інші критичні виступи проти суперсиметрії ще 2000-х роках, наприклад, статті американського теоретика Лі Смоліна. Смолін навіть книгу написав про проблеми з теорією суперструн і з її нездорової майже монополією на наукову істину в сфері теорії частинок в США. Його книга 2006 року була провокаційно названа «Проблема з фізикою: піднесення теорії струн, падіння науки і що прийде потім» - в ній багато уваги приділено процесам і методам наукового дослідження, етики та моралі вчених. Але теоретики відкинули всю цю критику, так як автор явно не «з їхнього кола» - він ніколи не був прихильником теорії суперструн, а тому і не може сприйматися ними як досить обдарований, щоб судити про неї!
Втім, логіка «людина не нашого кола - недостатньо хороший теоретик» вже не діє у випадку з Михайлом Шіфманом - колишнім прихильником суперсиметрії. Він сам з 1982 року був вражений елегантністю і красою нової теорії під містичною назвою «суперсиметрія» і написав багато робіт в її рамках. Але він знайшов в собі мужність і наукову чесність визнати простий факт, що витратив цей час даремно, що колись «модна» теорія просто не працює. Неважливо, наскільки гірко і прикро говорити: «але природі вона не потрібна», як це говорить з 2012 року Шифман, важливо тільки те, наскільки це близько до наукової істини.
Квантова теорія струн виникла на початку 1970-х років. Теорія струн заснована на гіпотезі про те, що всі елементарні частинки і їх фундаментальні взаємодії виникають в результаті коливань і взаємодій ультрамікроскопічних квантових струн (одновимірних протяжних об'єктів) на масштабах порядку планковской довжини, що дорівнює 10-35 метра. Ну а сучасні експерименти працюють з масштабами до 10-18 метра - значить, ця теорія взагалі неможливо перевірити.
Суперсиметрія відразу виникла в контексті версії теорії струн, заради зв'язку двох полів двох різних типів частинок: фермионов і бозонів. Для цього суперсиметрія передбачає подвоєння (як мінімум) числа елементарних частинок за рахунок нових частинок. Кожній частинці вигадується так званий суперпартнёр: для фотона - Фотину, для кварка - Скварка, для хиггса - хіггсіно і так далі. Тут вже не обійтися красивими словами про багатовимірний простір, як в теорії струн, тут треба передбачати маси і прояви цих нових «суперпартнёров». Чим теорія суперсиметрії і займається вже понад 40 років. Абсолютно безуспішно: жодна із запропонованих, розрахованих, передбачених «суперчастіц» цієї теорії ніколи не була знайдена ні в одному експерименті. З відкриттям бозона Хіггса, який теж відмовився показувати навіть найменші ознаки наявності у себе «суперпартнёра», теорія суперсиметрії потрапила в патову ситуацію: і передбачати більше нічого, і успіхи пред'явити неможливо, так як їх немає.
Але немає і визнання провалу. Самі теоретики в приватних бесідах наголошують на особливу «красу» теорії суперсиметрії, як це і зазначив Шифман. Прихильники суперсиметрії впевнені, що ця чисто суб'єктивна краса переважує всі негативні сторони теорії, навіть повна відсутність її результатів. Дивна позиція.
Закони природи не зобов'язані слідувати за нашими мріями і відчуттями краси - як раз навпаки: ми повинні ці закони максимально точно описати. Ще в 30-і роки XX століття, з народженням квантової механіки, фізики виявили, що закони мікросвіту на атомних і субатомних масштабах сильно відрізняються від звичних нам законів природи в нашому макросвіті. У мікросвіті людська логіка вже не працює, а значить, і людські критерії краси там теж не приносять користі. На жаль, теоретичне співтовариство продовжує зберігати мовчання - їм простіше робити вигляд, що все добре і ніякої проблеми немає.
Синхрофазотрон ОІЯД вагою в 36 000 тон і довжиною кола близько 190 м (вид на магніти зверху), введений в дію в 1957 році в м Дубні, СРСР
ЦЕНЗУРА «заборонених тем»
Не тільки фізику частинок, але і всю науку завжди рятувало одна важлива властивість людського розуму: його гнучкість. Вчасно змінити курс так само важливо, як і його правильно вибрати. Скільки було споруджено помилкових теорій в історії науки (взяти хоча б геоцентричну систему світу і теорію «теплорода»), але вони впали під ударами критики і не витримали конкуренції з більш вдалими теоріями. Важливими умовами такої зміни парадигм є відкрита боротьба наукових шкіл, свобода критики «панівними» теорії без побоювань за своє статус-кво, та й просто відсутність заборонених тем.
І в теорії, і в експериментах фізики частинок гнучкість підходів повинна відігравати ключову роль: якщо теорія не працює, треба розробляти нову, якщо нові прискорювачі занадто дорогі, значить, треба модифікувати старі або працювати з космічними частинками, розвивати астрофізику. А якщо нових частинок на нових діапазонах енергії немає, значить, потрібні більш тонкі, але недорогі експерименти на меншій енергії, не з метою відкрити нові частинки, а для уточнення інших властивостей, для роботи на стику наук. Приблизно так вже і відбувається в наукових центрах:
У Німеччині був прийнятий в реалізацію проект рентгенівського лазера на вільних електронах під назвою XFEL, свого роду гібрид мікроскопа з прискорювачем, який від початку спрямований на експерименти в галузі біології та молекулярної хімії. А у нас в Росії вирішили будувати протонний і іонний коллайдер NICA з більш ніж скромною енергією пучків у 11 ГеВ. Коллайдер NICA спочатку націлений не так на відкриття нових частинок, а на дослідження властивостей кварк-глюонної плазми, а також чисто прикладні, нефундаментальние дослідження. В рамках такого підходу поки і розвивається прискорювальна фізика, плани в цьому напрямку є до 2022 року, а там майбутнє покаже, наскільки поточний гнучкий шлях підходить для прогресу в цій галузі науки.
Фото з архіву автора
Чорна діра ЦЕРН
Чорна діра ЦЕРН
Хто і навіщо придумав пекельну історію про Великий адронний коллайдер, в результаті роботи якого «дивні» частинки поглинуть всю Землю
Сучасна прискорювальна фізика (фізика високих енергій) - одна з найвідоміших областей фундаментальної науки. Ця галузь науки вивчає склад найдрібніших цеглинок речовини: елементарних частинок типу електронів і інших, з яких складаються відомі всім зі шкільної програми протони і нейтрони, а з них вже складаються всі тіла. У прагненні «розібрати» все на складові фізика дійшла до масштабів 10-18 метра.
Експерименти з елементарними частинками в області високих енергій вимагають надання частинкам великій швидкості в пучках прискорювача, щоб зіштовхнути їх з нерухомою мішенню, як це і відбувається в звичайному прискорювачі. Або можна зіштовхнути летять частки один з одним в лоб, як в колайдері (від англійського слова collide - «зіштовхувати») - прискорювачі з двома циркулюючими назустріч один одному пучками частинок. Основні методи
вивчення нових частинок мікросвіту побудовані на тому, що бистролетящій елементарні частинки розбивають і, спостерігаючи уламки такого зіткнення, обчислюючи енергію кожного уламка, намагаються зрозуміти: що це було? на що розпалася первинна частка? що утворилося в ході зіткнення?
Всі ці експерименти вимагають створення прискорювачів - спочатку (в 1920-і - 1930-і роки) невеликих, а потім об'ємних, вагою до 36 тисяч тонн металу, як синхрофазотрон в Дубні, запущений в 1957 році (60 метрів в діаметрі, з енергією протонів до 10 гігаелектронвольт (ГеВ). Приблизно з 1960-х років прискорювачі не поміщаються в одній будівлі - їх стали прокладати в тунелях, під землею. Приблизно тоді ж прискорювачі стали будувати не просто інститути, а міжнародні організації: надто дорогими для окремих країн стали ці інструменти фізики високий їх енергій.
Один з таких підземних коллайдеров - SPS (Суперпротонний синхротрон) довжиною в 6,9 км, з енергією протонів до 500 ГеВ, він став основою Міжнародного європейського інституту ЦЕРН / CERN, розташованого на кордоні Франції і Швейцарії, поблизу Женеви. Там в 1983 році при зіткненнях пучка протонів з пучком антипротонів на установках UA1 і UA2 були відкриті калібровані бозони W +, W- і Z ° з некволими масами в 80,4 і 91,2 ГеВ / c² (приблизно стільки важить ядро цілого атома рубідію або техніці з десятків протонів і нейтронів). Ці нововідкриті бозони, хоча і не зустрічаються у вільному стані в навколишньому матерії, дуже важливі для теорії - як частки, що відповідають за слабку взаємодію між усіма іншими частинками. Всі три цих бозона були передбачені в 1968 році трьома теоретиками, які отримали Нобелівську премію ще в 1979 році. А керівники колаборацій UA1 і UA2 Карло Руббіа і Симон ван дер Меєр за відкриття цих частинок були вже в 1984 нагороджені Нобелівською премією (небувало короткий термін між відкриттям і нагородженням). Це відкриття цілком виправдало створення коллайдера SPS - після нього фізики-експериментатори усього світу, цілком природно, були сповнені планів і мрій. Мрії про гігантських прискорювачах і про нові відкритих частинках прямо витали в повітрі. В історичному плані 1983 рік став переломним роком, початком піку прискорювальної фізики.
У тому ж 1983 році в США з'явився відповідь європейському прискорювача: протон-антипротонний коллайдер Tevatron (він першим досяг енергії в 1000 ГеВ або 1 ТеВ - звідси його назва) в майже семикілометровому тунелі. Саме на цьому, сильно вдосконаленому в 1995 році колайдері відкрили t-кварк - останній і найважчий (з масою в 173,1 ГеВ) кварк в рамках Стандартної моделі, що розвивалася з 1950-х років. Все, інших кварків більше немає. Стандартна модель фізики частинок тепер виглядала цілком продуманою, завершеною, з логічними і повними родинами частинок, відкритих і підтверджених експериментом.
ГОНКА НА суперколайдера
Так почалася лебедина пісня прискорювальної фізики: і прискорювачі будувалися, і теорія допрацьовувалася, а потім підтверджувалася, і частинки відкривалися. Відчутним дивом цього буму прискорювальної фізики став величезний за розміром (кільцевий тунель майже 27 км завдовжки) електрон-позитронний колайдер LEP (LargeElectron-Positroncollider), спроектований в 1981 році і побудований до 1989 му в тому ж ЦЕРН. LEP був розібраний в 2001 році, але тунель досі використовується, вже для наступного коллайдера LHC (LargeHadronCollider - Великий адронний коллайдер), або ВАК.
А у амбітних американців народився план на 12 мільярдів доларів з будівництва в напівпустелі Техасу протонного коллайдера-монстра, який отримав прізвисько Desertron (офіційна назва SSC, SuperconductingSuperCollider - Надпровідний суперколлайдер). Тунель довжиною понад 87 км на глибинах близько 100 метрів мав умістити цей коллайдер з надпровідними магнітами для енергій пучків до 20 ТеВ. Американці почали копати тунель і до кінця 1993 року вирили більше 23 км, всі 17 вертикальних шахт, а також зібрали більше половини дорогих магнітів - більше 2 мільярдів доларів вже було витрачено, коли проект зарубали в Конгресі США.
В СРСР в тому ж 1983 замахнулися на менший конкуруючий проект під назвою УНК (прискорювального-накопичувальний комплекс) для Інституту фізики високих енергій (ІФВЕ). Цей протонний коллайдер з енергією пучка до 3 ТеВ повинен був розташовуватися в тунелі довжиною 21 км (на глибинах від 20 до 60 метрів) біля міста Протвино під Москвою. Тунель до 1994 року встигли викопати цілком. На більше грошей не вистачило, проект закрили, а тунель досі в порядку: сухий, чистий ... і порожній. Для чого його застосувати, ніхто до цих пір так і не придумав. Добре, що в СРСР не встигли наробити дорогих магнітів до замороженого проекту, як в США.
Фінансовий тягар настало на горло лебединою пісні прискорювальної фізики: обидва проекти, і у нас, і в США, зарізали на півдорозі. І якщо в Росії ще можна пояснити це економічними труднощами, то в США подібні доводи точно не працюють. Справа в тому, що успіх такого величезного проекту - тобто можливе відкриття нових частинок - був надзвичайно сумнівний, а витрати на будівництво зашкалювали.
Схема будується в м Дубні прискорювального комплексу НІКА (NICA) з колайдером розміром близько 500 м
ПРОКЛЯТТЯ ФІЗИКИ елементарних частинок
На ряді проблем, майже одночасно звалилися на ускорительную фізику, треба зупинитися докладніше:
1. Грандіозність планів, розмірів прискорювачів, витрат на них. Складність проектування таких колосальних систем (тим більше з міжнародною командою).
2. Тривалість часу планування, узгодження планів між декількома країнами й інститутами, споруди та налагодження прискорювача, а потім затягнути очікування результатів. Навіть коли прискорювач зданий і налагоджений, запущені самі експерименти, вони можуть тривати роками. І дані експериментів можуть оброблятися потім теж роками.
3. Розмитість результатів і заслуг в експериментах по величезним міжнародним колективам, які працюють на експериментальних установках. Внесок кожного окремого вченого в колаборації з 300-400 чоловік надзвичайно важко оцінити. Ближче до 2010 року кількість авторів в публікаціях стало досягати 3000, а пізніше навіть 3600 чоловік. У кого-то внесок в конкретну статтю значний, а у кого-то просто мізерний.
Стороння людина, яка не знає внутрішньої кухні даної колаборації, ніколи й не здогадається, хто вніс важливий внесок в чергову наукову статтю з довгоочікуваними результатами експерименту. Вся справа в тому, що в заголовках таких статей строго за алфавітом вказані всі (абсолютно всі) працюють в колаборації вчені, навіть якщо вони не рядка не написали в даній статті. Звичайно, це справедливо: внесок більшості з них є, але він не в рядках статті, а в розробці детекторів цієї експериментальної установки, в їх створенні і нудною налагодження, в нічних чергуваннях під час експерименту, в гнітюче нудною перевірки та обробки даних, так багато в чому ... Але виглядає цей список сотень авторів на кілька сторінок дуже дивно. «Братська могила» - так жартома називають цей список, і не тільки російські, ця похмура алегорія перекладається на всі мови.
До речі, про «братських могилах»: в цей список потрапляли невідомі науці «поручика Кіже». Я сам, працюючи в ЦЕРН, зіткнувся зі смішним випадком зі списком авторів з приблизно 500 вчених, які працювали в нашій колаборації DELPHIна колайдері LEP. Одного разу, восени 2000 року, я уважно переглядав цей список в одній важливій статті. Уже знайшовши себе там (TyapkinP.), Дивився далі, дізнавався в списку прізвища своїх друзів і раптово наткнувся на персонажа на ім'я T. Pavel. Вирішивши, що це слов'янин, я став по цифровій посиланням шукати місце роботи цього вченого. На мій подив, працював цей персонаж там же, де і я: в Лундському університеті. Тут я раптово зрозумів: хтось просто прийняв моє ім'я за прізвище і вписав мене по другому разу. Я негайно подзвонив до редколегії, пояснив ситуацію, запевнив їх, що ніякої T. Pavelв Лундському університеті не працює, там є тільки PavelTyapkin. Вони подякували і обіцяли прибрати зайвого «автора». Але і така стаття колаборації DELPHIвишла з подвійним згадкою моїх імені та прізвища в «братській могилі». Я знову подзвонив до редколегії з претензією, на що мені сказали: «Ми просто не встигли прибрати цю помилку».
4. І сама прихована проблема: вантаж фінансової та публічної відповідальності адміністраторів науки, які приймають рішення про будівництво прискорювачів ціною в мільярди євро і спорудженні на них експериментальних установок ціною до мільярда євро, з тисячами вчених, протягом десятків років працюють на цих установках.
