Один из восьми секторов Большого адронного коллайдера запущен

Ученые опровергают катастрофические предсказания о цепной реакции, которая может уничтожить планету

Ученые Европейского центра ядерных исследований (CERN) успешно произвели первые попытки провести пучок протонов по одному из секторов Большого адронного коллайдера (LHC) – самого мощного в истории ускорителя элементарных частиц.

«Все прошло хорошо, мы очень довольны», — заявил официальный представитель CERN Джеймс Джиллис, слова которого приводит РИА «Новости». Он сообщил, что в ходе испытаний, в частности, проверялась синхронизация коллайдера и протонного суперсинхротрона (SPS) – предварительного ускорителя элементарных частиц. В ходе теста пучок протонов на скорости, близкой к скорости света, вводился в один из восьми секторов (октантов) коллайдера, длиной около 3 км. По словам Джиллиса, испытания повторялись в течение выходных дней.

Подобные тесты пройдут также 22 августа, когда пучок протонов будет направлен по одному из октантов в обратном направлении, то есть против часовой стрелки. Эти испытания являются частью подготовки к первому запуску LHC, который намечен на 10 сентября. Ожидается, что в этот день пучок протонов впервые проведут по всему кольцу коллайдера.

Большой адронный коллайдер создается под руководством CERN, его строительство началось в 2001 году. Для него использован 27−километровый подземный тоннель другого ускорителя – завершившего работу электрон-позитронного коллайдера LEP. Тоннель проложен на глубине около 100 м на границе Швейцарии и Франции.

LHC предназначен, в частности, для получения информации о так называемом бозоне Хиггса, предсказанном английским физиком Питером Хиггсом в 1960 году. В рамках существующих представлений, эта частица отвечает за массу элементарных частиц.

Коллайдер будет обеспечивать работу нескольких экспериментальных установок. Ученые, работающие на LHC, в специальном отчете о безопасности отмечают, что столкновения той же мощности, что и на коллайдере, в природе происходят постоянно.

Проводились исследования, которые показывают, что частицы космических лучей имеют энергии, значительно превосходящие энергию коллайдера – природа постоянно «ставит» эксперименты, подобные экспериментам на LHC, но это не привело к катастрофе.

Черные дыры, которые, согласно некоторым теориям, якобы могут появиться при работе коллайдера, будут иметь время жизни столь малое, что просто не успеют начать поглощать материю.

В связи с будущим началом работы ускорителя в мире звучит множество катастрофических предсказаний. В частности, говорится о том, что при работе коллайдера якобы образуется черная дыра, которая поглотит Землю, однако ученые заверяют, что эксперимент безопасен.

Большой адронный коллайдер
27-километровый подземный туннель, предназначенный для размещения ускорителя LHC. Подземный зал, в котором будет смонтирован детектор ATLAS. Большой адронный коллайдер (англ. Large Hadron Collider, LHC) — ускоритель, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов и строящийся в настоящее время в исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire).

Одной из основных целей проекта LHC является экспериментальное доказательство существования бозона Хиггса — частицы из Стандартной Модели (СМ), — а также обнаружение физических явлений вне рамок СМ. Также, планируется исследование свойств W и Z-бозонов, ядерных взаимодействий при сверхвысоких энергиях, процессов рождения и распадов тяжёлых кварков (b и t).

Идея проекта Большого адронного коллайдера (БАК) родилась в 1984 году и была официально одобрена десятью годами позже. Его строительство началось в 2001 году, после окончания работы предыдущего большого ускорителя CERN — электрон-позитронного коллайдера LEP (Large Electron-Positron Collider). На БАК предполагается сталкивать протоны с суммарной энергией 14 ТэВ (то есть 14 тераэлектронвольт или 14•1012 электронвольт) в системе центра масс налетающих частиц, а также ядра свинца с энергией 5,5 ГэВ (5,5•109 электронвольт) на каждую пару сталкивающихся нуклонов.

БАК строится в туннеле, который прежде занимал LEP. Туннель с длиной окружности 26,7 км проложен на глубине около ста метров под землёй на территории Франции и Швейцарии. Для удержания и коррекции протонных пучков используются 1 624 сверхпроводящих магнита, общая длина которых превышает 22 км. Последний из них был установлен в туннеле 27 ноября 2006 года. Магниты будут работать при температуре −271 °C. Строительство специальной криогенной линии для охлаждения магнитов закончено 19 ноября 2006 года.

Информация о запуске БАК 8 июля 2008 года, появившаяся на некоторых сайтах, не соответствует действительности. Большинство СМИ ссылались на размещённый в интернете счётчик, источник информации которого неизвестен. На официальном сайте БАК дата запуска коллайдера не указана, однако была объявлена ориентировочная дата тестового запуска коллайдера — октябрь 2008 года. В официальном коротком техническом отчёте CERN упоминается о том, что не все сектора охлаждены до нужной температуры и что пробная циркуляция пучков начнётся не раньше сентября 2008 года.

Первые тестовые столкновения с энергией 900 ГэВ (так называемый Commission Run) должны быть проведены осенью 2008 года. Весной 2009 года ускоритель заработает на полную энергию (14 ТэВ) и будет постепенно повышать светимость. После запуска, БАК будет самым высокоэнергичным ускорителем элементарных частиц в мире, почти на порядок превосходя по энергии своих ближайших конкурентов — протон-антипротонный коллайдер Tevatron, который в настоящее время работает в Национальной ускорительной лаборатории им. Э. Ферми (США), и релятивистский коллайдер тяжёлых ионов RHIC, работающий в Брукхейвенской лаборатории (США).

