ЦЕРН (CERN) от сокращённого названия на французском языке «Европейский совет по ядерным исследованиям» – Европейская организация по ядерным исследованиям, которая является ведущим научным институтом в изучении физики высоких энергий. Более всего ЦЕРН известен благодаря большому адронному коллайдеру, однако и без него в этой масштабной организации хватает технических и креативных ресурсов, чтобы пересматривать теоретические основы современной науки.
Знали ли жители Женевы, за что они голосовали в 1953 году?
ЦЕРН представляет собой самую крупную в мире лабораторию физики высших энергий, расположенную на территорию двух стран – научные площади в 100 гектаров расположены в Швейцарии, около Женевы, ещё 450 гектаров помещений находятся во Франции. При этом не учитывается площадь огромных подземных, расположенных на глубине в сто и более метров, лабораторий, и комплексов транспортных и коммуникационных тоннелей, связывающих их. Постоянный научный штат ЦЕРН составляет, по разным данным, от 2,5 до 3 тысяч учёных, ещё от 6,5 до 8 тысяч специалистов по физике высоких энергий заняты в различных проектах и экспериментов Организации и пребывают в лабораториях временно.
Сама идея создания подобной лаборатории родилась в европейских научных кругах сразу после Второй Мировой войны. Это была своего рода попытка научного сообщества направить развитие физики не только по военному пути, на котором уже создавалось атомное оружие, но и по направлению мирных исследований. Идея создания подобного научного комплекса была поддержана правительствами многих стран и с 1952 года в качестве места возможного расположения лаборатории были выбраны окрестности Женевы. В 1953 году вопрос о размещении здесь лаборатории был вынесен на референдум среди жителей кантона Женева. Правда, жителям не рассказывали в подробностях о том, что же будет представлять собой эта лаборатория и какие в ней будут производиться эксперименты, да и вряд ли бы они это поняли. Но факт есть факт: с перевесом в два раза жители проголосовали за создание научного центра, и в 1954 году началось его строительство, а в 1957 году ЦЕРН начал свою работу.
Ускорители, ускорители, ускорители…
В настоящее время расходы на деятельность ЦЕРН составляют примерно один миллиард долларов в год, однако европейские политические и уж тем более научные круги полагают, что такие расходы оправданы. Потому что именно огромный технический, технологический и кадровый потенциал ЦЕРН и созданные здесь уникальные экспериментальные условия позволяют проводить исследования и эксперименты, которые делают завтрашний день физики её сегодняшним днём. Для этого проводятся исследования в поисках неизвестных науке элементарных частиц, открытие и изучение свойств которых имеет не только теоретическое, но и в перспективе практическое значение.
Для этого в ЦЕРН создано несколько ускорителей частиц, каждый из которых предназначен для решения определённых задач:
- Линейные ускорители Linac2 (протоны) и Linac3 (тяжёлые ионы), которые подготавливают пучки частиц, участвующие в работе других установок;
- Протонный ускоритель PS Booster, который является промежуточным звеном, принимая пучок частиц от первых ускорителей и передаёт их в следующий;
- Протонный синхротрон PS, который разгоняет протоны и тяжёлые ионы до необходимой скорости;
- Протонный суперсинхротрон SPS, который ранее разгонял электроны и позитроны для предыдущего главного ускорителя, большого электро-позитронного коллайдера, а ныне разгоняет протоны для большого адронного коллайдера;
- Большой адронный коллайдер LHC, крупнейший в мире ускоритель частиц на встречных протонных пучках. При нём функционирую несколько дополнительных экспериментальных установок, созданных для поиска конкретных частиц.
ЦЕРН против Эйнштейна
Для людей, не имеющих учёных степеней по физике, довольно сложно понять, в чём состоит смысл деятельности ЦЕРН и тем более сложно осознать те или иные результаты исследований этой организации. Однако совсем недавно, в сентябре 2011 года было объявлено об открытии, которое вполне понятно и тем людям, чьи знания физики не превышают школьной программы. Потому что это открытие, если оно всё же подтвердится окончательно (а окончательное подтверждение открытий в физике дело нелёгкое и нередко долгое), может означать изменения в современной научной картине мира.
Дело в том, что под сомнение оказались поставлены постулаты теории относительности Альберта Эйнштейна, которая лежит в основе нынешней физической науки и, следовательно, наших представлений о мире. Одним из фундаментальных положений теории относительности является утверждение, что ничто во Вселенной не способно двигаться со скоростью света в вакууме (299792 километров в секунду) и тем более с превышением этой скорости. Но, согласно утверждению учёных из ЦЕРН, в ходе эксперимента с пучком частиц нейтрино эти частицы преодолели расстояние в 732 километра на 60 наносекунд быстрее, чем это возможно даже при скорости света в вакууме. Даже с учётом погрешности в 10 наносекунд это означает, что одно из оснований теории относительности неверно и всё-таки существуют частицы быстрее скорости света.
После множества скептических отзывов о том, что эти данные просто ошибка, эксперимент был повторен с более короткими пучками нейтрино – и результат был тот же. Впрочем, говорить о том, что теория относительности Эйнштейна опровергнута, рано – потому как большинство учёных по-прежнему считают, что превышение скорости света невозможно и в экспериментах ЦЕРН присутствует некая систематическая ошибка. Наиболее радикальные физики признают возможности сверхбыстрых частиц, но утверждают, что это может лишь скорректировать теорию относительности, но не отменить её целиком.
Александр Бабицкий