Рано чи пізно приходить час оголошувати про результати. Ось тоді тиск відповідальності стає просто нестерпним, а мовчання непристойним. Особливо якщо помітних результатів толком немає. Це не вина адміністраторів і не вина вчених - може, просто в цьому діапазоні енергій, де працював прискорювач, нових частинок немає, тому що так влаштована природа.
Вчені люблять говорити: негативний результат теж результат, але спробуйте пояснити це обивателю або уряду, який дав величезні гроші багато років тому! Мовляв, ми побудували за 6-7 мільярдів прискорювач і «всього» за 2 мільярди експериментальні установки на ньому, витратили на електроенергію і зарплату ще 1 мільярд за ці 5-10 років - і де результат?
Числа в цьому міркуванні не взяті зі стелі, це приблизна вартість проекту LHC / БАК - Великого адронного коллайдера в ЦЕРН з пучками по 7 ТеВ, реалізованого до 2009 року і не відкрив нічого до 2012-го. Проект LHC вигідно відрізнявся тим, що був побудований в тому ж самому тунелі, де був коллайдер LEP. Уявімо собі, що і після 2012 року від творців LHC був би такий же «недорезультат»: ми поки не відкрили ніяких частинок, тому що ... їх там немає.
Чи дадуть вам при такому розкладі ще раз 10 мільярдів на наступні ... дцять років? Ну щоб ви і в наступному діапазоні енергій не знайшли жодної частки? Так, виявляється, влаштована природа, але заздалегідь в цьому ніхто не був впевнений! Я не жартую про таку можливість: з 2000-х серед фізиків бродила так звана концепція Великої пустелі, по-англійськи - Desert. Раптово прізвисько не побудованого в США суперколайдера Desertron виявляється знущально точним. А що якщо після W + W- Z ° бозонів вище по енергії від 10 + 12 (Tevatronі БАК) до 10 + 25 еВ ніяких частинок просто немає? Що якщо там дійсно простягається «велика пустеля» в сенсі частинок?
Таке ось цілком можливе прокляття фізики елементарних частинок: ну немає просто більш важких частинок в нових високих діапазонах енергій, хоч тисячі років їх там шукай на різних прискорювачах. В цьому ніхто не винен, але ж прикро: чому тоді займеться вся прискорювальна фізика, багато тисяч амбітних фахівців?
Галюциногенні «ВІДКРИТТЯ»
Ось тут і з'являється у деяких адміністраторів від науки бажання видати на-гора хоч якийсь результат. Натягнути, підправити і зобразити, що хоча б щось відкрили. Найбільш вражаючий приклад - це офіційна заява 2000 року керівництва ЦЕРН і колаборації NA49 (працювала на SPS) про нібито «переконливих доказів ознак існування нового стану речовини - кварк-глюонної плазми»!
Справжня причина гучної заяви була за океаном: у цей час в США вже готувався до фізичного пуску більш потужний іонний коллайдер RHIC, на тлі якого європейський «дідок» SPS з 1980-х років, навіть вдосконалений для прискорення іонів, був уже минає епохою. Треба було виправдати його модернізацію і всю 11-річну роботу колаборації NA49 на однойменній експериментальній установці, прокричати на весь світ про «переконливих доказів ознак чогось нового», незважаючи на те, що не тільки переконливих, але і просто доказів не було.
Найнеприємніше в тому, що керівництво NA49 зовсім поставило до відома про це нібито відкритті своїх підлеглих, простих вчених з NA49. Тим вранці в ЦЕРН вони з подивом шарахалися від вчених інших експериментальних груп, які з азартом запитували колег з NA49: «Ого! Ну і що ви відкрили у себе на NA49? »Відповіді в основному звучали так:« Ми? Відкрили? Де, на нашій установці NA49? Та ніби нічого ... А про що взагалі мова-то? »Вони зовсім не розуміли, як можна щось раптом« відкрити »на їх NA49 потайки - чесно кажучи, вони і виглядали зацьковано, для них ці новини і розпитування були як удар мішком по голові. До обіду прийшло розуміння, що їх керівництво просто видало бажане за дійсне, чи не обговоривши з колективом, фактично підставив його. До вечора вчені з NA49 вже більш-менш освоїлися і могли мляво жартами на підколки колег про «переконливих доказів ознак існування». Але осад, як то кажуть, залишився ...
Ці факти не прийнято виносити з «хати» фізиків, де теж є свої таємниці і бажання зберегти «честь мундира». Оскільки я з початку 2005 року не працюю в цій сфері, то можу розповісти і про ось таких «широко відомих у вузьких колах» неприємні явища. Це приклад презентації відсутніх результатів.
А є речі куди гірше: чорний піар, залякування далекого від науки населення нереально безглуздими теоріями про жахливий кінець світу, який нібито міг викликати великий і могутній LHC / БАК - Великий адронний коллайдер! Про цю історію чули практично всі, але мало хто зрозумів всю глибину падіння ...
ЯК ЦЕРН опустився до рівня РЕН ТВ
У 2001 році теоретики в пошуку нового і незвіданого написали, що в рамках їх теорії при високих енергіях зіткнень частинок в LHC / ВАК можуть утворитися нові складові «дивні» частинки під назвою «стрейнджлет» (strangelet по-англійськи). Нібито вони можуть і не розпастися в мільйонні частки секунди (як це зазвичай буває з важкими частинками), а почати притягати до себе інші частинки, передавати їм свою «дивина» і засмоктувати до себе нові і нові частинки. З стінок труби, потім з опор, потім зі стін тунелю, потім ... роздулися «стрейнджлет» наберуть таку масу, що проваляться крізь скельний грунт і вже в центрі Землі будуть рости і рости ... поки не поглинуть всю Землю. Жах та й годі.
Ця «теорія» потрапила на вентилятор тележурналістики, і полетіла звістка по всіх каналах: «вчені в ЦЕРН вже майже побудували свій пекельний БАК, який скоро знищить нашу планету»; «Не дамо божевільним ученим знищити колиска людства!».
У ЦЕРН до цього ставилися зі стриманим (і не дуже) гумором, але маразм ситуації потихеньку наростав, навіть серед учених з'явилися окремі індивідууми, боязко запитують друзів-теоретиків в приватній обстановці: «А стрейнджлет-то - вони, взагалі, є? Вони насправді все до себе притягують? »
На радість любителям пожартувати і подібним індивідуумам в головній аудиторії була оголошена лекція одного з провідних теоретиків ЦЕРН Альваро де Рухула з назвою типу: «Чи дійсно БАК знищить Землю і що нам з цим робити?» Назва обіцяло недитяча розвага, і я вирішив піти . Також вирішила і половина з тисяч співробітників ЦЕРН - в аудиторії яблуку ніде було впасти.
Альваро де Рухула почав з порівняння кращих прискорювачів і майбутнього БАК з космічними частинками. Іноді з космосу на Землю прилітають частинки з величезною енергією 10 + 20 МеВ (еВ). З енергією, якої частки ВАК з енергією близько 10 + 13 еВ можуть тільки заздрити. Доповідач зосередився на тому, як багато таких частинок потрапляє в Землю за рік - викликаючи величезні (площею в десятки квадратних кілометрів) зливи вторинних частинок в атмосфері. Таких влучень не менш сотні в рік. Очевидно одне: зіткнення таких часток не з атмосферою, а з твердої мішенню (грунтом, скелею) тягне народження більш важких частинок і, можливо, тих же «страпелек», як і в випадку з лобовим зіткненням частинок в БАК (при менших енергіях).
Чорна діра ЦЕРН
Чорна діра ЦЕРН
Хто і навіщо придумав пекельну історію про Великий адронний коллайдер, в результаті роботи якого «дивні» частинки поглинуть всю Землю
Сучасна прискорювальна фізика (фізика високих енергій) - одна з найвідоміших областей фундаментальної науки. Ця галузь науки вивчає склад найдрібніших цеглинок речовини: елементарних частинок типу електронів і інших, з яких складаються відомі всім зі шкільної програми протони і нейтрони, а з них вже складаються всі тіла. У прагненні «розібрати» все на складові фізика дійшла до масштабів 10-18 метра.
Експерименти з елементарними частинками в області високих енергій вимагають надання частинкам великій швидкості в пучках прискорювача, щоб зіштовхнути їх з нерухомою мішенню, як це і відбувається в звичайному прискорювачі. Або можна зіштовхнути летять частки один з одним в лоб, як в колайдері (від англійського слова collide - «зіштовхувати») - прискорювачі з двома циркулюючими назустріч один одному пучками частинок. Основні методи
вивчення нових частинок мікросвіту побудовані на тому, що бистролетящій елементарні частинки розбивають і, спостерігаючи уламки такого зіткнення, обчислюючи енергію кожного уламка, намагаються зрозуміти: що це було? на що розпалася первинна частка? що утворилося в ході зіткнення?
Всі ці експерименти вимагають створення прискорювачів - спочатку (в 1920-і - 1930-і роки) невеликих, а потім об'ємних, вагою до 36 тисяч тонн металу, як синхрофазотрон в Дубні, запущений в 1957 році (60 метрів в діаметрі, з енергією протонів до 10 гігаелектронвольт (ГеВ). Приблизно з 1960-х років прискорювачі не поміщаються в одній будівлі - їх стали прокладати в тунелях, під землею. Приблизно тоді ж прискорювачі стали будувати не просто інститути, а міжнародні організації: надто дорогими для окремих країн стали ці інструменти фізики високий їх енергій.
Один з таких підземних коллайдеров - SPS (Суперпротонний синхротрон) довжиною в 6,9 км, з енергією протонів до 500 ГеВ, він став основою Міжнародного європейського інституту ЦЕРН / CERN, розташованого на кордоні Франції і Швейцарії, поблизу Женеви. Там в 1983 році при зіткненнях пучка протонів з пучком антипротонів на установках UA1 і UA2 були відкриті калібровані бозони W +, W- і Z ° з некволими масами в 80,4 і 91,2 ГеВ / c² (приблизно стільки важить ядро цілого атома рубідію або техніці з десятків протонів і нейтронів). Ці нововідкриті бозони, хоча і не зустрічаються у вільному стані в навколишньому матерії, дуже важливі для теорії - як частки, що відповідають за слабку взаємодію між усіма іншими частинками. Всі три цих бозона були передбачені в 1968 році трьома теоретиками, які отримали Нобелівську премію ще в 1979 році. А керівники колаборацій UA1 і UA2 Карло Руббіа і Симон ван дер Меєр за відкриття цих частинок були вже в 1984 нагороджені Нобелівською премією (небувало короткий термін між відкриттям і нагородженням). Це відкриття цілком виправдало створення коллайдера SPS - після нього фізики-експериментатори усього світу, цілком природно, були сповнені планів і мрій. Мрії про гігантських прискорювачах і про нові відкритих частинках прямо витали в повітрі. В історичному плані 1983 рік став переломним роком, початком піку прискорювальної фізики.
У тому ж 1983 році в США з'явився відповідь європейському прискорювача: протон-антипротонний коллайдер Tevatron (він першим досяг енергії в 1000 ГеВ або 1 ТеВ - звідси його назва) в майже семикілометровому тунелі. Саме на цьому, сильно вдосконаленому в 1995 році колайдері відкрили t-кварк - останній і найважчий (з масою в 173,1 ГеВ) кварк в рамках Стандартної моделі, що розвивалася з 1950-х років. Все, інших кварків більше немає. Стандартна модель фізики частинок тепер виглядала цілком продуманою, завершеною, з логічними і повними родинами частинок, відкритих і підтверджених експериментом.
ГОНКА НА суперколайдера
Так почалася лебедина пісня прискорювальної фізики: і прискорювачі будувалися, і теорія допрацьовувалася, а потім підтверджувалася, і частинки відкривалися. Відчутним дивом цього буму прискорювальної фізики став величезний за розміром (кільцевий тунель майже 27 км завдовжки) електрон-позитронний колайдер LEP (LargeElectron-Positroncollider), спроектований в 1981 році і побудований до 1989 му в тому ж ЦЕРН. LEP був розібраний в 2001 році, але тунель досі використовується, вже для наступного коллайдера LHC (LargeHadronCollider - Великий адронний коллайдер), або ВАК.
А у амбітних американців народився план на 12 мільярдів доларів з будівництва в напівпустелі Техасу протонного коллайдера-монстра, який отримав прізвисько Desertron (офіційна назва SSC, SuperconductingSuperCollider - Надпровідний суперколлайдер). Тунель довжиною понад 87 км на глибинах близько 100 метрів мав умістити цей коллайдер з надпровідними магнітами для енергій пучків до 20 ТеВ. Американці почали копати тунель і до кінця 1993 року вирили більше 23 км, всі 17 вертикальних шахт, а також зібрали більше половини дорогих магнітів - більше 2 мільярдів доларів вже було витрачено, коли проект зарубали в Конгресі США.
В СРСР в тому ж 1983 замахнулися на менший конкуруючий проект під назвою УНК (прискорювального-накопичувальний комплекс) для Інституту фізики високих енергій (ІФВЕ). Цей протонний коллайдер з енергією пучка до 3 ТеВ повинен був розташовуватися в тунелі довжиною 21 км (на глибинах від 20 до 60 метрів) біля міста Протвино під Москвою. Тунель до 1994 року встигли викопати цілком. На більше грошей не вистачило, проект закрили, а тунель досі в порядку: сухий, чистий ... і порожній. Для чого його застосувати, ніхто до цих пір так і не придумав. Добре, що в СРСР не встигли наробити дорогих магнітів до замороженого проекту, як в США.
Фінансовий тягар настало на горло лебединою пісні прискорювальної фізики: обидва проекти, і у нас, і в США, зарізали на півдорозі. І якщо в Росії ще можна пояснити це економічними труднощами, то в США подібні доводи точно не працюють. Справа в тому, що успіх такого величезного проекту - тобто можливе відкриття нових частинок - був надзвичайно сумнівний, а витрати на будівництво зашкалювали.
Схема будується в м Дубні прискорювального комплексу НІКА (NICA) з колайдером розміром близько 500 м
ПРОКЛЯТТЯ ФІЗИКИ елементарних частинок
На ряді проблем, майже одночасно звалилися на ускорительную фізику, треба зупинитися докладніше:
1. Грандіозність планів, розмірів прискорювачів, витрат на них. Складність проектування таких колосальних систем (тим більше з міжнародною командою).
2. Тривалість часу планування, узгодження планів між декількома країнами й інститутами, споруди та налагодження прискорювача, а потім затягнути очікування результатів. Навіть коли прискорювач зданий і налагоджений, запущені самі експерименти, вони можуть тривати роками. І дані експериментів можуть оброблятися потім теж роками.
3. Розмитість результатів і заслуг в експериментах по величезним міжнародним колективам, які працюють на експериментальних установках. Внесок кожного окремого вченого в колаборації з 300-400 чоловік надзвичайно важко оцінити. Ближче до 2010 року кількість авторів в публікаціях стало досягати 3000, а пізніше навіть 3600 чоловік. У кого-то внесок в конкретну статтю значний, а у кого-то просто мізерний.
Стороння людина, яка не знає внутрішньої кухні даної колаборації, ніколи й не здогадається, хто вніс важливий внесок в чергову наукову статтю з довгоочікуваними результатами експерименту. Вся справа в тому, що в заголовках таких статей строго за алфавітом вказані всі (абсолютно всі) працюють в колаборації вчені, навіть якщо вони не рядка не написали в даній статті. Звичайно, це справедливо: внесок більшості з них є, але він не в рядках статті, а в розробці детекторів цієї експериментальної установки, в їх створенні і нудною налагодження, в нічних чергуваннях під час експерименту, в гнітюче нудною перевірки та обробки даних, так багато в чому ... Але виглядає цей список сотень авторів на кілька сторінок дуже дивно. «Братська могила» - так жартома називають цей список, і не тільки російські, ця похмура алегорія перекладається на всі мови.
