Вполне серьезные ученые полагают, что запустить Большой адронный коллайдер мешают высшие силы
ЭКСПЕРИМЕНТЫ ОТКЛАДЫВАЮТСЯ
БАК - крупнейший и самый дорогой в мире ускоритель элементарных частиц, надежда современной физики, зашедшей, по признанию ее представителей, в тупик, основательно вышел из строя в сентябре прошлого года.
ЭКСПЕРИМЕНТЫ ОТКЛАДЫВАЮТСЯ
БАК - крупнейший и самый дорогой в мире ускоритель элементарных частиц, надежда современной физики, зашедшей, по признанию ее представителей, в тупик, основательно вышел из строя в сентябре прошлого года.
Сразу же после пробных запусков. У него расплавились кабели. Перегрелись от того, что техники неаккуратно соединили контакты, заменяя один из 30-тонных трансформаторов, который оказался бракованным.
Тепло прожгло дырку в системе охлаждения сверхпроводящих цепей. Циркулировавший там жидкий гелий вытек из труб и заморозил все вокруг - температура опустилась почти до абсолютного нуля (- 273 градуса по Цельсию).
Потратив на ремонт несколько десятков миллионов долларов, CERN (Европейский центр ядерных исследований - главная организация БАКа) планировал возобновить работу коллайдера в сентябре нынешнего года. Теперь же даже пробные запуски отложены минимум до октября. Мол, надо собрать больше информации, которая помогла бы избежать аварий в будущем. Сами эксперименты в лучшем случае начнутся не раньше зимы 2009 года. Да и то вряд ли. Руководители центра еще в прошлом году говорили, что проводить эксперименты зимой расточительно - мол, надо бы поберечь электричество.
Отсрочка далеко не первая. По планам БАК должен был работать уже два года. Но сначала помешал взрыв в тоннеле в марте 2007 года, потом - бракованный трансформатор и , наконец, взрыв в сентябре 2008.
ДВЕ ЦЕЛИ - СТРАХ ОДИН
Построив самую большую и дорогую в мире машину, ученые рассчитывают с ее помощью проникнуть в тайны мироздания. Главных целей две. Одна, как уверяет американский физик Майкл Тернер, это определить природу пространства-времени, открыть дополнительные измерения, узнать, из чего создана Вселенная и как она "работает".
По мнению Нобелевский лауреата, российского физика Виталия Гинзбурга, самая главная задача этого коллайдера - найти хиггс-частицу. Она, пока неуловимая (она же бозон Хиггса, она же частица Бога), названа по имени английского физика Питера Хиггса, который предсказал ее существование в конце 1960-х годов. Именно эта частица, как полагают ученые, наделяет массой другие частицы.
Бозон Хиггса ничем вроде бы не пугает. Лишь будоражит воображение. Если частицу не найдут, то может оказаться, что нынешние взгляды на устройство Вселенной ошибочны. А найдут, так будет якобы раскрыта тайна гравитации.
Ужас на знающих людей наводит идея обнаружить дополнительные измерения. Ведь именно с их существованием многие ученые связывают возможность появления в экспериментах черных дыр. Пусть даже микроскопических.
ТОЛЬКО НЕ ПОРВИТЕ СТРУНЫ ВСЕЛЕННОЙ
Дыры с трудом могут образоваться в результате удара одного протона о другой. Хотя, по некоторым расчетам, не исключено, что столкнувшись, они придадут веществу плотность достаточную для гравитационного коллапса.
Но если на самом деле существуют дополнительные измерения, то вероятность подобных событий многократно увеличивается. А их предсказывает популярная ныне теория струн. Согласно ей черные дыры просто обязаны появляться.
- Если бы у вас был некий идеальный микроскоп (с ним, кстати, сравнивают БАК - прим. авт.), то вместо точечных частиц вы бы увидели в него протяженные одномерные струны, - объясняет суть Нобелевский лауреат, директор Института теоретической физики Кавли при Университете штата Калифорния Дэвид Джонатан Гросс. - Струна может принимать множество различных конфигураций и представляет собой значительно более усложненный объект, нежели точка. Может статься, что все наблюдаемые нами частицы - это различные гармоники, различные моды колебаний одной и той же струны. Струна может вибрировать бесконечным числом образов. И каждая из мод ее вибрации представляется нам на большом удалении точечной частицей."
