Для чего России большой адронный коллайдер?

Юрий Зайцев, действительный академический советник Академии инженерных наук РФ, для «РИА Новости»

10 сентября состоится последняя проверка работоспособности Большого адронного коллайдера (БАК) - или Large Hadron Collider - LHC.

Другими словами - ученые попытаются пройти пучком протонов по всему его  27-километровому кольцу. Столь значительный периметр коллайдера и объясняет, почему новый ускоритель назван большим.
Равного ему по мощности в мире до сих пор не было. Он предназначен  для разгона протонов и тяжелых ядер, так называемых адронов.  Коллайдером же назван потому, что ускоряет частицы на встречных пучках и призван воспроизводить то, что  природа делает каждую секунду и что происходит уже миллиарды лет.

Идея БАК родилась  в 1984 г. и официально  одобрена десятью годами позже.  Ускоритель создавался под руководством Европейской организации  ядерных исследований - ЦЕРН (CERN - Conseil Europeen pour la Rercherche Nucleaire). Хотя Россия не является ее членом (с 1999 г. у нашей страны есть статус наблюдателя), связи российских научных институтов с ЦЕРНом были установлены еще в 1960-е годы и успешно продолжаются до сих  пор.

Строительство коллайдера началось в 2001 г. и обошлось примерно в 6 млрд долл. Россия финансировала как изготовление всех четырех детекторов - установок для исследований ядерных взаимодействий при сверхвысоких энергиях, так и сооружение самого ускорителя.

Если говорить о детекторах, то российская доля в них составляет около  5% от общего финансирования, в ускорителях - примерно 3%.

В общей сложности на российские предприятия поступило заказов от ЦЕРНа на 120 млн долл. В работах участвовали многие институты Российской академии наук, Росатома, Московский и Санкт-Петербургский  университеты, а также Федеральные ядерные центры, в частности Саров и Снежинск.

Как отметил один из первых руководителей ЦЕРНа Роже Кашмор, "мы не смогли бы сделать БАК без российских ученых". В то же время участие в проекте благотворно повлияло на российскую промышленность. Он сильно поддержал многие наши предприятия.

10 номинаций или наград дал ЦЕРН российским предприятиям за своевременное и качественное выполнении работ для БАКа.

Всего в проекте участвуют порядка 700 российских ученых. Сегодня  в Швейцарии одновременно находится в командировке около 200 физиков и других специалистов из России.

По мнению ученых коллайдер позволит в деталях изучить, каков мир вокруг нас.

В начале ХХ века в физике появились две основополагающие теории мироустройства. Общая теория относительности Альберта Эйнштейна, которая описывает Вселенную на макроуровне, и квантовая теория поля - на микроуровне. Проблема в том, что эти теории по ряду позиций несовместимы друг с другом. Например, для адекватного описания происходящего в так называемых черных дырах нужны обе теории, а они вступают здесь в противоречие.

В последней трети ХХ века физикам удалось разработать некую Стандартную модель, которая объединила три из четырех фундаментальных взаимодействий - сильное, слабое и электромагнитное. Однако добавить в нее гравитационное взаимодействие оказалось чрезвычайно трудно.

Один из главных секретов, которые наука надеется раскрыть, - почему элементарные частицы имеют массу. Это ключевой вопрос мироздания, и он, возможно, будет разгадан, если БАК "поймает" так  называемый бозон Хиггса (или "Хиггс"), предсказанный английским физиком Питером Хиггсом в 1960 г. В рамках существующих представлений, эта частица отвечает за массу элементарных частиц. Для обнаружения ее следов предназначены два самых больших детектора БАК - CMS и ATLAS.

Как считают ученые, вся Вселенная заполнена так называемым полем Хиггса. И любая частица, которая движется в этом поле, взаимодействуя с ним, приобретает массу.  В какой-то степени Хиггсовский бозон - "побочный" продукт идеи приобретения масс электрослабыми калибровочными бозонами в результате спонтанного нарушения симметрии хиггсовского поля.

Изучая бозон Хиггса, ученые могут узнать и первоначальные свойства данного поля, во многом определившего  черты нашего мира. Возможно, это натолкнет физиков на новую теорию Вселенной - более глубокую, чем Стандартная модель.

Еще  одним из научных достижений исследований на БАКе может стать доказательство или опровержение "суперсимметрии" - теории, гласящей, что любая субатомная частица имеет более тяжелого партнера, или "суперчастицу". Нынешний директор ЦЕРНа Роберт Аймар считает, что коллайдер должен помочь ученым найти "нейтралино" - одну из гипотетических частиц, предсказанных теорией суперсимметрии.

Некоторые специалисты полагают, что техника сооружения сверхмощных ускорителей  сегодня "подошла к своему пределу". Тем не менее, по мнению  российских физиков, следующим и еще более крупным ускорителем должен стать Международный линейный  коллайдер ILC. На его размещение претендует Объединенный институт ядерных исследований в Дубне (Россия).

В ILC будут сталкиваться легкие частицы - электроны и позитроны. В итоге могут появиться предсказанные теорией суперсимметричные частицы. Возможно, это позволит раскрыть не менее заманчивую тайну - природу темной материи и темной энергии. На их долю приходится 96% материи  Вселенной, в то время как на ее видимую часть (звезды, планеты) - только 4%.

Именно такие крупные проекты как LHC и ILC являются тем локомотивом, который тянет за собой науку и промышленность. Примеры тому - атомный и космический проекты. Они дали толчок многим научным направлениям и отраслям промышленности.

Тот же Большой адронный коллайдер стимулировал прорывы во многих строительных,  материаловедческих и информационных технологиях.  Приборы, которыми оснащен БАК, потребовали такой точности изготовления, что их создание было бы невозможным без применения новых прогрессивных технологий.

Мнение автора может не совпадать с позицией редакции