До речі, про «братських могилах»: в цей список потрапляли невідомі науці «поручика Кіже». Я сам, працюючи в ЦЕРН, зіткнувся зі смішним випадком зі списком авторів з приблизно 500 вчених, які працювали в нашій колаборації DELPHIна колайдері LEP. Одного разу, восени 2000 року, я уважно переглядав цей список в одній важливій статті. Уже знайшовши себе там (TyapkinP.), Дивився далі, дізнавався в списку прізвища своїх друзів і раптово наткнувся на персонажа на ім'я T. Pavel. Вирішивши, що це слов'янин, я став по цифровій посиланням шукати місце роботи цього вченого. На мій подив, працював цей персонаж там же, де і я: в Лундському університеті. Тут я раптово зрозумів: хтось просто прийняв моє ім'я за прізвище і вписав мене по другому разу. Я негайно подзвонив до редколегії, пояснив ситуацію, запевнив їх, що ніякої T. Pavelв Лундському університеті не працює, там є тільки PavelTyapkin. Вони подякували і обіцяли прибрати зайвого «автора». Але і така стаття колаборації DELPHIвишла з подвійним згадкою моїх імені та прізвища в «братській могилі». Я знову подзвонив до редколегії з претензією, на що мені сказали: «Ми просто не встигли прибрати цю помилку».
4. І сама прихована проблема: вантаж фінансової та публічної відповідальності адміністраторів науки, які приймають рішення про будівництво прискорювачів ціною в мільярди євро і спорудженні на них експериментальних установок ціною до мільярда євро, з тисячами вчених, протягом десятків років працюють на цих установках.
Рано чи пізно приходить час оголошувати про результати. Ось тоді тиск відповідальності стає просто нестерпним, а мовчання непристойним. Особливо якщо помітних результатів толком немає. Це не вина адміністраторів і не вина вчених - може, просто в цьому діапазоні енергій, де працював прискорювач, нових частинок немає, тому що так влаштована природа.
Вчені люблять говорити: негативний результат теж результат, але спробуйте пояснити це обивателю або уряду, який дав величезні гроші багато років тому! Мовляв, ми побудували за 6-7 мільярдів прискорювач і «всього» за 2 мільярди експериментальні установки на ньому, витратили на електроенергію і зарплату ще 1 мільярд за ці 5-10 років - і де результат?
Числа в цьому міркуванні не взяті зі стелі, це приблизна вартість проекту LHC / БАК - Великого адронного коллайдера в ЦЕРН з пучками по 7 ТеВ, реалізованого до 2009 року і не відкрив нічого до 2012-го. Проект LHC вигідно відрізнявся тим, що був побудований в тому ж самому тунелі, де був коллайдер LEP. Уявімо собі, що і після 2012 року від творців LHC був би такий же «недорезультат»: ми поки не відкрили ніяких частинок, тому що ... їх там немає.
Чи дадуть вам при такому розкладі ще раз 10 мільярдів на наступні ... дцять років? Ну щоб ви і в наступному діапазоні енергій не знайшли жодної частки? Так, виявляється, влаштована природа, але заздалегідь в цьому ніхто не був впевнений! Я не жартую про таку можливість: з 2000-х серед фізиків бродила так звана концепція Великої пустелі, по-англійськи - Desert. Раптово прізвисько не побудованого в США суперколайдера Desertron виявляється знущально точним. А що якщо після W + W- Z ° бозонів вище по енергії від 10 + 12 (Tevatronі БАК) до 10 + 25 еВ ніяких частинок просто немає? Що якщо там дійсно простягається «велика пустеля» в сенсі частинок?
Таке ось цілком можливе прокляття фізики елементарних частинок: ну немає просто більш важких частинок в нових високих діапазонах енергій, хоч тисячі років їх там шукай на різних прискорювачах. В цьому ніхто не винен, але ж прикро: чому тоді займеться вся прискорювальна фізика, багато тисяч амбітних фахівців?
Галюциногенні «ВІДКРИТТЯ»
Ось тут і з'являється у деяких адміністраторів від науки бажання видати на-гора хоч якийсь результат. Натягнути, підправити і зобразити, що хоча б щось відкрили. Найбільш вражаючий приклад - це офіційна заява 2000 року керівництва ЦЕРН і колаборації NA49 (працювала на SPS) про нібито «переконливих доказів ознак існування нового стану речовини - кварк-глюонної плазми»!
Справжня причина гучної заяви була за океаном: у цей час в США вже готувався до фізичного пуску більш потужний іонний коллайдер RHIC, на тлі якого європейський «дідок» SPS з 1980-х років, навіть вдосконалений для прискорення іонів, був уже минає епохою. Треба було виправдати його модернізацію і всю 11-річну роботу колаборації NA49 на однойменній експериментальній установці, прокричати на весь світ про «переконливих доказів ознак чогось нового», незважаючи на те, що не тільки переконливих, але і просто доказів не було.
Найнеприємніше в тому, що керівництво NA49 зовсім поставило до відома про це нібито відкритті своїх підлеглих, простих вчених з NA49. Тим вранці в ЦЕРН вони з подивом шарахалися від вчених інших експериментальних груп, які з азартом запитували колег з NA49: «Ого! Ну і що ви відкрили у себе на NA49? »Відповіді в основному звучали так:« Ми? Відкрили? Де, на нашій установці NA49? Та ніби нічого ... А про що взагалі мова-то? »Вони зовсім не розуміли, як можна щось раптом« відкрити »на їх NA49 потайки - чесно кажучи, вони і виглядали зацьковано, для них ці новини і розпитування були як удар мішком по голові. До обіду прийшло розуміння, що їх керівництво просто видало бажане за дійсне, чи не обговоривши з колективом, фактично підставив його. До вечора вчені з NA49 вже більш-менш освоїлися і могли мляво жартами на підколки колег про «переконливих доказів ознак існування». Але осад, як то кажуть, залишився ...
Ці факти не прийнято виносити з «хати» фізиків, де теж є свої таємниці і бажання зберегти «честь мундира». Оскільки я з початку 2005 року не працюю в цій сфері, то можу розповісти і про ось таких «широко відомих у вузьких колах» неприємні явища. Це приклад презентації відсутніх результатів.
А є речі куди гірше: чорний піар, залякування далекого від науки населення нереально безглуздими теоріями про жахливий кінець світу, який нібито міг викликати великий і могутній LHC / БАК - Великий адронний коллайдер! Про цю історію чули практично всі, але мало хто зрозумів всю глибину падіння ...
ЯК ЦЕРН опустився до рівня РЕН ТВ
У 2001 році теоретики в пошуку нового і незвіданого написали, що в рамках їх теорії при високих енергіях зіткнень частинок в LHC / ВАК можуть утворитися нові складові «дивні» частинки під назвою «стрейнджлет» (strangelet по-англійськи). Нібито вони можуть і не розпастися в мільйонні частки секунди (як це зазвичай буває з важкими частинками), а почати притягати до себе інші частинки, передавати їм свою «дивина» і засмоктувати до себе нові і нові частинки. З стінок труби, потім з опор, потім зі стін тунелю, потім ... роздулися «стрейнджлет» наберуть таку масу, що проваляться крізь скельний грунт і вже в центрі Землі будуть рости і рости ... поки не поглинуть всю Землю. Жах та й годі.
Ця «теорія» потрапила на вентилятор тележурналістики, і полетіла звістка по всіх каналах: «вчені в ЦЕРН вже майже побудували свій пекельний БАК, який скоро знищить нашу планету»; «Не дамо божевільним ученим знищити колиска людства!».
У ЦЕРН до цього ставилися зі стриманим (і не дуже) гумором, але маразм ситуації потихеньку наростав, навіть серед учених з'явилися окремі індивідууми, боязко запитують друзів-теоретиків в приватній обстановці: «А стрейнджлет-то - вони, взагалі, є? Вони насправді все до себе притягують? »
На радість любителям пожартувати і подібним індивідуумам в головній аудиторії була оголошена лекція одного з провідних теоретиків ЦЕРН Альваро де Рухула з назвою типу: «Чи дійсно БАК знищить Землю і що нам з цим робити?» Назва обіцяло недитяча розвага, і я вирішив піти . Також вирішила і половина з тисяч співробітників ЦЕРН - в аудиторії яблуку ніде було впасти.
Альваро де Рухула почав з порівняння кращих прискорювачів і майбутнього БАК з космічними частинками. Іноді з космосу на Землю прилітають частинки з величезною енергією 10 + 20 МеВ (еВ). З енергією, якої частки ВАК з енергією близько 10 + 13 еВ можуть тільки заздрити. Доповідач зосередився на тому, як багато таких частинок потрапляє в Землю за рік - викликаючи величезні (площею в десятки квадратних кілометрів) зливи вторинних частинок в атмосфері. Таких влучень не менш сотні в рік. Очевидно одне: зіткнення таких часток не з атмосферою, а з твердої мішенню (грунтом, скелею) тягне народження більш важких частинок і, можливо, тих же «страпелек», як і в випадку з лобовим зіткненням частинок в БАК (при менших енергіях).
Чорна діра ЦЕРН
Чорна діра ЦЕРН
Хто і навіщо придумав пекельну історію про Великий адронний коллайдер, в результаті роботи якого «дивні» частинки поглинуть всю Землю
Сучасна прискорювальна фізика (фізика високих енергій) - одна з найвідоміших областей фундаментальної науки. Ця галузь науки вивчає склад найдрібніших цеглинок речовини: елементарних частинок типу електронів і інших, з яких складаються відомі всім зі шкільної програми протони і нейтрони, а з них вже складаються всі тіла. У прагненні «розібрати» все на складові фізика дійшла до масштабів 10-18 метра.
Експерименти з елементарними частинками в області високих енергій вимагають надання частинкам великій швидкості в пучках прискорювача, щоб зіштовхнути їх з нерухомою мішенню, як це і відбувається в звичайному прискорювачі. Або можна зіштовхнути летять частки один з одним в лоб, як в колайдері (від англійського слова collide - «зіштовхувати») - прискорювачі з двома циркулюючими назустріч один одному пучками частинок. Основні методи
вивчення нових частинок мікросвіту побудовані на тому, що бистролетящій елементарні частинки розбивають і, спостерігаючи уламки такого зіткнення, обчислюючи енергію кожного уламка, намагаються зрозуміти: що це було? на що розпалася первинна частка? що утворилося в ході зіткнення?
Всі ці експерименти вимагають створення прискорювачів - спочатку (в 1920-і - 1930-і роки) невеликих, а потім об'ємних, вагою до 36 тисяч тонн металу, як синхрофазотрон в Дубні, запущений в 1957 році (60 метрів в діаметрі, з енергією протонів до 10 гігаелектронвольт (ГеВ). Приблизно з 1960-х років прискорювачі не поміщаються в одній будівлі - їх стали прокладати в тунелях, під землею. Приблизно тоді ж прискорювачі стали будувати не просто інститути, а міжнародні організації: надто дорогими для окремих країн стали ці інструменти фізики високий їх енергій.
Один з таких підземних коллайдеров - SPS (Суперпротонний синхротрон) довжиною в 6,9 км, з енергією протонів до 500 ГеВ, він став основою Міжнародного європейського інституту ЦЕРН / CERN, розташованого на кордоні Франції і Швейцарії, поблизу Женеви. Там в 1983 році при зіткненнях пучка протонів з пучком антипротонів на установках UA1 і UA2 були відкриті калібровані бозони W +, W- і Z ° з некволими масами в 80,4 і 91,2 ГеВ / c² (приблизно стільки важить ядро цілого атома рубідію або техніці з десятків протонів і нейтронів). Ці нововідкриті бозони, хоча і не зустрічаються у вільному стані в навколишньому матерії, дуже важливі для теорії - як частки, що відповідають за слабку взаємодію між усіма іншими частинками. Всі три цих бозона були передбачені в 1968 році трьома теоретиками, які отримали Нобелівську премію ще в 1979 році. А керівники колаборацій UA1 і UA2 Карло Руббіа і Симон ван дер Меєр за відкриття цих частинок були вже в 1984 нагороджені Нобелівською премією (небувало короткий термін між відкриттям і нагородженням). Це відкриття цілком виправдало створення коллайдера SPS - після нього фізики-експериментатори усього світу, цілком природно, були сповнені планів і мрій. Мрії про гігантських прискорювачах і про нові відкритих частинках прямо витали в повітрі. В історичному плані 1983 рік став переломним роком, початком піку прискорювальної фізики.
У тому ж 1983 році в США з'явився відповідь європейському прискорювача: протон-антипротонний коллайдер Tevatron (він першим досяг енергії в 1000 ГеВ або 1 ТеВ - звідси його назва) в майже семикілометровому тунелі. Саме на цьому, сильно вдосконаленому в 1995 році колайдері відкрили t-кварк - останній і найважчий (з масою в 173,1 ГеВ) кварк в рамках Стандартної моделі, що розвивалася з 1950-х років. Все, інших кварків більше немає. Стандартна модель фізики частинок тепер виглядала цілком продуманою, завершеною, з логічними і повними родинами частинок, відкритих і підтверджених експериментом.
ГОНКА НА суперколайдера
Так почалася лебедина пісня прискорювальної фізики: і прискорювачі будувалися, і теорія допрацьовувалася, а потім підтверджувалася, і частинки відкривалися. Відчутним дивом цього буму прискорювальної фізики став величезний за розміром (кільцевий тунель майже 27 км завдовжки) електрон-позитронний колайдер LEP (LargeElectron-Positroncollider), спроектований в 1981 році і побудований до 1989 му в тому ж ЦЕРН. LEP був розібраний в 2001 році, але тунель досі використовується, вже для наступного коллайдера LHC (LargeHadronCollider - Великий адронний коллайдер), або ВАК.
А у амбітних американців народився план на 12 мільярдів доларів з будівництва в напівпустелі Техасу протонного коллайдера-монстра, який отримав прізвисько Desertron (офіційна назва SSC, SuperconductingSuperCollider - Надпровідний суперколлайдер). Тунель довжиною понад 87 км на глибинах близько 100 метрів мав умістити цей коллайдер з надпровідними магнітами для енергій пучків до 20 ТеВ. Американці почали копати тунель і до кінця 1993 року вирили більше 23 км, всі 17 вертикальних шахт, а також зібрали більше половини дорогих магнітів - більше 2 мільярдів доларів вже було витрачено, коли проект зарубали в Конгресі США.
В СРСР в тому ж 1983 замахнулися на менший конкуруючий проект під назвою УНК (прискорювального-накопичувальний комплекс) для Інституту фізики високих енергій (ІФВЕ). Цей протонний коллайдер з енергією пучка до 3 ТеВ повинен був розташовуватися в тунелі довжиною 21 км (на глибинах від 20 до 60 метрів) біля міста Протвино під Москвою. Тунель до 1994 року встигли викопати цілком. На більше грошей не вистачило, проект закрили, а тунель досі в порядку: сухий, чистий ... і порожній. Для чого його застосувати, ніхто до цих пір так і не придумав. Добре, що в СРСР не встигли наробити дорогих магнітів до замороженого проекту, як в США.
Фінансовий тягар настало на горло лебединою пісні прискорювальної фізики: обидва проекти, і у нас, і в США, зарізали на півдорозі. І якщо в Росії ще можна пояснити це економічними труднощами, то в США подібні доводи точно не працюють. Справа в тому, що успіх такого величезного проекту - тобто можливе відкриття нових частинок - був надзвичайно сумнівний, а витрати на будівництво зашкалювали.
Схема будується в м Дубні прискорювального комплексу НІКА (NICA) з колайдером розміром близько 500 м
ПРОКЛЯТТЯ ФІЗИКИ елементарних частинок
На ряді проблем, майже одночасно звалилися на ускорительную фізику, треба зупинитися докладніше:
1. Грандіозність планів, розмірів прискорювачів, витрат на них. Складність проектування таких колосальних систем (тим більше з міжнародною командою).