В народном сознании черная дыра, как бы она ни образовалась - из-за сотрясений струн или из-за столкновений точечных частиц, - ничего хорошего не сулит. Вдруг разрастется и засосет все вокруг?
ПОПЫТАЕМСЯ УВИДЕТЬ ЧТО ПОЛУЧИТСЯ И ПОПРОБУЕМ ПОНЯТЬ ЧТО ЭТО ЗНАЧИТ
Страхи усугубляются мнениями авторитетных ученых, которые не берутся утверждать, что черных дыр вообще не будет. Теоретики предсказали их появление в ускорителях масштаба БАК еще в 1970-е годы. А в 2001 году вообще появились расчеты, из которых следовало: коллайдер способен производить по одной дыре в секунду. В 2008 году на сайте CERN было по сути признано, что такое возможно.
Сейчас споры идут лишь вокруг одного: опасны ли эти дыры или нет. Но сами споры, в которых участвуют ученые с мировыми именами, рождают худшие подозрения. А именно - уверенность в том, что никто толком не знает, чего ждать. Есть различные теории, предсказания - а какие справедливы, непонятно.
По поводу грядущих экспериментов кто-то из физиков даже родил афоризм: "Мы попытаемся увидеть, что получится, и попробуем понять, что это значит".
- Черные дыры породят частицы и исчезнут, - полагает знаменитый британский астрофизик Стивен Хоукинг. - То есть, быстро рассосутся.
Но, успокаивая, ученый говорит: если такое на самом деле случится, то он получит Нобелевскую премию. Поскольку его теория подтвердится на практике. А если не подтвердится?
Отто Ресслер, профессор химии из Университета Тюбингена (Германия), наоборот, утверждает, что образовавшиеся черные дыры быстро вырастут, захватывая частицы. Например, электроны.
В CERN отбиваются: если что, эксперимент будет немедленно прекращен - ускоритель остановят.
Не успеют, считает профессор, образовавшаяся черная дыра может быть притянута гравитацией к самому центру Земли за ничтожные доли секунды. И разрастаясь, уничтожит планету за несколько лет.
Недавно журнал NewScientist опубликовал идею, которую высказал один из ученых CERN, пожелавший остаться неизвестным. Мол, надо сделать ловушку для черной дыры. Ведь когда она - дыра - начнет поглощать частицы, то приобретет заряд. Допустим, отрицательный. И тогда ее можно будет спрятать в коробочку с отрицательно заряженными стенками. Вроде той, в которой хранили антивещество из фильма по роману Дэна Брауна "Ангелы и демоны", тоже, кстати, изготовленное в CERN. Пошутил? Непонятно. Но и не возразил против того, что дыры будут разрастаться.
РУКА ИЗ БУДУЩЕГО
Однако может статься, что пугаемся мы зря. И ничего страшного не будет, потому что запустить БАК никогда не удастся. Поскольку этому противодействуют некие высшие силы.
- Если Бог есть, то он управляет нами из будущего, - полагают ученые.
О сверхъестественном вмешательстве еще два года назад, сразу после первой аварии на коллайдере и нескольких переносов запусков, написали два физика-теоретика - японец Масао Ниномия из Института Юкавы в Киото и сотрудничающий с CERN датчанин Хольгер Нильсен из Института Нильса Бора. Мол, неспроста такое случалось. Их отнюдь не шуточная, как выяснилось, статья называлась "Модель законов природы с чудесами".
Суть оригинальной теории, если коротко, сводится к тому, что во Вселенной существуют некие силы, которые не дают происходить чудесам - тому, что противоречит законам природы. Или каким-то замыслам высших сил. И они насылают противодействующие "античудеса". Например, ломают коллайдер.
Ученые считают вожделенный и божественный бозон Хиггса таким вот нежелательным чудом. Мол, скопление этих частиц в БАКе пойдет вразрез с законами природы. Полагают, что кто-нибудь позаботится, чтобы этого не произошло. И открыть их - бозоны - стало быть, не получится. Потому что коллайдер никогда не заработает. А раз так, то и проблема с черными дырами решится сама собой.
На вопрос "А если все-таки заработает?" физики отвечают просто: "Это будет означать, что наша модель с большой вероятностью неверна". Но пока их прогноз сбывается.
