 | | Поглед към тунела | |  | | Британецът Лин Еванс, ръководител на проекта | |  | | Контролният център на колайдера в Превесен, Франция | |  | | | |  | | Ревизия преди пуска | |  | | Учените възлагат на експеримента големи надежди | |  | | Големият адронен колайдер е обозначен с бяла окръжност. На снимката е показано и летището на Женева с дължина 4 км, за да може да се сравни с размера на ускорителя | |  | | На 17 май 1954 край Женевското предградие Мейрен започват изкопните работи за бъдещия център | | | | |  Ще освети ли Големият адронен колайдер „тъмните страни" на мирозданието?
Край Женева заработи най-голямата в света установка за ускоряване, натрупване и сблъскване на частици на свръхвисоките енергии. С нейна помощ физиците се надяват да проникнат по-надълбоко от всякога в материята и да потърсят отговор на много въпроси: Какво представлява веществото? Откъде се е появило? Как се свързва в сложни обекти като звездите, планетите и живите същества? Как се раждат вселените? Къде е изчезнала преди милиарди години антиматерията? ИВАНИЧКА ЧЕРВЕНКОВА Едно, две, три... Давай!", отеква командата на британеца Лин Еванс, ръководителя на проекта, и на монитора се появява забавна картинка: стадо весели протони изскача от недрата на предварителния ускорител и се устремява в основния тунел на Големия адронен колайдер. В залата за пресконференции на Европейския център за ядрени изследвания (CERN) всички затаяват дъх, вторачени в огромния екран, на който са разположени пултовете и дисплеите на контролния център. Центърът се намира в градчето Превесен на швейцарска територия. От другата страна, на френска земя, тръпнат в очакване Робер Емар, генерален директор на CERN, нобелистът по физика Карло Рубиа и други световноизвестни учени. Най-важното в момента е сноповете протони да попаднат в основния пръстен и да изминат поне един сектор. Екранът проблясва обнадеждаващо – протоните са преминали през поредния детектор. Грандиозният експеримент е започнал. Създателите на колайдера се надяват да получат отговор на главните въпроси на мирозданието, включително кой и как е задействал реакцията на Големия взрив, положил началото на Вселената. Колайдерът (от англ. сollide – сблъсквам се, удрям се) е най-големият в света ускорител на елементарни частици. Невижданото досега съоръжение е погълнало около $6 млрд., строили са го представители на повече от 40 държави, посочва „Итоги". През последните години нито един научен проект не е предизвиквал толкова тълкувания и слухове, колкото задействането на тази огромна „атомотрошачка" на 100 м дълбочина в земните недра между Швейцария и Франция. Към какво направи крачка светът на 10 септември 2008 – към началото на нова ера или към своя край, питат се мнозина. Очакванията преливат от едната крайност към другата, от надежди за епохални открития до страхове от неочаквани фатални последици. В навечерието на това събитие например компания шегобийци бурно празнува в женевския бар „Лейди Годайва" края на света. Вестник 20 minutes пък предлага на читателите да отговорят на въпроса: „Какво ще правите, знаейки, че идва краят на света?" Предлаганите варианти за отговори гласят: „Ще изпразня банковата си сметка и ще пирувам за последно", „Ще си разчистя сметките с началството и тъщата", „Ще се извъргалям с жена си в леглото и ще чакам смъртта"... Преди включването на колайдера половината световни медии го описват като кутията на Пандора. „Група приятели", между които германският специалист по теория на хаоса Ото Рьослер, изпращат жалба до Европейския съд за правата на човека в Страсбург. Ищците твърдят, че експериментите в CERN могат да доведат до края на света поради образуването на неконтролируеми черни дупки – загадъчни обекти с много силно гравитационно поле, което не може да бъде преодоляно дори от вълните на светлината. Специалистите в Женева обаче са убедени, че дори и да възникнат малки черни дупки (което е малко вероятно), те ще са напълно безопасни. Ще просъществуват незначително време, след което ще се самоунищожат. Колайдерът е атакуван и от Хаваите. Уолтър Уогнър, управител на ботаническа градина, и испанецът Луис Санчо подават иск във Федералния окръжен съд в Хонолулу с искане включването му да не бъде допуснато, тъй като има опасност да се зароди „странна частица", която да превърне Земята в бучка „странна материя". Върху изследователите, ангажирани в проекта, е оказан огромен натиск. Жълтите издания ги наричат „адвокати на Апокалипсиса". Заплашвани са по телефона, получават гневни писма по електронната поща. Обвиняват ги, че искат да разрушат Земята. Интернет прегрява. В деня на включването на колайдера логото на Google се свива на геврек, копирайки формата на съоръжението. Блоговете гъмжат от всевъзможни коментари. На фона на планетарната истерия представителите на науката успяват да запазят спокойствие и да продължат да си вършат работата. Могат ли все пак в хода на