2. Тривалість часу планування, узгодження планів між декількома країнами й інститутами, споруди та налагодження прискорювача, а потім затягнути очікування результатів. Навіть коли прискорювач зданий і налагоджений, запущені самі експерименти, вони можуть тривати роками. І дані експериментів можуть оброблятися потім теж роками.
3. Розмитість результатів і заслуг в експериментах по величезним міжнародним колективам, які працюють на експериментальних установках. Внесок кожного окремого вченого в колаборації з 300-400 чоловік надзвичайно важко оцінити. Ближче до 2010 року кількість авторів в публікаціях стало досягати 3000, а пізніше навіть 3600 чоловік. У кого-то внесок в конкретну статтю значний, а у кого-то просто мізерний.
Стороння людина, яка не знає внутрішньої кухні даної колаборації, ніколи й не здогадається, хто вніс важливий внесок в чергову наукову статтю з довгоочікуваними результатами експерименту. Вся справа в тому, що в заголовках таких статей строго за алфавітом вказані всі (абсолютно всі) працюють в колаборації вчені, навіть якщо вони не рядка не написали в даній статті. Звичайно, це справедливо: внесок більшості з них є, але він не в рядках статті, а в розробці детекторів цієї експериментальної установки, в їх створенні і нудною налагодження, в нічних чергуваннях під час експерименту, в гнітюче нудною перевірки та обробки даних, так багато в чому ... Але виглядає цей список сотень авторів на кілька сторінок дуже дивно. «Братська могила» - так жартома називають цей список, і не тільки російські, ця похмура алегорія перекладається на всі мови.
До речі, про «братських могилах»: в цей список потрапляли невідомі науці «поручика Кіже». Я сам, працюючи в ЦЕРН, зіткнувся зі смішним випадком зі списком авторів з приблизно 500 вчених, які працювали в нашій колаборації DELPHIна колайдері LEP. Одного разу, восени 2000 року, я уважно переглядав цей список в одній важливій статті. Уже знайшовши себе там (TyapkinP.), Дивився далі, дізнавався в списку прізвища своїх друзів і раптово наткнувся на персонажа на ім'я T. Pavel. Вирішивши, що це слов'янин, я став по цифровій посиланням шукати місце роботи цього вченого. На мій подив, працював цей персонаж там же, де і я: в Лундському університеті. Тут я раптово зрозумів: хтось просто прийняв моє ім'я за прізвище і вписав мене по другому разу. Я негайно подзвонив до редколегії, пояснив ситуацію, запевнив їх, що ніякої T. Pavelв Лундському університеті не працює, там є тільки PavelTyapkin. Вони подякували і обіцяли прибрати зайвого «автора». Але і така стаття колаборації DELPHIвишла з подвійним згадкою моїх імені та прізвища в «братській могилі». Я знову подзвонив до редколегії з претензією, на що мені сказали: «Ми просто не встигли прибрати цю помилку».
4. І сама прихована проблема: вантаж фінансової та публічної відповідальності адміністраторів науки, які приймають рішення про будівництво прискорювачів ціною в мільярди євро і спорудженні на них експериментальних установок ціною до мільярда євро, з тисячами вчених, протягом десятків років працюють на цих установках.
Рано чи пізно приходить час оголошувати про результати. Ось тоді тиск відповідальності стає просто нестерпним, а мовчання непристойним. Особливо якщо помітних результатів толком немає. Це не вина адміністраторів і не вина вчених - може, просто в цьому діапазоні енергій, де працював прискорювач, нових частинок немає, тому що так влаштована природа.
Вчені люблять говорити: негативний результат теж результат, але спробуйте пояснити це обивателю або уряду, який дав величезні гроші багато років тому! Мовляв, ми побудували за 6-7 мільярдів прискорювач і «всього» за 2 мільярди експериментальні установки на ньому, витратили на електроенергію і зарплату ще 1 мільярд за ці 5-10 років - і де результат?
Числа в цьому міркуванні не взяті зі стелі, це приблизна вартість проекту LHC / БАК - Великого адронного коллайдера в ЦЕРН з пучками по 7 ТеВ, реалізованого до 2009 року і не відкрив нічого до 2012-го. Проект LHC вигідно відрізнявся тим, що був побудований в тому ж самому тунелі, де був коллайдер LEP. Уявімо собі, що і після 2012 року від творців LHC був би такий же «недорезультат»: ми поки не відкрили ніяких частинок, тому що ... їх там немає.
Чи дадуть вам при такому розкладі ще раз 10 мільярдів на наступні ... дцять років? Ну щоб ви і в наступному діапазоні енергій не знайшли жодної частки? Так, виявляється, влаштована природа, але заздалегідь в цьому ніхто не був впевнений! Я не жартую про таку можливість: з 2000-х серед фізиків бродила так звана концепція Великої пустелі, по-англійськи - Desert. Раптово прізвисько не побудованого в США суперколайдера Desertron виявляється знущально точним. А що якщо після W + W- Z ° бозонів вище по енергії від 10 + 12 (Tevatronі БАК) до 10 + 25 еВ ніяких частинок просто немає? Що якщо там дійсно простягається «велика пустеля» в сенсі частинок?
Таке ось цілком можливе прокляття фізики елементарних частинок: ну немає просто більш важких частинок в нових високих діапазонах енергій, хоч тисячі років їх там шукай на різних прискорювачах. В цьому ніхто не винен, але ж прикро: чому тоді займеться вся прискорювальна фізика, багато тисяч амбітних фахівців?
Галюциногенні «ВІДКРИТТЯ»
Ось тут і з'являється у деяких адміністраторів від науки бажання видати на-гора хоч якийсь результат. Натягнути, підправити і зобразити, що хоча б щось відкрили. Найбільш вражаючий приклад - це офіційна заява 2000 року керівництва ЦЕРН і колаборації NA49 (працювала на SPS) про нібито «переконливих доказів ознак існування нового стану речовини - кварк-глюонної плазми»!
Справжня причина гучної заяви була за океаном: у цей час в США вже готувався до фізичного пуску більш потужний іонний коллайдер RHIC, на тлі якого європейський «дідок» SPS з 1980-х років, навіть вдосконалений для прискорення іонів, був уже минає епохою. Треба було виправдати його модернізацію і всю 11-річну роботу колаборації NA49 на однойменній експериментальній установці, прокричати на весь світ про «переконливих доказів ознак чогось нового», незважаючи на те, що не тільки переконливих, але і просто доказів не було.
Найнеприємніше в тому, що керівництво NA49 зовсім поставило до відома про це нібито відкритті своїх підлеглих, простих вчених з NA49. Тим вранці в ЦЕРН вони з подивом шарахалися від вчених інших експериментальних груп, які з азартом запитували колег з NA49: «Ого! Ну і що ви відкрили у себе на NA49? »Відповіді в основному звучали так:« Ми? Відкрили? Де, на нашій установці NA49? Та ніби нічого ... А про що взагалі мова-то? »Вони зовсім не розуміли, як можна щось раптом« відкрити »на їх NA49 потайки - чесно кажучи, вони і виглядали зацьковано, для них ці новини і розпитування були як удар мішком по голові. До обіду прийшло розуміння, що їх керівництво просто видало бажане за дійсне, чи не обговоривши з колективом, фактично підставив його. До вечора вчені з NA49 вже більш-менш освоїлися і могли мляво жартами на підколки колег про «переконливих доказів ознак існування». Але осад, як то кажуть, залишився ...
Ці факти не прийнято виносити з «хати» фізиків, де теж є свої таємниці і бажання зберегти «честь мундира». Оскільки я з початку 2005 року не працюю в цій сфері, то можу розповісти і про ось таких «широко відомих у вузьких колах» неприємні явища. Це приклад презентації відсутніх результатів.
А є речі куди гірше: чорний піар, залякування далекого від науки населення нереально безглуздими теоріями про жахливий кінець світу, який нібито міг викликати великий і могутній LHC / БАК - Великий адронний коллайдер! Про цю історію чули практично всі, але мало хто зрозумів всю глибину падіння ...
ЯК ЦЕРН опустився до рівня РЕН ТВ
У 2001 році теоретики в пошуку нового і незвіданого написали, що в рамках їх теорії при високих енергіях зіткнень частинок в LHC / ВАК можуть утворитися нові складові «дивні» частинки під назвою «стрейнджлет» (strangelet по-англійськи). Нібито вони можуть і не розпастися в мільйонні частки секунди (як це зазвичай буває з важкими частинками), а почати притягати до себе інші частинки, передавати їм свою «дивина» і засмоктувати до себе нові і нові частинки. З стінок труби, потім з опор, потім зі стін тунелю, потім ... роздулися «стрейнджлет» наберуть таку масу, що проваляться крізь скельний грунт і вже в центрі Землі будуть рости і рости ... поки не поглинуть всю Землю. Жах та й годі.
Ця «теорія» потрапила на вентилятор тележурналістики, і полетіла звістка по всіх каналах: «вчені в ЦЕРН вже майже побудували свій пекельний БАК, який скоро знищить нашу планету»; «Не дамо божевільним ученим знищити колиска людства!».
У ЦЕРН до цього ставилися зі стриманим (і не дуже) гумором, але маразм ситуації потихеньку наростав, навіть серед учених з'явилися окремі індивідууми, боязко запитують друзів-теоретиків в приватній обстановці: «А стрейнджлет-то - вони, взагалі, є? Вони насправді все до себе притягують? »
На радість любителям пожартувати і подібним індивідуумам в головній аудиторії була оголошена лекція одного з провідних теоретиків ЦЕРН Альваро де Рухула з назвою типу: «Чи дійсно БАК знищить Землю і що нам з цим робити?» Назва обіцяло недитяча розвага, і я вирішив піти . Також вирішила і половина з тисяч співробітників ЦЕРН - в аудиторії яблуку ніде було впасти.
Альваро де Рухула почав з порівняння кращих прискорювачів і майбутнього БАК з космічними частинками. Іноді з космосу на Землю прилітають частинки з величезною енергією 10 + 20 МеВ (еВ). З енергією, якої частки ВАК з енергією близько 10 + 13 еВ можуть тільки заздрити. Доповідач зосередився на тому, як багато таких частинок потрапляє в Землю за рік - викликаючи величезні (площею в десятки квадратних кілометрів) зливи вторинних частинок в атмосфері. Таких влучень не менш сотні в рік. Очевидно одне: зіткнення таких часток не з атмосферою, а з твердої мішенню (грунтом, скелею) тягне народження більш важких частинок і, можливо, тих же «страпелек», як і в випадку з лобовим зіткненням частинок в БАК (при менших енергіях).
Чорна діра ЦЕРН
Чорна діра ЦЕРН
Хто і навіщо придумав пекельну історію про Великий адронний коллайдер, в результаті роботи якого «дивні» частинки поглинуть всю Землю
Сучасна прискорювальна фізика (фізика високих енергій) - одна з найвідоміших областей фундаментальної науки. Ця галузь науки вивчає склад найдрібніших цеглинок речовини: елементарних частинок типу електронів і інших, з яких складаються відомі всім зі шкільної програми протони і нейтрони, а з них вже складаються всі тіла. У прагненні «розібрати» все на складові фізика дійшла до масштабів 10-18 метра.
Експерименти з елементарними частинками в області високих енергій вимагають надання частинкам великій швидкості в пучках прискорювача, щоб зіштовхнути їх з нерухомою мішенню, як це і відбувається в звичайному прискорювачі. Або можна зіштовхнути летять частки один з одним в лоб, як в колайдері (від англійського слова collide - «зіштовхувати») - прискорювачі з двома циркулюючими назустріч один одному пучками частинок. Основні методи
вивчення нових частинок мікросвіту побудовані на тому, що бистролетящій елементарні частинки розбивають і, спостерігаючи уламки такого зіткнення, обчислюючи енергію кожного уламка, намагаються зрозуміти: що це було? на що розпалася первинна частка? що утворилося в ході зіткнення?
Всі ці експерименти вимагають створення прискорювачів - спочатку (в 1920-і - 1930-і роки) невеликих, а потім об'ємних, вагою до 36 тисяч тонн металу, як синхрофазотрон в Дубні, запущений в 1957 році (60 метрів в діаметрі, з енергією протонів до 10 гігаелектронвольт (ГеВ). Приблизно з 1960-х років прискорювачі не поміщаються в одній будівлі - їх стали прокладати в тунелях, під землею. Приблизно тоді ж прискорювачі стали будувати не просто інститути, а міжнародні організації: надто дорогими для окремих країн стали ці інструменти фізики високий їх енергій.
Один з таких підземних коллайдеров - SPS (Суперпротонний синхротрон) довжиною в 6,9 км, з енергією протонів до 500 ГеВ, він став основою Міжнародного європейського інституту ЦЕРН / CERN, розташованого на кордоні Франції і Швейцарії, поблизу Женеви. Там в 1983 році при зіткненнях пучка протонів з пучком антипротонів на установках UA1 і UA2 були відкриті калібровані бозони W +, W- і Z ° з некволими масами в 80,4 і 91,2 ГеВ / c² (приблизно стільки важить ядро цілого атома рубідію або техніці з десятків протонів і нейтронів). Ці нововідкриті бозони, хоча і не зустрічаються у вільному стані в навколишньому матерії, дуже важливі для теорії - як частки, що відповідають за слабку взаємодію між усіма іншими частинками. Всі три цих бозона були передбачені в 1968 році трьома теоретиками, які отримали Нобелівську премію ще в 1979 році. А керівники колаборацій UA1 і UA2 Карло Руббіа і Симон ван дер Меєр за відкриття цих частинок були вже в 1984 нагороджені Нобелівською премією (небувало короткий термін між відкриттям і нагородженням). Це відкриття цілком виправдало створення коллайдера SPS - після нього фізики-експериментатори усього світу, цілком природно, були сповнені планів і мрій. Мрії про гігантських прискорювачах і про нові відкритих частинках прямо витали в повітрі. В історичному плані 1983 рік став переломним роком, початком піку прискорювальної фізики.
У тому ж 1983 році в США з'явився відповідь європейському прискорювача: протон-антипротонний коллайдер Tevatron (він першим досяг енергії в 1000 ГеВ або 1 ТеВ - звідси його назва) в майже семикілометровому тунелі. Саме на цьому, сильно вдосконаленому в 1995 році колайдері відкрили t-кварк - останній і найважчий (з масою в 173,1 ГеВ) кварк в рамках Стандартної моделі, що розвивалася з 1950-х років. Все, інших кварків більше немає. Стандартна модель фізики частинок тепер виглядала цілком продуманою, завершеною, з логічними і повними родинами частинок, відкритих і підтверджених експериментом.
ГОНКА НА суперколайдера
Так почалася лебедина пісня прискорювальної фізики: і прискорювачі будувалися, і теорія допрацьовувалася, а потім підтверджувалася, і частинки відкривалися. Відчутним дивом цього буму прискорювальної фізики став величезний за розміром (кільцевий тунель майже 27 км завдовжки) електрон-позитронний колайдер LEP (LargeElectron-Positroncollider), спроектований в 1981 році і побудований до 1989 му в тому ж ЦЕРН. LEP був розібраний в 2001 році, але тунель досі використовується, вже для наступного коллайдера LHC (LargeHadronCollider - Великий адронний коллайдер), або ВАК.
А у амбітних американців народився план на 12 мільярдів доларів з будівництва в напівпустелі Техасу протонного коллайдера-монстра, який отримав прізвисько Desertron (офіційна назва SSC, SuperconductingSuperCollider - Надпровідний суперколлайдер). Тунель довжиною понад 87 км на глибинах близько 100 метрів мав умістити цей коллайдер з надпровідними магнітами для енергій пучків до 20 ТеВ. Американці почали копати тунель і до кінця 1993 року вирили більше 23 км, всі 17 вертикальних шахт, а також зібрали більше половини дорогих магнітів - більше 2 мільярдів доларів вже було витрачено, коли проект зарубали в Конгресі США.