А В ЭТО ВРЕМЯ
Черные дыры? Это совсем не опасно!
Пока БАК ремонтируют и налаживают, ученые - и западные, и российские, вовлеченные в работу, пытаются гасить страсти паникеров. Особенно тех, которые грозят концом света от всепожирающих черных дыр. Кто-то даже предложил в качестве эмблемы БАКа "Черный квадрат" Малевича.
- Это какое-то жулье или невежды, чтобы сделать сенсацию, начали говорить в таком стиле, - горячится наш Нобелевский лауреат Виталий Гинзбург.
Его коллеги менее эмоциональны. Но приводят лишь единственный довод, изложенный в докладе CERN. Очевидно, он выверен, одобрен и допущен к тиражированию.
Суть "официоза": в космосе полно частиц, летящих почти со скоростью света. Они миллиардами бомбардируют атмосферу Земли. Энергия их столкновений не меньше, а то и больше, чем будет в БАКе. И ничего страшного не происходит.
Однако существует и другое мнение. Его безуспешно пытались отстоять в судах - сначала профессор Ресслер, потом американские физики Уолтер Вагнер и Луис Санчои.
Уолтер Вагнер, который 30 лет занимается теоретической физикой, опасается, что энергия столкновений частиц в коллайдере будет слишком высока. Последствия - практически непредсказуемы. Поскольку о подобной концентрации энергии известно лишь из теорий. А она, по оценкам ученого, сравнима с той, которая была выделена во время Большого взрыва, породившего Вселенную.
Вагнер сомневается и в том, что ставить в пример космические частицы - это уместно. Мол, в природе один протон, летящий со скоростью света, может столкнуться с неподвижным протоном в атмосфере Земли. Но в коллайдере - иное дело. Миллиарды протонов будут сталкиваться лоб в лоб - один пучок на скорости света попадет в другой, тоже несущийся со скоростью света. И это при температуре ниже космической и в условиях, когда мощные магнитные поля фокусируют энергию в крошечной точке. Ее масса, в итоге, может оказаться катастрофической. Получится черная дыра, которая по мнению ученого, способна только расти.
- Я допускаю, что работа коллайдера может быть вполне безопасной, - говорит Вагнер. - Но пока мне никто этого не доказал.
СПРАВКА
Большой адронный коллайдер (БАК), он же Large Hadron Collider (LHC) - это супермашина. Ее создавали представители почти 50 стран, в том числе и несколько сотен специалистов из России.
БАК- это ускоритель протонов в виде бублика окружностью в 27 километров. Он зарыт на глубинах от 50 до 175 метров. Обложен сверхпроводящими - разгоняющими частицы - магнитами, охлаждаемыми жидким гелием. Два пучка частиц будут двигаться по кольцу в противоположных направлениях и сталкиваться почти на скорости света (0,9999 от нее). И разбиваться вдребезги: на такое количество осколков, на которое раньше ничего разбить не удавалось - энергия столкновений была маловата.
- Эксперимент позволит проникнуть в ту область энергии, которая была недоступна изучению, - говорит Валерий Рубаков, главный научный сотрудник Института ядерных исследований, академик РАН. - Эта энергия будет более чем в 10 раз больше, чем пока достигнутая. И там ожидается много интересного с точки зрения фундаментальной физики.
На создание БАКа уже потрачено 10 миллиардов долларов.
ЯВЛЕНИЕ МИКРОСКОПИЧЕСКОЙ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
Два физика-специалиста по теории струн - Генриетта Элванг из Массачусетского технологического института и Пау Фигуэрас из университета Барселоны - вычислили, что БАК может породить удивительную черную дыру. Объект, который будет похож на Сатурн. Черный Сатурн. С центральной черной дырой и черной дырой в виде кольца. Кольцо будет вращаться, увлекая за собой пространство-время. Подобный микроскопический объект, по мнению ученых, может существовать лишь в четырех измерениях. И по идее, он должен быстро исчезнуть.
А нечто вроде микроскопического Солнца уже получилось в эксперименте, который состоялся 4 года назад на гораздо менее мощной "машине" - релятивистском ускорителе тяжёлых ионов в США (Relativistic Heavy Ion Collider). По крайней мере, есть такие подозрения по поводу загадочной субстанции, которая неожиданно образовалась при столкновении встречных пучков ядер золота. Вспыхнул "шарик" с температурой в 300 раз выше, чем на Солнце. Он поглощал частицы. И сам разогревался.