експеримента да възникнат непредвидени явления, способни да доведат до катастрофа? Специалистите са убедени, че подобна вероятност е изключително малка. Но както е известно, песимистите и оптимистите са горе-долу 50% на 50%, така че във връзка с колайдера дълго ще възникват най-невероятни догадки. Ще има хора, които ще го набедят за всички злини на Земята – от смерчовете и земетресенията до самолетните катастрофи и нарушенията в електроснабдяването. Вече има подобен прецедент: по време на Европейското футболно първенство някои издания обясняват гигантските мълнии над стадионите в Швейцария и Австрия, затруднили телевизионното излъчване на срещите, с изпитанията на първите сектори на ускорителя. Колайдерът е разположен в тунел, дълъг 27 км. С огромното съоръжение не могат да се мерят по размери нито космическите кораби, нито Хеопсовата пирамида. Дължината на свръхпроводимите кабели, опънати в него, е равна на 6,8 от диаметъра на Земята. Общата дължина на всички влакна и проводници е толкова голяма, че е достатъчна, за да се опъне 5 пъти от Земята до Слънцето и обратно и пак ще остане за няколко намотки от Земята до Луната. Мощността на охладителите би била достатъчна, за да поддържа температура малко над абсолютната нула в 140 000 обикновени хладилника. Протоните могат да бъдат сравнени със зверове, пуснати от клетките на цирковия манеж. Дресьорите, които ги укротяват, са 1624 огромни магнита, сред които и най-големият в света свръхпроводим електромагнит с тегло 250 тона. С пускането на ток със сила 20 000 ампера елементарните частици влизат в 40 милиона взаимодействия в секунда. Всяко от тях задължително се регистрира и се вкарва в базата данни, които ще бъдат внимателно филтрирани. С каква цел е създадено това невероятно техническо чудо? Учените твърдят, че материята, която виждаме и усещаме, е само 4% от Вселената. Останалото са т. нар. тъмна енергия и тъмна материя. С този експеримент те правят опит да осветят тази „тъмна страна" на мирозданието, да съберат нови данни, които да им дадат възможност най-сетне да бъде създадена единна и съгласувана теория за възникването на Вселената. Днес се смята, че през първите 10 микросекунди след Големия взрив, когато тя току-що е била възникнала, веществото се е намирало в състояние, различно от сегашното. Тази кварк-глюонна плазма е известна като „супа". С помощта на колайдера тази „супа" ще бъде пресъздадена в експериментални условия. Сблъскването на ядрата, започнало в тунела на швейцарско-френската граница, ще е нещо като Малкия взрив. Може да се каже, че е създадена своеобразна машина на времето, способна да пренесе експериментаторите в онзи свят, който е възникнал за милионна част от секундата след Големия взрив. Тъкмо това събужда необоснованите според учените страхове, че при опитите с Големия адронен колайдер ситуацията може да излезе от контрол. Процесите, които възникват при сблъсъка на елементарните частици в ускорителите, са поразителни: кинетичната енергия там се преобразува в маса! Ускорени до краен предел, частиците се врязват една в друга, раждат цяла каскада нови частици, включително такива, които имат маса, 1000 пъти по-голяма от тази на първоначално сблъскалите се. Все едно при сблъсък на 2 билярдни топки да възникнат десетки гюллета за стрелба с топ. Микросветът е устроен съвсем различно. В него енергията лесно преминава в маса и обратно – масата се превръща в енергия. Именно тези процеси наблюдават днес физиците, сблъсквайки електрони, позитрони, протони, антипротони и ядра на тежки атоми. Сега е трудно да се предвиди в какво ще се въплътят след 50 години откритията, които ще бъдат направени през най-близките десетилетия. Но че ще променят напълно живота, няма съмнение. С разработването на полупроводниковите прибори човечеството се сдоби със съвременните компютри и интернет и навлезе в ерата на усвояването на електричеството като универсален енергиен източник, който е носител и средство за обработка на информацията. Надеждите, възлагани на ускорителите, са още по-големи. В полите на Юра -
Европейският център за ядрени изследвания (CERN), където се ражда идеята за възпроизвеждането на Големия взрив, е учреден на 29 септември 1954. Финансиран е от 20 европейски държави, между които и България. Израел, Индия, Русия, САЩ, Турция, Япония, Европейската комисия и ЮНЕСКО са наблюдатели. Центърът е разположен от двете страни на френско-швейцарската граница в подножието на планинския масив Юра върху 100 ха в Швейцария и 450 ха във Франция. Подземните тунели обхващат значително по-голяма площ. Мястото е избрано не случайно заради геоложките и сеизмични условия, които се оказват най-подходящи за построяването на такива огромни и точни съоръжения като ускорителите на елементарни частици. В центъра работят около 3000 постоянни сътрудници. В проектите участват около 6500 учени от 80 страни. Почти половината от тях са специалисти по физика на високите енергии.