В СРСР в тому ж 1983 замахнулися на менший конкуруючий проект під назвою УНК (прискорювального-накопичувальний комплекс) для Інституту фізики високих енергій (ІФВЕ). Цей протонний коллайдер з енергією пучка до 3 ТеВ повинен був розташовуватися в тунелі довжиною 21 км (на глибинах від 20 до 60 метрів) біля міста Протвино під Москвою. Тунель до 1994 року встигли викопати цілком. На більше грошей не вистачило, проект закрили, а тунель досі в порядку: сухий, чистий ... і порожній. Для чого його застосувати, ніхто до цих пір так і не придумав. Добре, що в СРСР не встигли наробити дорогих магнітів до замороженого проекту, як в США.
Фінансовий тягар настало на горло лебединою пісні прискорювальної фізики: обидва проекти, і у нас, і в США, зарізали на півдорозі. І якщо в Росії ще можна пояснити це економічними труднощами, то в США подібні доводи точно не працюють. Справа в тому, що успіх такого величезного проекту - тобто можливе відкриття нових частинок - був надзвичайно сумнівний, а витрати на будівництво зашкалювали.
Схема будується в м Дубні прискорювального комплексу НІКА (NICA) з колайдером розміром близько 500 м
ПРОКЛЯТТЯ ФІЗИКИ елементарних частинок
На ряді проблем, майже одночасно звалилися на ускорительную фізику, треба зупинитися докладніше:
1. Грандіозність планів, розмірів прискорювачів, витрат на них. Складність проектування таких колосальних систем (тим більше з міжнародною командою).
2. Тривалість часу планування, узгодження планів між декількома країнами й інститутами, споруди та налагодження прискорювача, а потім затягнути очікування результатів. Навіть коли прискорювач зданий і налагоджений, запущені самі експерименти, вони можуть тривати роками. І дані експериментів можуть оброблятися потім теж роками.
3. Розмитість результатів і заслуг в експериментах по величезним міжнародним колективам, які працюють на експериментальних установках. Внесок кожного окремого вченого в колаборації з 300-400 чоловік надзвичайно важко оцінити. Ближче до 2010 року кількість авторів в публікаціях стало досягати 3000, а пізніше навіть 3600 чоловік. У кого-то внесок в конкретну статтю значний, а у кого-то просто мізерний.
Стороння людина, яка не знає внутрішньої кухні даної колаборації, ніколи й не здогадається, хто вніс важливий внесок в чергову наукову статтю з довгоочікуваними результатами експерименту. Вся справа в тому, що в заголовках таких статей строго за алфавітом вказані всі (абсолютно всі) працюють в колаборації вчені, навіть якщо вони не рядка не написали в даній статті. Звичайно, це справедливо: внесок більшості з них є, але він не в рядках статті, а в розробці детекторів цієї експериментальної установки, в їх створенні і нудною налагодження, в нічних чергуваннях під час експерименту, в гнітюче нудною перевірки та обробки даних, так багато в чому ... Але виглядає цей список сотень авторів на кілька сторінок дуже дивно. «Братська могила» - так жартома називають цей список, і не тільки російські, ця похмура алегорія перекладається на всі мови.
До речі, про «братських могилах»: в цей список потрапляли невідомі науці «поручика Кіже». Я сам, працюючи в ЦЕРН, зіткнувся зі смішним випадком зі списком авторів з приблизно 500 вчених, які працювали в нашій колаборації DELPHIна колайдері LEP. Одного разу, восени 2000 року, я уважно переглядав цей список в одній важливій статті. Уже знайшовши себе там (TyapkinP.), Дивився далі, дізнавався в списку прізвища своїх друзів і раптово наткнувся на персонажа на ім'я T. Pavel. Вирішивши, що це слов'янин, я став по цифровій посиланням шукати місце роботи цього вченого. На мій подив, працював цей персонаж там же, де і я: в Лундському університеті. Тут я раптово зрозумів: хтось просто прийняв моє ім'я за прізвище і вписав мене по другому разу. Я негайно подзвонив до редколегії, пояснив ситуацію, запевнив їх, що ніякої T. Pavelв Лундському університеті не працює, там є тільки PavelTyapkin. Вони подякували і обіцяли прибрати зайвого «автора». Але і така стаття колаборації DELPHIвишла з подвійним згадкою моїх імені та прізвища в «братській могилі». Я знову подзвонив до редколегії з претензією, на що мені сказали: «Ми просто не встигли прибрати цю помилку».
4. І сама прихована проблема: вантаж фінансової та публічної відповідальності адміністраторів науки, які приймають рішення про будівництво прискорювачів ціною в мільярди євро і спорудженні на них експериментальних установок ціною до мільярда євро, з тисячами вчених, протягом десятків років працюють на цих установках.
Рано чи пізно приходить час оголошувати про результати. Ось тоді тиск відповідальності стає просто нестерпним, а мовчання непристойним. Особливо якщо помітних результатів толком немає. Це не вина адміністраторів і не вина вчених - може, просто в цьому діапазоні енергій, де працював прискорювач, нових частинок немає, тому що так влаштована природа.
Вчені люблять говорити: негативний результат теж результат, але спробуйте пояснити це обивателю або уряду, який дав величезні гроші багато років тому! Мовляв, ми побудували за 6-7 мільярдів прискорювач і «всього» за 2 мільярди експериментальні установки на ньому, витратили на електроенергію і зарплату ще 1 мільярд за ці 5-10 років - і де результат?
Числа в цьому міркуванні не взяті зі стелі, це приблизна вартість проекту LHC / БАК - Великого адронного коллайдера в ЦЕРН з пучками по 7 ТеВ, реалізованого до 2009 року і не відкрив нічого до 2012-го. Проект LHC вигідно відрізнявся тим, що був побудований в тому ж самому тунелі, де був коллайдер LEP. Уявімо собі, що і після 2012 року від творців LHC був би такий же «недорезультат»: ми поки не відкрили ніяких частинок, тому що ... їх там немає.
Чи дадуть вам при такому розкладі ще раз 10 мільярдів на наступні ... дцять років? Ну щоб ви і в наступному діапазоні енергій не знайшли жодної частки? Так, виявляється, влаштована природа, але заздалегідь в цьому ніхто не був впевнений! Я не жартую про таку можливість: з 2000-х серед фізиків бродила так звана концепція Великої пустелі, по-англійськи - Desert. Раптово прізвисько не побудованого в США суперколайдера Desertron виявляється знущально точним. А що якщо після W + W- Z ° бозонів вище по енергії від 10 + 12 (Tevatronі БАК) до 10 + 25 еВ ніяких частинок просто немає? Що якщо там дійсно простягається «велика пустеля» в сенсі частинок?
Таке ось цілком можливе прокляття фізики елементарних частинок: ну немає просто більш важких частинок в нових високих діапазонах енергій, хоч тисячі років їх там шукай на різних прискорювачах. В цьому ніхто не винен, але ж прикро: чому тоді займеться вся прискорювальна фізика, багато тисяч амбітних фахівців?
Галюциногенні «ВІДКРИТТЯ»
Ось тут і з'являється у деяких адміністраторів від науки бажання видати на-гора хоч якийсь результат. Натягнути, підправити і зобразити, що хоча б щось відкрили. Найбільш вражаючий приклад - це офіційна заява 2000 року керівництва ЦЕРН і колаборації NA49 (працювала на SPS) про нібито «переконливих доказів ознак існування нового стану речовини - кварк-глюонної плазми»!
Справжня причина гучної заяви була за океаном: у цей час в США вже готувався до фізичного пуску більш потужний іонний коллайдер RHIC, на тлі якого європейський «дідок» SPS з 1980-х років, навіть вдосконалений для прискорення іонів, був уже минає епохою. Треба було виправдати його модернізацію і всю 11-річну роботу колаборації NA49 на однойменній експериментальній установці, прокричати на весь світ про «переконливих доказів ознак чогось нового», незважаючи на те, що не тільки переконливих, але і просто доказів не було.
Найнеприємніше в тому, що керівництво NA49 зовсім поставило до відома про це нібито відкритті своїх підлеглих, простих вчених з NA49. Тим вранці в ЦЕРН вони з подивом шарахалися від вчених інших експериментальних груп, які з азартом запитували колег з NA49: «Ого! Ну і що ви відкрили у себе на NA49? »Відповіді в основному звучали так:« Ми? Відкрили? Де, на нашій установці NA49? Та ніби нічого ... А про що взагалі мова-то? »Вони зовсім не розуміли, як можна щось раптом« відкрити »на їх NA49 потайки - чесно кажучи, вони і виглядали зацьковано, для них ці новини і розпитування були як удар мішком по голові. До обіду прийшло розуміння, що їх керівництво просто видало бажане за дійсне, чи не обговоривши з колективом, фактично підставив його. До вечора вчені з NA49 вже більш-менш освоїлися і могли мляво жартами на підколки колег про «переконливих доказів ознак існування». Але осад, як то кажуть, залишився ...
Ці факти не прийнято виносити з «хати» фізиків, де теж є свої таємниці і бажання зберегти «честь мундира». Оскільки я з початку 2005 року не працюю в цій сфері, то можу розповісти і про ось таких «широко відомих у вузьких колах» неприємні явища. Це приклад презентації відсутніх результатів.
А є речі куди гірше: чорний піар, залякування далекого від науки населення нереально безглуздими теоріями про жахливий кінець світу, який нібито міг викликати великий і могутній LHC / БАК - Великий адронний коллайдер! Про цю історію чули практично всі, але мало хто зрозумів всю глибину падіння ...
ЯК ЦЕРН опустився до рівня РЕН ТВ
У 2001 році теоретики в пошуку нового і незвіданого написали, що в рамках їх теорії при високих енергіях зіткнень частинок в LHC / ВАК можуть утворитися нові складові «дивні» частинки під назвою «стрейнджлет» (strangelet по-англійськи). Нібито вони можуть і не розпастися в мільйонні частки секунди (як це зазвичай буває з важкими частинками), а почати притягати до себе інші частинки, передавати їм свою «дивина» і засмоктувати до себе нові і нові частинки. З стінок труби, потім з опор, потім зі стін тунелю, потім ... роздулися «стрейнджлет» наберуть таку масу, що проваляться крізь скельний грунт і вже в центрі Землі будуть рости і рости ... поки не поглинуть всю Землю. Жах та й годі.
Ця «теорія» потрапила на вентилятор тележурналістики, і полетіла звістка по всіх каналах: «вчені в ЦЕРН вже майже побудували свій пекельний БАК, який скоро знищить нашу планету»; «Не дамо божевільним ученим знищити колиска людства!».
У ЦЕРН до цього ставилися зі стриманим (і не дуже) гумором, але маразм ситуації потихеньку наростав, навіть серед учених з'явилися окремі індивідууми, боязко запитують друзів-теоретиків в приватній обстановці: «А стрейнджлет-то - вони, взагалі, є? Вони насправді все до себе притягують? »
На радість любителям пожартувати і подібним індивідуумам в головній аудиторії була оголошена лекція одного з провідних теоретиків ЦЕРН Альваро де Рухула з назвою типу: «Чи дійсно БАК знищить Землю і що нам з цим робити?» Назва обіцяло недитяча розвага, і я вирішив піти . Також вирішила і половина з тисяч співробітників ЦЕРН - в аудиторії яблуку ніде було впасти.
Альваро де Рухула почав з порівняння кращих прискорювачів і майбутнього БАК з космічними частинками. Іноді з космосу на Землю прилітають частинки з величезною енергією 10 + 20 МеВ (еВ). З енергією, якої частки ВАК з енергією близько 10 + 13 еВ можуть тільки заздрити. Доповідач зосередився на тому, як багато таких частинок потрапляє в Землю за рік - викликаючи величезні (площею в десятки квадратних кілометрів) зливи вторинних частинок в атмосфері. Таких влучень не менш сотні в рік. Очевидно одне: зіткнення таких часток не з атмосферою, а з твердої мішенню (грунтом, скелею) тягне народження більш важких частинок і, можливо, тих же «страпелек», як і в випадку з лобовим зіткненням частинок в БАК (при менших енергіях).
Чорна діра ЦЕРН
Чорна діра ЦЕРН
Хто і навіщо придумав пекельну історію про Великий адронний коллайдер, в результаті роботи якого «дивні» частинки поглинуть всю Землю
Сучасна прискорювальна фізика (фізика високих енергій) - одна з найвідоміших областей фундаментальної науки. Ця галузь науки вивчає склад найдрібніших цеглинок речовини: елементарних частинок типу електронів і інших, з яких складаються відомі всім зі шкільної програми протони і нейтрони, а з них вже складаються всі тіла. У прагненні «розібрати» все на складові фізика дійшла до масштабів 10-18 метра.
Експерименти з елементарними частинками в області високих енергій вимагають надання частинкам великій швидкості в пучках прискорювача, щоб зіштовхнути їх з нерухомою мішенню, як це і відбувається в звичайному прискорювачі. Або можна зіштовхнути летять частки один з одним в лоб, як в колайдері (від англійського слова collide - «зіштовхувати») - прискорювачі з двома циркулюючими назустріч один одному пучками частинок. Основні методи
вивчення нових частинок мікросвіту побудовані на тому, що бистролетящій елементарні частинки розбивають і, спостерігаючи уламки такого зіткнення, обчислюючи енергію кожного уламка, намагаються зрозуміти: що це було? на що розпалася первинна частка? що утворилося в ході зіткнення?
Всі ці експерименти вимагають створення прискорювачів - спочатку (в 1920-і - 1930-і роки) невеликих, а потім об'ємних, вагою до 36 тисяч тонн металу, як синхрофазотрон в Дубні, запущений в 1957 році (60 метрів в діаметрі, з енергією протонів до 10 гігаелектронвольт (ГеВ). Приблизно з 1960-х років прискорювачі не поміщаються в одній будівлі - їх стали прокладати в тунелях, під землею. Приблизно тоді ж прискорювачі стали будувати не просто інститути, а міжнародні організації: надто дорогими для окремих країн стали ці інструменти фізики високий їх енергій.
Один з таких підземних коллайдеров - SPS (Суперпротонний синхротрон) довжиною в 6,9 км, з енергією протонів до 500 ГеВ, він став основою Міжнародного європейського інституту ЦЕРН / CERN, розташованого на кордоні Франції і Швейцарії, поблизу Женеви. Там в 1983 році при зіткненнях пучка протонів з пучком антипротонів на установках UA1 і UA2 були відкриті калібровані бозони W +, W- і Z ° з некволими масами в 80,4 і 91,2 ГеВ / c² (приблизно стільки важить ядро цілого атома рубідію або техніці з десятків протонів і нейтронів). Ці нововідкриті бозони, хоча і не зустрічаються у вільному стані в навколишньому матерії, дуже важливі для теорії - як частки, що відповідають за слабку взаємодію між усіма іншими частинками. Всі три цих бозона були передбачені в 1968 році трьома теоретиками, які отримали Нобелівську премію ще в 1979 році. А керівники колаборацій UA1 і UA2 Карло Руббіа і Симон ван дер Меєр за відкриття цих частинок були вже в 1984 нагороджені Нобелівською премією (небувало короткий термін між відкриттям і нагородженням). Це відкриття цілком виправдало створення коллайдера SPS - після нього фізики-експериментатори усього світу, цілком природно, були сповнені планів і мрій. Мрії про гігантських прискорювачах і про нові відкритих частинках прямо витали в повітрі. В історичному плані 1983 рік став переломним роком, початком піку прискорювальної фізики.
У тому ж 1983 році в США з'явився відповідь європейському прискорювача: протон-антипротонний коллайдер Tevatron (він першим досяг енергії в 1000 ГеВ або 1 ТеВ - звідси його назва) в майже семикілометровому тунелі. Саме на цьому, сильно вдосконаленому в 1995 році колайдері відкрили t-кварк - останній і найважчий (з масою в 173,1 ГеВ) кварк в рамках Стандартної моделі, що розвивалася з 1950-х років. Все, інших кварків більше немає. Стандартна модель фізики частинок тепер виглядала цілком продуманою, завершеною, з логічними і повними родинами частинок, відкритих і підтверджених експериментом.