Горатиу Нэстес, который участвовал в эксперименте, полагает: субстанция была или экзотической черной дырой, возможно, двойной, или крохотной шаровой молнией.
Объект благополучно исчез. По крайней мере, ускоритель остался цел.
Тепло прожгло дырку в системе охлаждения сверхпроводящих цепей. Циркулировавший там жидкий гелий вытек из труб и заморозил все вокруг - температура опустилась почти до абсолютного нуля (- 273 градуса по Цельсию).
Потратив на ремонт несколько десятков миллионов долларов, CERN (Европейский центр ядерных исследований - главная организация БАКа) планировал возобновить работу коллайдера в сентябре нынешнего года. Теперь же даже пробные запуски отложены минимум до октября. Мол, надо собрать больше информации, которая помогла бы избежать аварий в будущем. Сами эксперименты в лучшем случае начнутся не раньше зимы 2009 года. Да и то вряд ли. Руководители центра еще в прошлом году говорили, что проводить эксперименты зимой расточительно - мол, надо бы поберечь электричество.
Отсрочка далеко не первая. По планам БАК должен был работать уже два года. Но сначала помешал взрыв в тоннеле в марте 2007 года, потом - бракованный трансформатор и , наконец, взрыв в сентябре 2008.
ДВЕ ЦЕЛИ - СТРАХ ОДИН
Построив самую большую и дорогую в мире машину, ученые рассчитывают с ее помощью проникнуть в тайны мироздания. Главных целей две. Одна, как уверяет американский физик Майкл Тернер, это определить природу пространства-времени, открыть дополнительные измерения, узнать, из чего создана Вселенная и как она "работает".
По мнению Нобелевский лауреата, российского физика Виталия Гинзбурга, самая главная задача этого коллайдера - найти хиггс-частицу. Она, пока неуловимая (она же бозон Хиггса, она же частица Бога), названа по имени английского физика Питера Хиггса, который предсказал ее существование в конце 1960-х годов. Именно эта частица, как полагают ученые, наделяет массой другие частицы.
Бозон Хиггса ничем вроде бы не пугает. Лишь будоражит воображение. Если частицу не найдут, то может оказаться, что нынешние взгляды на устройство Вселенной ошибочны. А найдут, так будет якобы раскрыта тайна гравитации.
Ужас на знающих людей наводит идея обнаружить дополнительные измерения. Ведь именно с их существованием многие ученые связывают возможность появления в экспериментах черных дыр. Пусть даже микроскопических.
ТОЛЬКО НЕ ПОРВИТЕ СТРУНЫ ВСЕЛЕННОЙ
Дыры с трудом могут образоваться в результате удара одного протона о другой. Хотя, по некоторым расчетам, не исключено, что столкнувшись, они придадут веществу плотность достаточную для гравитационного коллапса.
Но если на самом деле существуют дополнительные измерения, то вероятность подобных событий многократно увеличивается. А их предсказывает популярная ныне теория струн. Согласно ей черные дыры просто обязаны появляться.
- Если бы у вас был некий идеальный микроскоп (с ним, кстати, сравнивают БАК - прим. авт.), то вместо точечных частиц вы бы увидели в него протяженные одномерные струны, - объясняет суть Нобелевский лауреат, директор Института теоретической физики Кавли при Университете штата Калифорния Дэвид Джонатан Гросс. - Струна может принимать множество различных конфигураций и представляет собой значительно более усложненный объект, нежели точка. Может статься, что все наблюдаемые нами частицы - это различные гармоники, различные моды колебаний одной и той же струны. Струна может вибрировать бесконечным числом образов. И каждая из мод ее вибрации представляется нам на большом удалении точечной частицей."
В народном сознании черная дыра, как бы она ни образовалась - из-за сотрясений струн или из-за столкновений точечных частиц, - ничего хорошего не сулит. Вдруг разрастется и засосет все вокруг?
