В Большом Адронном Коллайдере (БАК) устраивают один Большой Взрыв за другим, а мы все еще живы

У самого эпицентра

На БАКе начались и будут продолжаться до 6 декабря эксперименты по столкновению ионов свинца. А прежде там сталкивали почти на скоростях света и разбивали вдребезги лишь протоны - частицы несравненно более легкие. Ученые  расчитывают, что "тяжелые ядра свинца" позволят глубже проникнуть в тайны материи.

Смысл экспериментов: разбивая частицы, вернуть материю в "первобытное" состояние. В то, когда ее мельчайшие составляющие еще не объединились в протоны и нейтроны, а тем более в атомы. Такие условия, если верить господствующей ныне теории зарождения Вселенной, существовали сразу после Большого Взрыва, в результате которого она - Вселенная - и  образовалась. Из некой точки. Примерно 13,7 миллиардов лет назад.

БАК по сути моделирует Большой Взрыв. Сотворяет так называемую кварк-глюонную плазму. Это невероятно горячий - до 10 триллионов градусов - "суп" из протоматерии, в состоянии которого Вселенная  находилась через доли наносекунд после своего рождения.

Кольцо БАКа в 27 километров накрыло область между Францией и Швейцарией. На схеме показаны места расположения основных детекторов

Подземный тоннель, по которому проложены трассы для разгона заряженных частиц

Сотворив "суп",  физики наблюдают за его поведением посредством детекторов ALICE, ATLAS и CMS - гигантских измерительных комплексов, весящих по 10 и более тысяч тонн. Ученые хотели бы понять (в числе прочего), каким образом протоматерия превратилась в обычную - в ту, которая нас сейчас окружает. И какова природа так называемого сильного взаимодействия, за счет которого кварки и глюоны "склеиваются" в протоны и нейтроны.

По словам специалистов ЦЕРН, последствия столкновений встречных пучков  протонов позволяли имитировать состояние материи через десять в минус 34-й степени секунды после Большого Взрыва. А столкновение ионов свинца - через десять в минус 11-й степени. То есть, гораздо позднее. Но выражаясь образно, и тот и этот эксперименты приблизили исследователей  к самому эпицентру акта творения. По времени, конечно. И по сути, перенесли - пусть в микроскопическом масштабе - почти на 14 миллиардов лет назад.

Так выглядит (почти что) смоделированный Большой Взрыв на детекторе

Странные дела

В свежем пресс-релизе ЦЕРН указано, что энергия столкновений ионов свинца достигала 2,76 тераэлектронвольт (ТэВ) на пару нуклонов. Что меньше, чем в предыдущих экспериментах. В марте нынешнего года на БАКе разогнали встречные  пучки протонов до энергий в 3,5 тераэлектронвольт (ТэВ). В итоге энергия столкновений достигла рекордных 7 ТэВ.

В сентябре рекордам начали сопутствовать неожиданности. Загадочный феномен явил детектор CMS. Физики обнаружили, что некоторые, частицы, образовавшиеся в результате  столкновений протонов, вылетают парами и под одним и тем же углом. И далее двигаются так, будто бы они связаны друг с другом. Это явление стало полной неожиданностью и не было предсказано ни одной теорией.

По словам профессора Владимира Гаврилова, руководителя группы российских физиков из Института теоретической и экспериментальной физики, работающих на детекторе CMS, энергия столкновений в БАКе достигла таких колоссальных значений, что начались сюрпризы.

Так устроен сам детектор - ALICE

Так детектор выглядит натурально

Кстати, еще тогда Гвидо Тонелли, представитель Европейской организации ядерных исследований, который курирует детекторы, заявлял: в протон-протонных экспериментах с рекордной энергией удалось получить кварк-глюонную плазму. То есть, нынешняя - из ионов свинца - далеко не первая.

  - Нам нужно около года, чтобы разобраться в происходящем ныне на БАКе, - сказал Гвидо. Чем не сильно успокоил. Скорее заставил вспомнить афоризм, рожденный кем-то из физиков еще до начала экспериментов: "Мы попытаемся увидеть что получится и попробуем понять что это значит".

Вперед, к новым свершениям

От БАКа ждут главного - того, ради чего, по мнению покойного академика Гинзбурга,  он и был построен. Ждут обнаружения бозона Хиггса - частицы, которая, как предсказывают господствующие в нынешней физике теории,  наделяет вещество массой. И возможно, заключает в себе секрет антигравитации.

Совсем не исключено, что принципиально новые знания принесет изучение кварк-глюонной плазмы.

Некоторые физики рассчитывают экспериментально обнаружить иные измерения. И даже параллельные Вселенные.

Но пока БАК - этот физический прибор стоимостью 10 миллиардов долларов - лишь демонстрирует перспективы. А не прорывы в понимании природы вещей.

Генеральный директор ЦЕРН Рольф Хойер (CERN Director General Rolf Heuer) и не скрывает, что на первый год работы перед БАКом стояли в основном технические задачи - наладка, отработка процессов сбора информации. С ними  удалось справиться.

- Машина работает, как часы, - прокомментировал  директор легкость перехода БАКа с протонов на ионы свинца. И пообещал:
- Теперь мы с новыми силами и уверенностью перейдем к задачам 2011 года.

Эксперименты, от которых, возможно, все-таки случится революции  в физике, начнутся тогда, когда энергия столкновений пучков протонов достигнет колоссального значения в 14 ТэВ. Тогда-то смоделированный Большой Взрыв станет еще больше похожим на настоящий, который произошел 13,7 миллиардов лет назад. 

Физики честно признают: с такими энергиями никто еще не работал. И стало быть, о том, что произойдет можно судить лишь теоретически. Иными словами, гадать. В некотором роде.

Самые пугливые предрекают конец света.
С другой стороны паникеры обещали кошмары - вороде всепоглощающих черных дыр - уже на 7 ТэВ. Ничего хорошего, в этом смысмле, не сулили и столкновения тяжелых свинцовых ядер. Но мы до сих поро живы. Так может быть, и дальше нас ждет лишь светлое будущее?  Небывалые открытия?

В любом случае пока можно расслабиться. Раньше 2011 года на БАКе не будут предпринимать попытки выйти на рекордную мощность.

Серьезные ученые считают, что опасения напрасны, особенно по поводу появления черных дыр в результате экспериментов на БАКе

МНЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТА

Ожидается много интересного

- Ожидается много интересного с точки зрения фундаментальной физики – новые частицы, - говорит Валерий Рубаков,  главный научный сотрудник Института ядерных исследований, академик РАН. - Есть разные гипотезы, потому что мы пока реально не знаем, что там реально произойдет. Те новые частицы, новые взаимодействия, которые будут открыты, определенно действовали в ранней Вселенной. Поэтому станет понятно, какие именно процессы происходили в ней при сверхвысоких температурах. А что из этого последует - поживем увидим.

Может быть, будут очень интересные вещи обнаружены с точки зрения космологии. Например, мы знаем, что во Вселенной присутствует так называемая темная материя – это какие-то новые неизвестные нам частицы, которые вокруг нас летают, скорее всего, тяжелые, но с нами очень слабо взаимодействуют. Взаимодействие только гравитационное. По крайней мере, пока мы их взаимодействие с обычными частицами не наблюдали. Может быть, эти частицы будут обнаружены . Тогда будет ясно, как образовалась эта темная материя во Вселенной. И что это за темная материя. На это есть большие надежды.

Что касается опасений конца света и возникновения черных дыр, то это все – выдумки.