ГОНКА НА суперколайдера
Так почалася лебедина пісня прискорювальної фізики: і прискорювачі будувалися, і теорія допрацьовувалася, а потім підтверджувалася, і частинки відкривалися. Відчутним дивом цього буму прискорювальної фізики став величезний за розміром (кільцевий тунель майже 27 км завдовжки) електрон-позитронний колайдер LEP (LargeElectron-Positroncollider), спроектований в 1981 році і побудований до 1989 му в тому ж ЦЕРН. LEP був розібраний в 2001 році, але тунель досі використовується, вже для наступного коллайдера LHC (LargeHadronCollider - Великий адронний коллайдер), або ВАК.
А у амбітних американців народився план на 12 мільярдів доларів з будівництва в напівпустелі Техасу протонного коллайдера-монстра, який отримав прізвисько Desertron (офіційна назва SSC, SuperconductingSuperCollider - Надпровідний суперколлайдер). Тунель довжиною понад 87 км на глибинах близько 100 метрів мав умістити цей коллайдер з надпровідними магнітами для енергій пучків до 20 ТеВ. Американці почали копати тунель і до кінця 1993 року вирили більше 23 км, всі 17 вертикальних шахт, а також зібрали більше половини дорогих магнітів - більше 2 мільярдів доларів вже було витрачено, коли проект зарубали в Конгресі США.
В СРСР в тому ж 1983 замахнулися на менший конкуруючий проект під назвою УНК (прискорювального-накопичувальний комплекс) для Інституту фізики високих енергій (ІФВЕ). Цей протонний коллайдер з енергією пучка до 3 ТеВ повинен був розташовуватися в тунелі довжиною 21 км (на глибинах від 20 до 60 метрів) біля міста Протвино під Москвою. Тунель до 1994 року встигли викопати цілком. На більше грошей не вистачило, проект закрили, а тунель досі в порядку: сухий, чистий ... і порожній. Для чого його застосувати, ніхто до цих пір так і не придумав. Добре, що в СРСР не встигли наробити дорогих магнітів до замороженого проекту, як в США.
Фінансовий тягар настало на горло лебединою пісні прискорювальної фізики: обидва проекти, і у нас, і в США, зарізали на півдорозі. І якщо в Росії ще можна пояснити це економічними труднощами, то в США подібні доводи точно не працюють. Справа в тому, що успіх такого величезного проекту - тобто можливе відкриття нових частинок - був надзвичайно сумнівний, а витрати на будівництво зашкалювали.
Схема будується в м Дубні прискорювального комплексу НІКА (NICA) з колайдером розміром близько 500 м
ПРОКЛЯТТЯ ФІЗИКИ елементарних частинок
На ряді проблем, майже одночасно звалилися на ускорительную фізику, треба зупинитися докладніше:
1. Грандіозність планів, розмірів прискорювачів, витрат на них. Складність проектування таких колосальних систем (тим більше з міжнародною командою).
2. Тривалість часу планування, узгодження планів між декількома країнами й інститутами, споруди та налагодження прискорювача, а потім затягнути очікування результатів. Навіть коли прискорювач зданий і налагоджений, запущені самі експерименти, вони можуть тривати роками. І дані експериментів можуть оброблятися потім теж роками.
3. Розмитість результатів і заслуг в експериментах по величезним міжнародним колективам, які працюють на експериментальних установках. Внесок кожного окремого вченого в колаборації з 300-400 чоловік надзвичайно важко оцінити. Ближче до 2010 року кількість авторів в публікаціях стало досягати 3000, а пізніше навіть 3600 чоловік. У кого-то внесок в конкретну статтю значний, а у кого-то просто мізерний.
Стороння людина, яка не знає внутрішньої кухні даної колаборації, ніколи й не здогадається, хто вніс важливий внесок в чергову наукову статтю з довгоочікуваними результатами експерименту. Вся справа в тому, що в заголовках таких статей строго за алфавітом вказані всі (абсолютно всі) працюють в колаборації вчені, навіть якщо вони не рядка не написали в даній статті. Звичайно, це справедливо: внесок більшості з них є, але він не в рядках статті, а в розробці детекторів цієї експериментальної установки, в їх створенні і нудною налагодження, в нічних чергуваннях під час експерименту, в гнітюче нудною перевірки та обробки даних, так багато в чому ... Але виглядає цей список сотень авторів на кілька сторінок дуже дивно. «Братська могила» - так жартома називають цей список, і не тільки російські, ця похмура алегорія перекладається на всі мови.
До речі, про «братських могилах»: в цей список потрапляли невідомі науці «поручика Кіже». Я сам, працюючи в ЦЕРН, зіткнувся зі смішним випадком зі списком авторів з приблизно 500 вчених, які працювали в нашій колаборації DELPHIна колайдері LEP. Одного разу, восени 2000 року, я уважно переглядав цей список в одній важливій статті. Уже знайшовши себе там (TyapkinP.), Дивився далі, дізнавався в списку прізвища своїх друзів і раптово наткнувся на персонажа на ім'я T. Pavel. Вирішивши, що це слов'янин, я став по цифровій посиланням шукати місце роботи цього вченого. На мій подив, працював цей персонаж там же, де і я: в Лундському університеті. Тут я раптово зрозумів: хтось просто прийняв моє ім'я за прізвище і вписав мене по другому разу. Я негайно подзвонив до редколегії, пояснив ситуацію, запевнив їх, що ніякої T. Pavelв Лундському університеті не працює, там є тільки PavelTyapkin. Вони подякували і обіцяли прибрати зайвого «автора». Але і така стаття колаборації DELPHIвишла з подвійним згадкою моїх імені та прізвища в «братській могилі». Я знову подзвонив до редколегії з претензією, на що мені сказали: «Ми просто не встигли прибрати цю помилку».
4. І сама прихована проблема: вантаж фінансової та публічної відповідальності адміністраторів науки, які приймають рішення про будівництво прискорювачів ціною в мільярди євро і спорудженні на них експериментальних установок ціною до мільярда євро, з тисячами вчених, протягом десятків років працюють на цих установках.
Рано чи пізно приходить час оголошувати про результати. Ось тоді тиск відповідальності стає просто нестерпним, а мовчання непристойним. Особливо якщо помітних результатів толком немає. Це не вина адміністраторів і не вина вчених - може, просто в цьому діапазоні енергій, де працював прискорювач, нових частинок немає, тому що так влаштована природа.
Вчені люблять говорити: негативний результат теж результат, але спробуйте пояснити це обивателю або уряду, який дав величезні гроші багато років тому! Мовляв, ми побудували за 6-7 мільярдів прискорювач і «всього» за 2 мільярди експериментальні установки на ньому, витратили на електроенергію і зарплату ще 1 мільярд за ці 5-10 років - і де результат?
Числа в цьому міркуванні не взяті зі стелі, це приблизна вартість проекту LHC / БАК - Великого адронного коллайдера в ЦЕРН з пучками по 7 ТеВ, реалізованого до 2009 року і не відкрив нічого до 2012-го. Проект LHC вигідно відрізнявся тим, що був побудований в тому ж самому тунелі, де був коллайдер LEP. Уявімо собі, що і після 2012 року від творців LHC був би такий же «недорезультат»: ми поки не відкрили ніяких частинок, тому що ... їх там немає.
Чи дадуть вам при такому розкладі ще раз 10 мільярдів на наступні ... дцять років? Ну щоб ви і в наступному діапазоні енергій не знайшли жодної частки? Так, виявляється, влаштована природа, але заздалегідь в цьому ніхто не був впевнений! Я не жартую про таку можливість: з 2000-х серед фізиків бродила так звана концепція Великої пустелі, по-англійськи - Desert. Раптово прізвисько не побудованого в США суперколайдера Desertron виявляється знущально точним. А що якщо після W + W- Z ° бозонів вище по енергії від 10 + 12 (Tevatronі БАК) до 10 + 25 еВ ніяких частинок просто немає? Що якщо там дійсно простягається «велика пустеля» в сенсі частинок?
Таке ось цілком можливе прокляття фізики елементарних частинок: ну немає просто більш важких частинок в нових високих діапазонах енергій, хоч тисячі років їх там шукай на різних прискорювачах. В цьому ніхто не винен, але ж прикро: чому тоді займеться вся прискорювальна фізика, багато тисяч амбітних фахівців?
Галюциногенні «ВІДКРИТТЯ»
Ось тут і з'являється у деяких адміністраторів від науки бажання видати на-гора хоч якийсь результат. Натягнути, підправити і зобразити, що хоча б щось відкрили. Найбільш вражаючий приклад - це офіційна заява 2000 року керівництва ЦЕРН і колаборації NA49 (працювала на SPS) про нібито «переконливих доказів ознак існування нового стану речовини - кварк-глюонної плазми»!
Справжня причина гучної заяви була за океаном: у цей час в США вже готувався до фізичного пуску більш потужний іонний коллайдер RHIC, на тлі якого європейський «дідок» SPS з 1980-х років, навіть вдосконалений для прискорення іонів, був уже минає епохою. Треба було виправдати його модернізацію і всю 11-річну роботу колаборації NA49 на однойменній експериментальній установці, прокричати на весь світ про «переконливих доказів ознак чогось нового», незважаючи на те, що не тільки переконливих, але і просто доказів не було.
Найнеприємніше в тому, що керівництво NA49 зовсім поставило до відома про це нібито відкритті своїх підлеглих, простих вчених з NA49. Тим вранці в ЦЕРН вони з подивом шарахалися від вчених інших експериментальних груп, які з азартом запитували колег з NA49: «Ого! Ну і що ви відкрили у себе на NA49? »Відповіді в основному звучали так:« Ми? Відкрили? Де, на нашій установці NA49? Та ніби нічого ... А про що взагалі мова-то? »Вони зовсім не розуміли, як можна щось раптом« відкрити »на їх NA49 потайки - чесно кажучи, вони і виглядали зацьковано, для них ці новини і розпитування були як удар мішком по голові. До обіду прийшло розуміння, що їх керівництво просто видало бажане за дійсне, чи не обговоривши з колективом, фактично підставив його. До вечора вчені з NA49 вже більш-менш освоїлися і могли мляво жартами на підколки колег про «переконливих доказів ознак існування». Але осад, як то кажуть, залишився ...
Ці факти не прийнято виносити з «хати» фізиків, де теж є свої таємниці і бажання зберегти «честь мундира». Оскільки я з початку 2005 року не працюю в цій сфері, то можу розповісти і про ось таких «широко відомих у вузьких колах» неприємні явища. Це приклад презентації відсутніх результатів.
А є речі куди гірше: чорний піар, залякування далекого від науки населення нереально безглуздими теоріями про жахливий кінець світу, який нібито міг викликати великий і могутній LHC / БАК - Великий адронний коллайдер! Про цю історію чули практично всі, але мало хто зрозумів всю глибину падіння ...
ЯК ЦЕРН опустився до рівня РЕН ТВ
У 2001 році теоретики в пошуку нового і незвіданого написали, що в рамках їх теорії при високих енергіях зіткнень частинок в LHC / ВАК можуть утворитися нові складові «дивні» частинки під назвою «стрейнджлет» (strangelet по-англійськи). Нібито вони можуть і не розпастися в мільйонні частки секунди (як це зазвичай буває з важкими частинками), а почати притягати до себе інші частинки, передавати їм свою «дивина» і засмоктувати до себе нові і нові частинки. З стінок труби, потім з опор, потім зі стін тунелю, потім ... роздулися «стрейнджлет» наберуть таку масу, що проваляться крізь скельний грунт і вже в центрі Землі будуть рости і рости ... поки не поглинуть всю Землю. Жах та й годі.
Ця «теорія» потрапила на вентилятор тележурналістики, і полетіла звістка по всіх каналах: «вчені в ЦЕРН вже майже побудували свій пекельний БАК, який скоро знищить нашу планету»; «Не дамо божевільним ученим знищити колиска людства!».
У ЦЕРН до цього ставилися зі стриманим (і не дуже) гумором, але маразм ситуації потихеньку наростав, навіть серед учених з'явилися окремі індивідууми, боязко запитують друзів-теоретиків в приватній обстановці: «А стрейнджлет-то - вони, взагалі, є? Вони насправді все до себе притягують? »
На радість любителям пожартувати і подібним індивідуумам в головній аудиторії була оголошена лекція одного з провідних теоретиків ЦЕРН Альваро де Рухула з назвою типу: «Чи дійсно БАК знищить Землю і що нам з цим робити?» Назва обіцяло недитяча розвага, і я вирішив піти . Також вирішила і половина з тисяч співробітників ЦЕРН - в аудиторії яблуку ніде було впасти.
Альваро де Рухула почав з порівняння кращих прискорювачів і майбутнього БАК з космічними частинками. Іноді з космосу на Землю прилітають частинки з величезною енергією 10 + 20 МеВ (еВ). З енергією, якої частки ВАК з енергією близько 10 + 13 еВ можуть тільки заздрити. Доповідач зосередився на тому, як багато таких частинок потрапляє в Землю за рік - викликаючи величезні (площею в десятки квадратних кілометрів) зливи вторинних частинок в атмосфері. Таких влучень не менш сотні в рік. Очевидно одне: зіткнення таких часток не з атмосферою, а з твердої мішенню (грунтом, скелею) тягне народження більш важких частинок і, можливо, тих же «страпелек», як і в випадку з лобовим зіткненням частинок в БАК (при менших енергіях).
Чорна діра ЦЕРН
Чорна діра ЦЕРН
Хто і навіщо придумав пекельну історію про Великий адронний коллайдер, в результаті роботи якого «дивні» частинки поглинуть всю Землю
Сучасна прискорювальна фізика (фізика високих енергій) - одна з найвідоміших областей фундаментальної науки. Ця галузь науки вивчає склад найдрібніших цеглинок речовини: елементарних частинок типу електронів і інших, з яких складаються відомі всім зі шкільної програми протони і нейтрони, а з них вже складаються всі тіла. У прагненні «розібрати» все на складові фізика дійшла до масштабів 10-18 метра.
Експерименти з елементарними частинками в області високих енергій вимагають надання частинкам великій швидкості в пучках прискорювача, щоб зіштовхнути їх з нерухомою мішенню, як це і відбувається в звичайному прискорювачі. Або можна зіштовхнути летять частки один з одним в лоб, як в колайдері (від англійського слова collide - «зіштовхувати») - прискорювачі з двома циркулюючими назустріч один одному пучками частинок. Основні методи
вивчення нових частинок мікросвіту побудовані на тому, що бистролетящій елементарні частинки розбивають і, спостерігаючи уламки такого зіткнення, обчислюючи енергію кожного уламка, намагаються зрозуміти: що це було? на що розпалася первинна частка? що утворилося в ході зіткнення?
Всі ці експерименти вимагають створення прискорювачів - спочатку (в 1920-і - 1930-і роки) невеликих, а потім об'ємних, вагою до 36 тисяч тонн металу, як синхрофазотрон в Дубні, запущений в 1957 році (60 метрів в діаметрі, з енергією протонів до 10 гігаелектронвольт (ГеВ). Приблизно з 1960-х років прискорювачі не поміщаються в одній будівлі - їх стали прокладати в тунелях, під землею. Приблизно тоді ж прискорювачі стали будувати не просто інститути, а міжнародні організації: надто дорогими для окремих країн стали ці інструменти фізики високий їх енергій.