ПОПЫТАЕМСЯ УВИДЕТЬ ЧТО ПОЛУЧИТСЯ И ПОПРОБУЕМ ПОНЯТЬ ЧТО ЭТО ЗНАЧИТ
Страхи усугубляются мнениями авторитетных ученых, которые не берутся утверждать, что черных дыр вообще не будет. Теоретики предсказали их появление в ускорителях масштаба БАК еще в 1970-е годы. А в 2001 году вообще появились расчеты, из которых следовало: коллайдер способен производить по одной дыре в секунду. В 2008 году на сайте CERN было по сути признано, что такое возможно.
Сейчас споры идут лишь вокруг одного: опасны ли эти дыры или нет. Но сами споры, в которых участвуют ученые с мировыми именами, рождают худшие подозрения. А именно - уверенность в том, что никто толком не знает, чего ждать. Есть различные теории, предсказания - а какие справедливы, непонятно.
По поводу грядущих экспериментов кто-то из физиков даже родил афоризм: "Мы попытаемся увидеть, что получится, и попробуем понять, что это значит".
- Черные дыры породят частицы и исчезнут, - полагает знаменитый британский астрофизик Стивен Хоукинг. - То есть, быстро рассосутся.
Но, успокаивая, ученый говорит: если такое на самом деле случится, то он получит Нобелевскую премию. Поскольку его теория подтвердится на практике. А если не подтвердится?
Отто Ресслер, профессор химии из Университета Тюбингена (Германия), наоборот, утверждает, что образовавшиеся черные дыры быстро вырастут, захватывая частицы. Например, электроны.
В CERN отбиваются: если что, эксперимент будет немедленно прекращен - ускоритель остановят.
Не успеют, считает профессор, образовавшаяся черная дыра может быть притянута гравитацией к самому центру Земли за ничтожные доли секунды. И разрастаясь, уничтожит планету за несколько лет.
Недавно журнал NewScientist опубликовал идею, которую высказал один из ученых CERN, пожелавший остаться неизвестным. Мол, надо сделать ловушку для черной дыры. Ведь когда она - дыра - начнет поглощать частицы, то приобретет заряд. Допустим, отрицательный. И тогда ее можно будет спрятать в коробочку с отрицательно заряженными стенками. Вроде той, в которой хранили антивещество из фильма по роману Дэна Брауна "Ангелы и демоны", тоже, кстати, изготовленное в CERN. Пошутил? Непонятно. Но и не возразил против того, что дыры будут разрастаться.
РУКА ИЗ БУДУЩЕГО
Однако может статься, что пугаемся мы зря. И ничего страшного не будет, потому что запустить БАК никогда не удастся. Поскольку этому противодействуют некие высшие силы.
- Если Бог есть, то он управляет нами из будущего, - полагают ученые.
О сверхъестественном вмешательстве еще два года назад, сразу после первой аварии на коллайдере и нескольких переносов запусков, написали два физика-теоретика - японец Масао Ниномия из Института Юкавы в Киото и сотрудничающий с CERN датчанин Хольгер Нильсен из Института Нильса Бора. Мол, неспроста такое случалось. Их отнюдь не шуточная, как выяснилось, статья называлась "Модель законов природы с чудесами".
Суть оригинальной теории, если коротко, сводится к тому, что во Вселенной существуют некие силы, которые не дают происходить чудесам - тому, что противоречит законам природы. Или каким-то замыслам высших сил. И они насылают противодействующие "античудеса". Например, ломают коллайдер.
Ученые считают вожделенный и божественный бозон Хиггса таким вот нежелательным чудом. Мол, скопление этих частиц в БАКе пойдет вразрез с законами природы. Полагают, что кто-нибудь позаботится, чтобы этого не произошло. И открыть их - бозоны - стало быть, не получится. Потому что коллайдер никогда не заработает. А раз так, то и проблема с черными дырами решится сама собой.
На вопрос "А если все-таки заработает?" физики отвечают просто: "Это будет означать, что наша модель с большой вероятностью неверна". Но пока их прогноз сбывается.
А В ЭТО ВРЕМЯ
Черные дыры? Это совсем не опасно!
Пока БАК ремонтируют и налаживают, ученые - и западные, и российские, вовлеченные в работу, пытаются гасить страсти паникеров. Особенно тех, которые грозят концом света от всепожирающих черных дыр. Кто-то даже предложил в качестве эмблемы БАКа "Черный квадрат" Малевича.