Неконтролируемые физические процессы
Вокруг Адронного Коллайдера уже ходит масса легенд. Например, есть мнение, что в ускорителе могут возникнуть черные дыры, способные уничтожить сам Коллайдер. Ученые же говорят, что подобное в принципе возможно, однако время существования таких черных дыр будет крайне коротким. Именно это серьезно беспокоит критиков проекта. Настолько серьезно, что в США уже рассматривается судебный иск о прекращении Америкой финансирования БАКа (в этом случае проект придется закрыть). Оппоненты считают, что при таких энергиях в БАКе может возникнуть: (1) небольшая черная дыра, (2) антиматерия, (3) некая неконтролируемая цепная реакция и (4) машина времени. Они даже расшифровывают LHC (Large Hadron Collider) как "Последний (Last) адронный коллайдер" и утверждают, что в первом случае дыра сначала засосет в себя собственно БАК, потом в этот "бак" втянутся Франция и Швейцария, а затем - вся Земля, а может быть, и Солнечная система. Во втором случае произойдет аннигиляция и уничтожение всего вокруг по тому же списку, в третьем - непонятно что, но все равно адски разрушительное. А что будет, если время на БАКе потечет вспять, просто невозможно себе представить - может быть, мы увидим Жанну д"Арк? Или впадем в детство, а потом опять-таки исчезнем?

Некоторые специалисты и представители общественности высказывают опасения, что имеется отличная от нуля вероятность выхода проводимых в коллайдере экспериментов из-под контроля и развития цепной реакции, которая при определённых условиях теоретически может уничтожить всю планету. Из-за подобных настроений LHC иногда расшифровывают как Last Hadron Collider (Последний Адронный Коллайдер). В этой связи наиболее часто упоминается теоретическая возможность появления в коллайдере микроскопических чёрных дыр, а также теоретическая возможность образования сгустков антиматерии и магнитных монополей с последующей цепной реакцией захвата окружающей материи.

Указанные теоретические возможности были рассмотрены специальной группой CERN, подготовившей соответствующий доклад, в котором все подобные опасения признаются необоснованными. Адриан Кент опубликовал научную статью с критикой норм безопасности, которые продвигает CERN, поскольку ожидаемый ущерб (то есть произведение вероятности события на число жертв) является неприемлемым. А именно, при рисках глобальной катастрофы в 1 к 50 миллионам, которая является официальной оценкой CERN, математическое ожидание числа жертв составляет 120 человек, что является неприемлемо высоким по современным нормам безопасности.

В качестве основных аргументов в пользу необоснованности катастрофических сценариев приводятся ссылки на то, что Земля, Луна и другие планеты постоянно бомбардируются потоками космических частиц с гораздо более высокими энергиями. Упоминается также успешная работа ранее введённых в строй ускорителей, включая релятивистский коллайдер тяжёлых ионов RHIC в Брукхейвене. Возможность образования микроскопических чёрных дыр не отрицается специалистами CERN, однако при этом заявляется, что в нашем четырёхмерном пространстве такие объекты могут возникать только при энергиях, на 16 порядков больших энергии пучков LHC. Гипотетически микроскопические чёрные дыры могут появляться в экспериментах на LHC в предсказаниях теорий с дополнительными пространственными измерениями. Такие теории пока не имеют каких-либо экспериментальных подтверждений. Однако даже если чёрные дыры будут возникать при столкновении частиц на LHC, предполагается, что они будут чрезвычайно неустойчивыми вследствие излучения Хокинга и будут практически мгновенно испаряться в виде обычных частиц.

21 марта 2008 года в федеральный окружной суд Гавайев был подан иск Уолтера Вагнера и Луиса Санчо, в котором они, обвиняя CERN в попытке устроить конец света, требуют запретить запуск коллайдера до тех пор, пока не будет гарантирована его безопасность.

Аргументы в пользу катастрофического сценария
По мнению сторонников катастрофического сценария, существует принципиальная разница между бомбардировкой Земли космическими частицами и экспериментами на ускорителе. В первом случае сталкиваются прилетающие из космоса ультрарелятивистские (летящие со скоростью, близкой к скорости света) элементарные частицы с элементарными частицами на Земле, скорость которых мала. Образующиеся частицы также являются ультрарелятивистскими и улетают в космическое пространство, не успев причинить Земле никакого вреда. В коллайдере же сталкиваются пучки элементарных частиц, летящие с ультрарелятивистскими скоростями в противоположных направлениях. Образующиеся микроскопические чёрные дыры и другие опасные частицы могут вылетать с любыми скоростями. Некоторые из них будут настолько медленными, что не смогут покинуть Землю.

Общая теория относительности в виде, предложенном Эйнштейном, не допускает возникновения микроскопических чёрных дыр в коллайдере. Однако они будут возникать, если верны теории с дополнительными пространственными измерениями. По мнению сторонников катастрофического сценария, хотя такие теории и умозрительны, вероятность того, что они верны, составляет десятки процентов. Эффект Хокинга, приводящий к испарению чёрных дыр, также является гипотетическим — он никогда не был экспериментально подтверждён. Поэтому есть достаточно большая вероятность того, что он не действует.

Машина времени
По информации международного издания New Scientist, профессор, доктор физико-математических наук Ирина Арефьева и член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук Игорь Волович полагают, что этот эксперимент может привести к созданию машины времени. Они считают, что протонные столкновения могут породить червоточины. Противоположных взглядов придерживается доктор физико-математических наук из НИИ ядерной физики МГУ Эдуард Боос, отрицающий возникновение на БАК чёрных дыр, а следовательно, и временных червоточин.