Один з таких підземних коллайдеров - SPS (Суперпротонний синхротрон) довжиною в 6,9 км, з енергією протонів до 500 ГеВ, він став основою Міжнародного європейського інституту ЦЕРН / CERN, розташованого на кордоні Франції і Швейцарії, поблизу Женеви. Там в 1983 році при зіткненнях пучка протонів з пучком антипротонів на установках UA1 і UA2 були відкриті калібровані бозони W +, W- і Z ° з некволими масами в 80,4 і 91,2 ГеВ / c² (приблизно стільки важить ядро цілого атома рубідію або техніці з десятків протонів і нейтронів). Ці нововідкриті бозони, хоча і не зустрічаються у вільному стані в навколишньому матерії, дуже важливі для теорії - як частки, що відповідають за слабку взаємодію між усіма іншими частинками. Всі три цих бозона були передбачені в 1968 році трьома теоретиками, які отримали Нобелівську премію ще в 1979 році. А керівники колаборацій UA1 і UA2 Карло Руббіа і Симон ван дер Меєр за відкриття цих частинок були вже в 1984 нагороджені Нобелівською премією (небувало короткий термін між відкриттям і нагородженням). Це відкриття цілком виправдало створення коллайдера SPS - після нього фізики-експериментатори усього світу, цілком природно, були сповнені планів і мрій. Мрії про гігантських прискорювачах і про нові відкритих частинках прямо витали в повітрі. В історичному плані 1983 рік став переломним роком, початком піку прискорювальної фізики.
У тому ж 1983 році в США з'явився відповідь європейському прискорювача: протон-антипротонний коллайдер Tevatron (він першим досяг енергії в 1000 ГеВ або 1 ТеВ - звідси його назва) в майже семикілометровому тунелі. Саме на цьому, сильно вдосконаленому в 1995 році колайдері відкрили t-кварк - останній і найважчий (з масою в 173,1 ГеВ) кварк в рамках Стандартної моделі, що розвивалася з 1950-х років. Все, інших кварків більше немає. Стандартна модель фізики частинок тепер виглядала цілком продуманою, завершеною, з логічними і повними родинами частинок, відкритих і підтверджених експериментом.
ГОНКА НА суперколайдера
Так почалася лебедина пісня прискорювальної фізики: і прискорювачі будувалися, і теорія допрацьовувалася, а потім підтверджувалася, і частинки відкривалися. Відчутним дивом цього буму прискорювальної фізики став величезний за розміром (кільцевий тунель майже 27 км завдовжки) електрон-позитронний колайдер LEP (LargeElectron-Positroncollider), спроектований в 1981 році і побудований до 1989 му в тому ж ЦЕРН. LEP був розібраний в 2001 році, але тунель досі використовується, вже для наступного коллайдера LHC (LargeHadronCollider - Великий адронний коллайдер), або ВАК.
А у амбітних американців народився план на 12 мільярдів доларів з будівництва в напівпустелі Техасу протонного коллайдера-монстра, який отримав прізвисько Desertron (офіційна назва SSC, SuperconductingSuperCollider - Надпровідний суперколлайдер). Тунель довжиною понад 87 км на глибинах близько 100 метрів мав умістити цей коллайдер з надпровідними магнітами для енергій пучків до 20 ТеВ. Американці почали копати тунель і до кінця 1993 року вирили більше 23 км, всі 17 вертикальних шахт, а також зібрали більше половини дорогих магнітів - більше 2 мільярдів доларів вже було витрачено, коли проект зарубали в Конгресі США.
В СРСР в тому ж 1983 замахнулися на менший конкуруючий проект під назвою УНК (прискорювального-накопичувальний комплекс) для Інституту фізики високих енергій (ІФВЕ). Цей протонний коллайдер з енергією пучка до 3 ТеВ повинен був розташовуватися в тунелі довжиною 21 км (на глибинах від 20 до 60 метрів) біля міста Протвино під Москвою. Тунель до 1994 року встигли викопати цілком. На більше грошей не вистачило, проект закрили, а тунель досі в порядку: сухий, чистий ... і порожній. Для чого його застосувати, ніхто до цих пір так і не придумав. Добре, що в СРСР не встигли наробити дорогих магнітів до замороженого проекту, як в США.
Фінансовий тягар настало на горло лебединою пісні прискорювальної фізики: обидва проекти, і у нас, і в США, зарізали на півдорозі. І якщо в Росії ще можна пояснити це економічними труднощами, то в США подібні доводи точно не працюють. Справа в тому, що успіх такого величезного проекту - тобто можливе відкриття нових частинок - був надзвичайно сумнівний, а витрати на будівництво зашкалювали.
Схема будується в м Дубні прискорювального комплексу НІКА (NICA) з колайдером розміром близько 500 м
ПРОКЛЯТТЯ ФІЗИКИ елементарних частинок
На ряді проблем, майже одночасно звалилися на ускорительную фізику, треба зупинитися докладніше:
1. Грандіозність планів, розмірів прискорювачів, витрат на них. Складність проектування таких колосальних систем (тим більше з міжнародною командою).
2. Тривалість часу планування, узгодження планів між декількома країнами й інститутами, споруди та налагодження прискорювача, а потім затягнути очікування результатів. Навіть коли прискорювач зданий і налагоджений, запущені самі експерименти, вони можуть тривати роками. І дані експериментів можуть оброблятися потім теж роками.
3. Розмитість результатів і заслуг в експериментах по величезним міжнародним колективам, які працюють на експериментальних установках. Внесок кожного окремого вченого в колаборації з 300-400 чоловік надзвичайно важко оцінити. Ближче до 2010 року кількість авторів в публікаціях стало досягати 3000, а пізніше навіть 3600 чоловік. У кого-то внесок в конкретну статтю значний, а у кого-то просто мізерний.
Стороння людина, яка не знає внутрішньої кухні даної колаборації, ніколи й не здогадається, хто вніс важливий внесок в чергову наукову статтю з довгоочікуваними результатами експерименту. Вся справа в тому, що в заголовках таких статей строго за алфавітом вказані всі (абсолютно всі) працюють в колаборації вчені, навіть якщо вони не рядка не написали в даній статті. Звичайно, це справедливо: внесок більшості з них є, але він не в рядках статті, а в розробці детекторів цієї експериментальної установки, в їх створенні і нудною налагодження, в нічних чергуваннях під час експерименту, в гнітюче нудною перевірки та обробки даних, так багато в чому ... Але виглядає цей список сотень авторів на кілька сторінок дуже дивно. «Братська могила» - так жартома називають цей список, і не тільки російські, ця похмура алегорія перекладається на всі мови.
До речі, про «братських могилах»: в цей список потрапляли невідомі науці «поручика Кіже». Я сам, працюючи в ЦЕРН, зіткнувся зі смішним випадком зі списком авторів з приблизно 500 вчених, які працювали в нашій колаборації DELPHIна колайдері LEP. Одного разу, восени 2000 року, я уважно переглядав цей список в одній важливій статті. Уже знайшовши себе там (TyapkinP.), Дивився далі, дізнавався в списку прізвища своїх друзів і раптово наткнувся на персонажа на ім'я T. Pavel. Вирішивши, що це слов'янин, я став по цифровій посиланням шукати місце роботи цього вченого. На мій подив, працював цей персонаж там же, де і я: в Лундському університеті. Тут я раптово зрозумів: хтось просто прийняв моє ім'я за прізвище і вписав мене по другому разу. Я негайно подзвонив до редколегії, пояснив ситуацію, запевнив їх, що ніякої T. Pavelв Лундському університеті не працює, там є тільки PavelTyapkin. Вони подякували і обіцяли прибрати зайвого «автора». Але і така стаття колаборації DELPHIвишла з подвійним згадкою моїх імені та прізвища в «братській могилі». Я знову подзвонив до редколегії з претензією, на що мені сказали: «Ми просто не встигли прибрати цю помилку».
4. І сама прихована проблема: вантаж фінансової та публічної відповідальності адміністраторів науки, які приймають рішення про будівництво прискорювачів ціною в мільярди євро і спорудженні на них експериментальних установок ціною до мільярда євро, з тисячами вчених, протягом десятків років працюють на цих установках.
Рано чи пізно приходить час оголошувати про результати. Ось тоді тиск відповідальності стає просто нестерпним, а мовчання непристойним. Особливо якщо помітних результатів толком немає. Це не вина адміністраторів і не вина вчених - може, просто в цьому діапазоні енергій, де працював прискорювач, нових частинок немає, тому що так влаштована природа.
Вчені люблять говорити: негативний результат теж результат, але спробуйте пояснити це обивателю або уряду, який дав величезні гроші багато років тому! Мовляв, ми побудували за 6-7 мільярдів прискорювач і «всього» за 2 мільярди експериментальні установки на ньому, витратили на електроенергію і зарплату ще 1 мільярд за ці 5-10 років - і де результат?
Числа в цьому міркуванні не взяті зі стелі, це приблизна вартість проекту LHC / БАК - Великого адронного коллайдера в ЦЕРН з пучками по 7 ТеВ, реалізованого до 2009 року і не відкрив нічого до 2012-го. Проект LHC вигідно відрізнявся тим, що був побудований в тому ж самому тунелі, де був коллайдер LEP. Уявімо собі, що і після 2012 року від творців LHC був би такий же «недорезультат»: ми поки не відкрили ніяких частинок, тому що ... їх там немає.
Чи дадуть вам при такому розкладі ще раз 10 мільярдів на наступні ... дцять років? Ну щоб ви і в наступному діапазоні енергій не знайшли жодної частки? Так, виявляється, влаштована природа, але заздалегідь в цьому ніхто не був впевнений! Я не жартую про таку можливість: з 2000-х серед фізиків бродила так звана концепція Великої пустелі, по-англійськи - Desert. Раптово прізвисько не побудованого в США суперколайдера Desertron виявляється знущально точним. А що якщо після W + W- Z ° бозонів вище по енергії від 10 + 12 (Tevatronі БАК) до 10 + 25 еВ ніяких частинок просто немає? Що якщо там дійсно простягається «велика пустеля» в сенсі частинок?
Таке ось цілком можливе прокляття фізики елементарних частинок: ну немає просто більш важких частинок в нових високих діапазонах енергій, хоч тисячі років їх там шукай на різних прискорювачах. В цьому ніхто не винен, але ж прикро: чому тоді займеться вся прискорювальна фізика, багато тисяч амбітних фахівців?
Галюциногенні «ВІДКРИТТЯ»
Ось тут і з'являється у деяких адміністраторів від науки бажання видати на-гора хоч якийсь результат. Натягнути, підправити і зобразити, що хоча б щось відкрили. Найбільш вражаючий приклад - це офіційна заява 2000 року керівництва ЦЕРН і колаборації NA49 (працювала на SPS) про нібито «переконливих доказів ознак існування нового стану речовини - кварк-глюонної плазми»!
Справжня причина гучної заяви була за океаном: у цей час в США вже готувався до фізичного пуску більш потужний іонний коллайдер RHIC, на тлі якого європейський «дідок» SPS з 1980-х років, навіть вдосконалений для прискорення іонів, був уже минає епохою. Треба було виправдати його модернізацію і всю 11-річну роботу колаборації NA49 на однойменній експериментальній установці, прокричати на весь світ про «переконливих доказів ознак чогось нового», незважаючи на те, що не тільки переконливих, але і просто доказів не було.
Найнеприємніше в тому, що керівництво NA49 зовсім поставило до відома про це нібито відкритті своїх підлеглих, простих вчених з NA49. Тим вранці в ЦЕРН вони з подивом шарахалися від вчених інших експериментальних груп, які з азартом запитували колег з NA49: «Ого! Ну і що ви відкрили у себе на NA49? »Відповіді в основному звучали так:« Ми? Відкрили? Де, на нашій установці NA49? Та ніби нічого ... А про що взагалі мова-то? »Вони зовсім не розуміли, як можна щось раптом« відкрити »на їх NA49 потайки - чесно кажучи, вони і виглядали зацьковано, для них ці новини і розпитування були як удар мішком по голові. До обіду прийшло розуміння, що їх керівництво просто видало бажане за дійсне, чи не обговоривши з колективом, фактично підставив його. До вечора вчені з NA49 вже більш-менш освоїлися і могли мляво жартами на підколки колег про «переконливих доказів ознак існування». Але осад, як то кажуть, залишився ...
Ці факти не прийнято виносити з «хати» фізиків, де теж є свої таємниці і бажання зберегти «честь мундира». Оскільки я з початку 2005 року не працюю в цій сфері, то можу розповісти і про ось таких «широко відомих у вузьких колах» неприємні явища. Це приклад презентації відсутніх результатів.
А є речі куди гірше: чорний піар, залякування далекого від науки населення нереально безглуздими теоріями про жахливий кінець світу, який нібито міг викликати великий і могутній LHC / БАК - Великий адронний коллайдер! Про цю історію чули практично всі, але мало хто зрозумів всю глибину падіння ...
ЯК ЦЕРН опустився до рівня РЕН ТВ
У 2001 році теоретики в пошуку нового і незвіданого написали, що в рамках їх теорії при високих енергіях зіткнень частинок в LHC / ВАК можуть утворитися нові складові «дивні» частинки під назвою «стрейнджлет» (strangelet по-англійськи). Нібито вони можуть і не розпастися в мільйонні частки секунди (як це зазвичай буває з важкими частинками), а почати притягати до себе інші частинки, передавати їм свою «дивина» і засмоктувати до себе нові і нові частинки. З стінок труби, потім з опор, потім зі стін тунелю, потім ... роздулися «стрейнджлет» наберуть таку масу, що проваляться крізь скельний грунт і вже в центрі Землі будуть рости і рости ... поки не поглинуть всю Землю. Жах та й годі.
Ця «теорія» потрапила на вентилятор тележурналістики, і полетіла звістка по всіх каналах: «вчені в ЦЕРН вже майже побудували свій пекельний БАК, який скоро знищить нашу планету»; «Не дамо божевільним ученим знищити колиска людства!».
У ЦЕРН до цього ставилися зі стриманим (і не дуже) гумором, але маразм ситуації потихеньку наростав, навіть серед учених з'явилися окремі індивідууми, боязко запитують друзів-теоретиків в приватній обстановці: «А стрейнджлет-то - вони, взагалі, є? Вони насправді все до себе притягують? »
На радість любителям пожартувати і подібним індивідуумам в головній аудиторії була оголошена лекція одного з провідних теоретиків ЦЕРН Альваро де Рухула з назвою типу: «Чи дійсно БАК знищить Землю і що нам з цим робити?» Назва обіцяло недитяча розвага, і я вирішив піти . Також вирішила і половина з тисяч співробітників ЦЕРН - в аудиторії яблуку ніде було впасти.
Альваро де Рухула почав з порівняння кращих прискорювачів і майбутнього БАК з космічними частинками. Іноді з космосу на Землю прилітають частинки з величезною енергією 10 + 20 МеВ (еВ). З енергією, якої частки ВАК з енергією близько 10 + 13 еВ можуть тільки заздрити. Доповідач зосередився на тому, як багато таких частинок потрапляє в Землю за рік - викликаючи величезні (площею в десятки квадратних кілометрів) зливи вторинних частинок в атмосфері. Таких влучень не менш сотні в рік. Очевидно одне: зіткнення таких часток не з атмосферою, а з твердої мішенню (грунтом, скелею) тягне народження більш важких частинок і, можливо, тих же «страпелек», як і в випадку з лобовим зіткненням частинок в БАК (при менших енергіях).
Чи є поруч Із Землею мішень без атмосфери? Так, сказавши доповідач, прямо у нас над головою, - це Місяць. І існує вона там Вже около 4,5 мільярда років. За цею годину в неї попали (на дошці ВІН Швидко пише крейдою ОЦІНКИ за площею Місяця, за кількістю частінок попали в Місяць за рік, потім їх загальна Кількість): Стільки-то частінок - це куди более, чем зіткнень частінок в БАК за все плановане годину его роботи. Якщо в «старине» ВАК за десяток років роботи можна очікувати народження цих міфічних «страпелек», то і в зіткненнях космічних частинок з Місяцем за 4,5 мільярда років цих «страпелек» можна було б очікувати куди більше ... Але вони не знищили Місяць, так як вона до сих пір на місці - значить, або «страпелек» немає взагалі (немає на цих енергіях), або вони не настільки живучі і не настільки «липкі», щоб втягнути в себе все навколо ...