- Это какое-то жулье или невежды, чтобы сделать сенсацию, начали говорить в таком стиле, - горячится наш Нобелевский лауреат Виталий Гинзбург.
Его коллеги менее эмоциональны. Но приводят лишь единственный довод, изложенный в докладе CERN. Очевидно, он выверен, одобрен и допущен к тиражированию.
Суть "официоза": в космосе полно частиц, летящих почти со скоростью света. Они миллиардами бомбардируют атмосферу Земли. Энергия их столкновений не меньше, а то и больше, чем будет в БАКе. И ничего страшного не происходит.
Однако существует и другое мнение. Его безуспешно пытались отстоять в судах - сначала профессор Ресслер, потом американские физики Уолтер Вагнер и Луис Санчои.
Уолтер Вагнер, который 30 лет занимается теоретической физикой, опасается, что энергия столкновений частиц в коллайдере будет слишком высока. Последствия - практически непредсказуемы. Поскольку о подобной концентрации энергии известно лишь из теорий. А она, по оценкам ученого, сравнима с той, которая была выделена во время Большого взрыва, породившего Вселенную.
Вагнер сомневается и в том, что ставить в пример космические частицы - это уместно. Мол, в природе один протон, летящий со скоростью света, может столкнуться с неподвижным протоном в атмосфере Земли. Но в коллайдере - иное дело. Миллиарды протонов будут сталкиваться лоб в лоб - один пучок на скорости света попадет в другой, тоже несущийся со скоростью света. И это при температуре ниже космической и в условиях, когда мощные магнитные поля фокусируют энергию в крошечной точке. Ее масса, в итоге, может оказаться катастрофической. Получится черная дыра, которая по мнению ученого, способна только расти.
- Я допускаю, что работа коллайдера может быть вполне безопасной, - говорит Вагнер. - Но пока мне никто этого не доказал.
СПРАВКА
Большой адронный коллайдер (БАК), он же Large Hadron Collider (LHC) - это супермашина. Ее создавали представители почти 50 стран, в том числе и несколько сотен специалистов из России.
БАК- это ускоритель протонов в виде бублика окружностью в 27 километров. Он зарыт на глубинах от 50 до 175 метров. Обложен сверхпроводящими - разгоняющими частицы - магнитами, охлаждаемыми жидким гелием. Два пучка частиц будут двигаться по кольцу в противоположных направлениях и сталкиваться почти на скорости света (0,9999 от нее). И разбиваться вдребезги: на такое количество осколков, на которое раньше ничего разбить не удавалось - энергия столкновений была маловата.
- Эксперимент позволит проникнуть в ту область энергии, которая была недоступна изучению, - говорит Валерий Рубаков, главный научный сотрудник Института ядерных исследований, академик РАН. - Эта энергия будет более чем в 10 раз больше, чем пока достигнутая. И там ожидается много интересного с точки зрения фундаментальной физики.
На создание БАКа уже потрачено 10 миллиардов долларов.
ЯВЛЕНИЕ МИКРОСКОПИЧЕСКОЙ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
Два физика-специалиста по теории струн - Генриетта Элванг из Массачусетского технологического института и Пау Фигуэрас из университета Барселоны - вычислили, что БАК может породить удивительную черную дыру. Объект, который будет похож на Сатурн. Черный Сатурн. С центральной черной дырой и черной дырой в виде кольца. Кольцо будет вращаться, увлекая за собой пространство-время. Подобный микроскопический объект, по мнению ученых, может существовать лишь в четырех измерениях. И по идее, он должен быстро исчезнуть.
А нечто вроде микроскопического Солнца уже получилось в эксперименте, который состоялся 4 года назад на гораздо менее мощной "машине" - релятивистском ускорителе тяжёлых ионов в США (Relativistic Heavy Ion Collider). По крайней мере, есть такие подозрения по поводу загадочной субстанции, которая неожиданно образовалась при столкновении встречных пучков ядер золота. Вспыхнул "шарик" с температурой в 300 раз выше, чем на Солнце. Он поглощал частицы. И сам разогревался.
Горатиу Нэстес, который участвовал в эксперименте, полагает: субстанция была или экзотической черной дырой, возможно, двойной, или крохотной шаровой молнией.
Объект благополучно исчез. По крайней мере, ускоритель остался цел.
Обсуждения БАК и высшие силы