Тайнственият бозон на Хигс  | | Модел на разпадането на бозона на Хигс, който учените може би ще успеят да фиксират на детектора CMS на Големия адронен колайдер | | | | | В часовете по физика се учи, че всяко материално тяло има маса. Приемаме го като факт, без да се замисляме какво точно представлява тя и защо материалните тела я притежават. Този въпрос си задава през 60-те години на миналия век физикът Питър Хигс от Единбург. Според неговата теория причината за съществуването на феномена маса е полето (наречено е на негово име поле на Хигс – бел. ред.), което като някаква разтеглива субстанция прониква във всички кътчета на Вселената. Има го и във вътрешността на което и да било твърдо тяло. Това поле възниква чрез съдържащата се във вакуума енергия на празното пространство. Когато полето стане енергийно силно, например в резултат от сблъсъка на частици, възниква т. нар. Хигс бозон. Трудно ви е да го схванете? Не се разстройвайте – да вникнат напълно във всичко това могат само хора, занимаващи се с физика професионално. Тъй или иначе, от тогава до сега много физици експериментатори търсят изведената на хартия и така необходима на всички частица. През това време са открити много други елементарни частици, но Хигс бозонът не влиза в капана. Сега учените от CERN залагат на Големия адронен колайдер да реши тази задача. Ускорители и детектори в медицината  | | Пълно сканиране на тялото по метода на позитронно-емисионната томография | | | | | Действащите в света ускорители са около 17 000. Само стотина от тях се използват за научни цели, останалите служат на медицината. Адронната терапия дава възможност с точност до милиметъра да бъдат изгаряни дълбоки ракови образувания, без да се въздейства съществено на останалите тъкани. Друго приложение на ускорителите е позитронно-емисионната томография, прилагана в някои европейски клиники. С нея се прави пълно сканиране на човешкото тяло. На базата на детекторите на частици са създадени и цифрови рентгенографски устройства с ниска степен на облъчване, които при подбирането на правилен контраст позволяват по снимките да се изучава структурата на костите и меките тъкани. Единство в множеството Първите гръцки философи вярвали в съществуването на материалното начало (архе), от което се ражда всичко съществуващо. Някои от тях – например Хераклит, свеждат цялото многообразие на заобикалящия ни свят до някакъв съществуващ елемент – вода, огън, въздух или земя. Други, между които Анаксимандър, предлагат в качеството на такъв елемент нещо, което не се възприема сетивно – например т. нар. апейрон. Идеята за универсалното единство на света невинаги е била поддържана от интелектуалния елит на човешката цивилизация. Аристотел разделя света на земен, състоящ се от гореспоменатите елементи, и небесен (космос), който според него се състои от особена космическа субстанция – етер, ефир. Науката на новото време се ражда от критиката на аристотелизма. И в съчиненията на Джордано Бруно (1548-1600), и в трактатите на Бенедикт Спиноза (1632-1677) в една или друга степен се говори за единна за всичко и всички субстанция, която се проявява в многообразието на материалния свят. Утвърждаването на класическия атомизъм (благодарение на открития в края на ХІХ век периодичен закон) може да се смята за триумфален реванш на аристотелизма. Само че елементите се оказват не 4, както е при Аристотел, а 104. Според тази теория основа на всяко химическо вещество са молекулите. Те са първичните „тухлички", състоящи се от атоми – неделими частици, чието название учените на ХІХ век заимстват от античните атомисти Демокрит, Левкип и Епикур. Разнообразието на химическите свойства на веществата се обяснява с разнообразието на атомите и техните комбинации. В тази обща картина не се вписва екзотичната форма на материята – електромагнитното поле. Хипотезата за неговото съществуване е изказана от Майкъл Фарадей (1791-1867) и Джеймс Максуел (1831-1879). Частен вид на това поле е светлината, представляваща електромагнитна вълна. Тази вълна е аналогична на обикновената механична вълна, а средата, в която се разпространява, отговаря на еднородната механична среда. Тъй като електромагнитните вълни (по-специално радиовълните) се разпространяват навсякъде и практически без ограничения, стига се до заключението, че еднородната среда би трябвало да запълва цялото пространство. По аналогия с Аристотел тя бива наречена етер или ефир. Така към края на ХІХ век идеята, че светът е универсален и единен, е принудена да отстъпи под напора на фактите, които по онова време изглеждат неопровержими. Многообразието на атомите и наличието на ефир по никакъв начин не се вписва в концепцията на единните начала. Едва след няколко десетилетия е открита вътрешната структура на атома и положението се променя радикално. Става ясно, че атомът се състои от по-прости от самия него частици, които отново получават названието „елементарни". Едновременно с това е установено, че ефир като универсална
среда не съществува и че светлината не е вълна, а поток от частици, способни да проявяват вълнови свойства. Идеята за полето и идеята за частицата се сливат една с друга, а идеята за систематизиране на елементите, описвайки ги по единен принцип, е възродена за нов живот.
сп."Паралели", БТА |