Альваро де Рухула не просто хороший теоретик, він ще й талановитий доповідач, вміє спростити складні ідеї до простих понять і донести їх навіть до самих непідготовлених слухачів в аудиторії. Я і зараз пам'ятаю, що отримував справжнє задоволення, слухаючи його уїдливий доповідь. Його приклад з Місяцем, так і не зникла за мільярди років в чорній дірі з «страпелек», був настільки простий і переконливий, що я очікував завтра ж побачити в офіційних повідомленнях ЦЕРН цей наочний приклад і пояснення про неможливість кінця світу від «страпелек». Даремно чекав - нічого подібного не сталося.
У чому тут справа? Можна припустити багато причин: зайнятість теоретиків, відсутність конкретного замовлення, незацікавленість ЗМІ. Адміністрація ЦЕРН - серйозні фізики, вони не витрачають робочий час на боротьбу з ідіотськими ідеями і не зобов'язані спростовувати всяку нісенітницю. Але, з іншого боку, була створена офіційна робоча група по «оцінці безпеки роботи майбутніх установок», так і не озвучила нічого настільки наочного.
На мій погляд, тут справа в іншому. Коли ця нісенітниця потрапила на телебачення країн світу і викликала нічим не обґрунтовану паніку далеко від ЦЕРН, спростовувати її вже необхідно. Але ось тільки керівництво могло подивитися на це і з іншого боку, за принципом чорного піару: не буває поганої слави, навіть загроза знищення всієї планети в ході експериментів на ВАК грає на руку міжнародному інституту - про нього дізналися навіть ті, хто і не чув про ускорительную фізику. Не важливо, що немає нових відкриттів, зате тепер про ЦЕРН дізнаються на всій планеті!
Це дійсно так. Дізналися і навіть запам'ятали. На пару років. Але це дешева популярність, побудована на залякуванні якимось Ульотна мракобіссям, що має мало спільного з наукою. Воно-то і проривається на телебачення, а чітке і зрозуміле роз'яснення теоретика рівня Альваро де Рухула - немає, нібито воно нікому не потрібно, "не схаває» це народ. Щось не так і в популяризації науки, і в політиці телекомпаній. Дешеву популярність так придбати можна: у нас на телебаченні є тому очевидний і кричущий приклад - Рен ТВ. А ось завоювати довіру до науки, підвищити загальний рівень знання в суспільстві так точно не можна.
Автор під час демонтажу детектора VSAT установки DELPHI близько труби колайдера LEP, ЦЕРН, кінець 2000 року.
ВТЕЧА В астрофізик і «Побічні» ВІДКРИТТЯ
Повернемося від псевдонауки і чорного піару до не дуже променистим перспективам прискорювальної фізики. Виходить, що витрати все вище, кількість вчених на експериментах все більше, розробка, споруда прискорювача і подальша обробка даних все довше, а результати (у вигляді нових відкритих частинок) все рідше?
Так, це так, досить взяти підручники з роками відкриття частинок і подивитися на прогрес: 1983 рік - три калібрувальних бозона, 1995 рік - t-кварк і ... нічого до самого кінця 2012 року, до відкриття частинки бозона Хіггса.
Крім того, є свого роду прокляття прискорювальної фізики, теж має прості причини в самій природі: збільшення енергії прискорювачів до нових діапазонів стає все складніше і складніше. Щоб втримати частинки на величезних швидкостях у вакуумній трубі прискорювача, потрібні надзвичайно сильні магніти (і / або дуже великий радіус тунелю) і потужні прискорюють порожнини, що накачують СВЧ-випромінюванням прискорювані частки. Безсумнівно, що є межа енергії і для електронів, і для протонів, після яких прискорення в циклічних кругових прискорювачах стане настільки дорогим, що ніхто і не буде робити прискорювачі з такою енергією. А прямолінійні прискорювачі повинні будуть мати гігантську довжину (в них же не вийде ганяти пучки по колу сотні тисяч разів, поки вони не розганятися до потрібних енергій).
В результаті навіть такі ентузіасти, як першовідкривач калібрувальних бозонів, стали сумніватися в основному напрямку розвитку прискорювальної фізики. Так, Карло Руббіа перейшов на посаду генерального директора ЦЕРН, на якій залишався до 1993 року, а потім зайнявся прикладною фізикою. Йому належить нова концепція побудови ядерного реактора під назвою «умножитель енергії, або електроядерних реактор».
Як не дивно, але такий «стовп фундаментальної науки», як ЦЕРН, за свою історію видав багато корисних винаходів, які пов'язані прямо пов'язана з фізикою частинок. Наприклад, в 1990-м фізик і програміст Тім Бернерс-Лі, саме працюючи в ЦЕРН, створив заради обміну даними і документами в міжнародному середовищі фізиків протокол HTTP і заклав основу World Wide Web - Всесвітньої павутини, тобто Інтернету, яким ми тепер користуємося. Багато нові технології, включаючи надпровідні магніти з прискорювальної фізики, застосовуються тепер і в промисловості. Для отримання прибутку з подібних «побічних» винаходів в ЦЕРН навіть створили патентний відділ.
А значна частина фізиків-експериментаторів, в тому числі і з добре знайомої мені колаборації DELPHI, на рубежі 2000-х перейшла в астрофізику. Для них це не було спонтанним рішенням. Чим астрофізика краще прискорювальної фізики? А саме тим, про що говорив теоретик Альваро де Рухула: енергією деяких космічних частинок, яка на порядки вище максимальної і навіть планованої енергії в пучках прискорювачів. Причому ці космічні частинки дістаються нам зовсім безкоштовно на відміну від прискорювачів. Підйом астрофізики пов'язаний з прогресом в галузі космічних апаратів, електроніки та детекторів частинок (розроблених саме для прискорювальної фізики). Астрофізика при цьому вивчає не просто частки, вона вивчає весь світ на безкрайніх просторах космосу, уважно дивлячись в які будь-яка чесна людина визнає, що можливості всієї техніки людства ще занадто слабкі, щоб зрівнятися з міццю галактичних масштабів і космічних енергій.
Повертаючись від мощі космосу до теорій найдрібніших елементарних частинок, не можна обійти загальноприйняту Стандартну модель фізики частинок. Стандартна модель має свої невеликі проблеми, які вирішуються додаванням нових властивостей частинок, механізмів і т.п. Так само вийшло і з передбаченням нової частинки - бозона Хіггса, що названий так по імені британського теоретика Пітера Хіггса, який придумав цей бозон ще в 1964 році.
Суть була не в самій частці Хіггса, масу якої де тільки не передбачали: в діапазоні від 52 ГеВ в 1999 році до 476 ГеВ в 2011 році. Основний задумкою і викликом для теоретиків став спеціально придуманий так званий хіггсовський механізм (дає маси калібрувальним W + W- і Z ° бозонам як переносників слабкої взаємодії), за який два його творця, Франсуа Енглер і Пітер Хіггс, отримали Нобелівську премію.
Відкриття нової елементарної частинки - бозона Хіггса на Великому адронному колайдері до кінця 2012 року стало довгоочікуваним експериментальним досягненням в фізиці елементарних частинок. За без малого 20 років (з 1995 по 2012 рік) прискорювальна фізика не відкрила жодної частки - факт, який шокував би піонерів фізики елементарних частинок 1930-х і 1950-х років ... Маса бозона виявилася рівною 125 ГеВ, а час його життя до образливого малим: 10-24 секунди, тепер можна було переходити до вивчення його властивостей.
І вже до кінця 2013 року фізики прийшли до висновків: виявлений бозон Хіггса не виходить за межі Стандартної моделі і поки немає ніяких експериментальних вказівок на фізику за її межами. Більш того, за варіантами розпаду цього бозона і їх ймовірності з'ясувалося: виявлений бозон Хіггса - самий стандартний з усіх очікуваних варіантів. Частка Хіггса, незважаючи на свою незвичайність і драматично довгу дорогу до відкриття в експерименті, підтвердила стару добру Стандартну модель.
Так єдиний повноцінний успіх прискорювальної фізики з 1990-х років одночасно став новим ударом по теоріям суперсиметрії і суперструн. Провал теорії суперсиметрії і сумнівні перспективи занадто абстрактної теорії суперструн - це, чесно кажучи, суперзакритие теми фізики частинок.
ПРОВАЛ ТЕОРІЙ суперсиметрії І суперструн
Серед теоретиків не прийнято говорити про провал супертеорій. Тим більше - виносити це в друк. Заборона 5 років тому порушив наш колишній співвітчизник, випускник МФТІ Михайло Шифман. Нині він займає постійну позицію в США, в Міннесотського університету. У жовтні 2012 року в своїй роботі він відверто закликав колег-теоретиків змінити курс, шукати щось нове замість улюблених і «модних» в 1980-і роки супертеорій. Але для початку треба офіційно визнати провал і марність цих теорій. Хоча б заради того, щоб саме молодь з числа фанатів супертеорій (близько 2500-3000 вчених, за підрахунками Шифман) не перетворилася на втрачене покоління, втративши здатність народжувати нові ідеї поза загальноприйнятого «тренда».
І якою ж була реакція теоретичної середовища на таку різку заяву? А ніякої - теоретики вдали, що цього виступу просто не було. Їм не хочеться визнавати крах цих теорій, не з руки міняти статус-кво, немає бажання перемикатися на нове.
Чи не реагували вони і на інші критичні виступи проти суперсиметрії ще 2000-х роках, наприклад, статті американського теоретика Лі Смоліна. Смолін навіть книгу написав про проблеми з теорією суперструн і з її нездорової майже монополією на наукову істину в сфері теорії частинок в США. Його книга 2006 року була провокаційно названа «Проблема з фізикою: піднесення теорії струн, падіння науки і що прийде потім» - в ній багато уваги приділено процесам і методам наукового дослідження, етики та моралі вчених. Але теоретики відкинули всю цю критику, так як автор явно не «з їхнього кола» - він ніколи не був прихильником теорії суперструн, а тому і не може сприйматися ними як досить обдарований, щоб судити про неї!
Втім, логіка «людина не нашого кола - недостатньо хороший теоретик» вже не діє у випадку з Михайлом Шіфманом - колишнім прихильником суперсиметрії. Він сам з 1982 року був вражений елегантністю і красою нової теорії під містичною назвою «суперсиметрія» і написав багато робіт в її рамках. Але він знайшов в собі мужність і наукову чесність визнати простий факт, що витратив цей час даремно, що колись «модна» теорія просто не працює. Неважливо, наскільки гірко і прикро говорити: «але природі вона не потрібна», як це говорить з 2012 року Шифман, важливо тільки те, наскільки це близько до наукової істини.
Квантова теорія струн виникла на початку 1970-х років. Теорія струн заснована на гіпотезі про те, що всі елементарні частинки і їх фундаментальні взаємодії виникають в результаті коливань і взаємодій ультрамікроскопічних квантових струн (одновимірних протяжних об'єктів) на масштабах порядку планковской довжини, що дорівнює 10-35 метра. Ну а сучасні експерименти працюють з масштабами до 10-18 метра - значить, ця теорія взагалі неможливо перевірити.
Суперсиметрія відразу виникла в контексті версії теорії струн, заради зв'язку двох полів двох різних типів частинок: фермионов і бозонів. Для цього суперсиметрія передбачає подвоєння (як мінімум) числа елементарних частинок за рахунок нових частинок. Кожній частинці вигадується так званий суперпартнёр: для фотона - Фотину, для кварка - Скварка, для хиггса - хіггсіно і так далі. Тут вже не обійтися красивими словами про багатовимірний простір, як в теорії струн, тут треба передбачати маси і прояви цих нових «суперпартнёров». Чим теорія суперсиметрії і займається вже понад 40 років. Абсолютно безуспішно: жодна із запропонованих, розрахованих, передбачених «суперчастіц» цієї теорії ніколи не була знайдена ні в одному експерименті. З відкриттям бозона Хіггса, який теж відмовився показувати навіть найменші ознаки наявності у себе «суперпартнёра», теорія суперсиметрії потрапила в патову ситуацію: і передбачати більше нічого, і успіхи пред'явити неможливо, так як їх немає.
Але немає і визнання провалу. Самі теоретики в приватних бесідах наголошують на особливу «красу» теорії суперсиметрії, як це і зазначив Шифман. Прихильники суперсиметрії впевнені, що ця чисто суб'єктивна краса переважує всі негативні сторони теорії, навіть повна відсутність її результатів. Дивна позиція.
Закони природи не зобов'язані слідувати за нашими мріями і відчуттями краси - як раз навпаки: ми повинні ці закони максимально точно описати. Ще в 30-і роки XX століття, з народженням квантової механіки, фізики виявили, що закони мікросвіту на атомних і субатомних масштабах сильно відрізняються від звичних нам законів природи в нашому макросвіті. У мікросвіті людська логіка вже не працює, а значить, і людські критерії краси там теж не приносять користі. На жаль, теоретичне співтовариство продовжує зберігати мовчання - їм простіше робити вигляд, що все добре і ніякої проблеми немає.
Синхрофазотрон ОІЯД вагою в 36 000 тон і довжиною кола близько 190 м (вид на магніти зверху), введений в дію в 1957 році в м Дубні, СРСР
ЦЕНЗУРА «заборонених тем»
Не тільки фізику частинок, але і всю науку завжди рятувало одна важлива властивість людського розуму: його гнучкість. Вчасно змінити курс так само важливо, як і його правильно вибрати. Скільки було споруджено помилкових теорій в історії науки (взяти хоча б геоцентричну систему світу і теорію «теплорода»), але вони впали під ударами критики і не витримали конкуренції з більш вдалими теоріями. Важливими умовами такої зміни парадигм є відкрита боротьба наукових шкіл, свобода критики «панівними» теорії без побоювань за своє статус-кво, та й просто відсутність заборонених тем.
І в теорії, і в експериментах фізики частинок гнучкість підходів повинна відігравати ключову роль: якщо теорія не працює, треба розробляти нову, якщо нові прискорювачі занадто дорогі, значить, треба модифікувати старі або працювати з космічними частинками, розвивати астрофізику. А якщо нових частинок на нових діапазонах енергії немає, значить, потрібні більш тонкі, але недорогі експерименти на меншій енергії, не з метою відкрити нові частинки, а для уточнення інших властивостей, для роботи на стику наук. Приблизно так вже і відбувається в наукових центрах:
У Німеччині був прийнятий в реалізацію проект рентгенівського лазера на вільних електронах під назвою XFEL, свого роду гібрид мікроскопа з прискорювачем, який від початку спрямований на експерименти в галузі біології та молекулярної хімії. А у нас в Росії вирішили будувати протонний і іонний коллайдер NICA з більш ніж скромною енергією пучків у 11 ГеВ. Коллайдер NICA спочатку націлений не так на відкриття нових частинок, а на дослідження властивостей кварк-глюонної плазми, а також чисто прикладні, нефундаментальние дослідження. В рамках такого підходу поки і розвивається прискорювальна фізика, плани в цьому напрямку є до 2022 року, а там майбутнє покаже, наскільки поточний гнучкий шлях підходить для прогресу в цій галузі науки.
Фото з архіву автора
На що розпалася первинна частка?
О утворилося в ході зіткнення?
Мовляв, ми побудували за 6-7 мільярдів прискорювач і «всього» за 2 мільярди експериментальні установки на ньому, витратили на електроенергію і зарплату ще 1 мільярд за ці 5-10 років - і де результат?
Дцять років?
Ну щоб ви і в наступному діапазоні енергій не знайшли жодної частки?
А що якщо після W + W- Z ° бозонів вище по енергії від 10 + 12 (Tevatronі БАК) до 10 + 25 еВ ніяких частинок просто немає?
Що якщо там дійсно простягається «велика пустеля» в сенсі частинок?
В цьому ніхто не винен, але ж прикро: чому тоді займеться вся прискорювальна фізика, багато тисяч амбітних фахівців?
Ну і що ви відкрили у себе на NA49?
»Відповіді в основному звучали так:« Ми?