Подписывайтесь:

Получать обновления на e-mail:


Цитатко

Зашел сегодня на кухню за ништяками, а там кошка с холодильником громко урчат в ритм — как будто синхронизировались. На всякий случай проверил, не качает ли она оттуда виртуальный эквивалент моего печеночного паштета, скотина.

Ограничение сверху…

Автор kbaott, 24.12.2009 | Просмотров: 1 073 | Печать

…или коллайдеромания как способ промыть мозг

Итак закончились праздники и, как было обещано, Большой Адронный Коллайдер вновь будет запущен. С этой новостью «вылезла» и еще одна — ученые вновь будоражат умы: «коллайдер все-таки опасен». Вот так! На страницах моего блога я уже упоминал о БАК’е и говорил о том, что все страхи о «конце света» — вымысел. Но ученые не успокаиваются, им лишь бы выдвигать апокалиптичские теории и метить на Нобелевскую премию, наплевав на всех. Пусть они там спорят, а я сейчас постараюсь очень детально разобраться в этой проблеме.

Статья подготовлена на основе материалов http://elementy.ru.

Как и положено в такого рода статьях — начну с описания самого ускорителя и основных фактов о нем.

LHC — сокращение от Large Hadron Collider, Большой адронный коллайдер. «Большим» он назван из-за своего размера (его периметр составляет примерно 27 км), «адронным» — потому что он ускоряет протоны и тяжелые ядра, которые являются адронами (то есть частицами, состоящими из кварков), «коллайдером» — потому что ускоряются эти частицы в двух пучках, циркулирующих в нём в противоположных направлениях, и в специальных местах сталкиваются друг с другом.

LHC находится на территории Швейцарии и Франции, вблизи Женевы, в туннеле на глубине около 100 метров (раньше в этом же туннеле располагался электрон-позитронный коллайдер LEP). Исследования на нём координирует ЦЕРН — Европейский центр ядерных исследований, но реально работают на нем десятки тысяч человек из самых разных стран и организаций.

В LHC можно выделить сам ускоритель и несколько детекторов, построенных вокруг точек столкновения протонов. В самом ускорителе протоны разгоняются до энергии 7 ТэВ на протон, так что полная энергия в системе центра масс двух сталкивающихся протонов равна 14 ТэВ. В каждом из двух встречных пучков — многие миллиарды протонов, поэтому полная энергия, запасенная в пучке, очень велика, она примерно равна кинетической энергии летящего самолета.

Детекторы — это отдельные экспериментальные установки, по своей сложности не уступающие самому ускорительному кольцу. На LHC работает сразу несколько экспериментов, каждый со своим детектором.

Итак, что же такого «нового» говорят ученые. Начну немного издалека: дело в том, что общая теория относительности Эйнштейна и заключение, сделанное с помощью компьютерных вычислений, которые проводились учеными, свидетельствует о возможности в ходе эксперимента появления черных дыр с последующей цепной реакцией захвата окружающей материи, что приведет к неминуемой гибели Вселенной.

Но физики пытаются убедить весь мир, что проект безопасен. По их заверениям, черные дыры в том виде, в котором мы их сейчас знаем, вообще не могут рождаться на БАК. Практики отзываются об идее коллайдера так: «Это лишь занятная математическая конструкция, но не более того».

Все же этот процесс не исключен при условии, если окажется верной одна очень смелая гипотеза теоретиков — о том, что гравитация становится сильной при уровне энергии порядка 1 ТэВ.

С целью добиться удовлетворительного результата относительно БАК проводится все больше новых опытов и экспериментов. Мэтью Чоптуик из Университета Британской Колумбии в Ванкувере, базируясь на так называемых предположениях, вывел приближенный расчет того, насколько должен быть сжат предмет, чтобы сформировать черную дыру или ее подобие.

Как сообщает Чоптуик, заручившись поддержкой Франса Преториуса из Принстонского университета, им удалось воспроизвести несколько столкновений на основании сложных математических формул из общей теории относительности. Задействовав сотни компьютеров, ученые вычислили гравитационное взаимодействие между сталкиваемыми частицами и установили, что черная дыра появляется только в том случае, если общая энергия составит около 13 Ep (Энергия Планка).

Квинтильон — число, по американской системе 10 в 18-й степени, по европейской системе 10 в 30-й степени.

Значит ли это, что коллайдер будет формировать черные дыры? «Не совсем. Энергия Планка в квинтильон раз больше, чем максимальная энергия БАК. Коллайдер сможет рождать черные дыры только в том случае, если вместо того, чтобы существовать в трех измерениях, пространство будет иметь больше измерений, которые замыкаются. Если черные дыры смогут родиться на БАК, то они должны появляться и при столкновении космических лучей с небесными телами. Тот факт, что Земля, Солнце, а также компактные звезды существуют миллиарды лет и не превратились в черную дыру, означает, что на самом деле — опасности нет» — утверждает Чоптуик.

«Труд оправдал надежды, удалось добиться потрясающих результатов. Подобные моделирования очень важны для изучения сталкивания частиц и формирования черных дыр в деталях» — комментирует работу ученых Стив Гиддингс, физик-теоретик Калифорнийского Университета в Санта-Барбаре.

Еще одна, не менее важная гипотеза — угроза возникновения Странного Вещества. На стыке ядерной физики и физики элементарных частиц есть одно направление исследований, которое бурно развивается в последние годы. Это изучение свойств ядерного вещества при высоких температурах и давлениях. Уже установлено, что в зависимости от условий ядерная материя может существовать в разных состояниях, и эти состояния обладают разной степенью устойчивости.

Все это разнообразие реализуется лишь при очень высоких температурах или давлениях. В нормальных же условиях ядерное вещество образует обычные ядра, состоящие из протонов и нейтронов.

Однако некоторое время назад у теоретиков закралось подозрение, что одно из этих состояний — так называемая странная материя (то есть ядерное вещество с большой концентрацией странных кварков) — может оказаться стабильнее обычной ядерной материи.

Если это так, то тогда капелька такой странной материи, которую в научных кругах называют «стрейнджлет» (strangelet), или «страпелька», родившись на ускорителе, будет стабильной. Более того, она сможет вступать в реакцию с обычными ядрами и превращать их тоже в странную материю. Иными словами, возникает еще один вариант «сценария катастрофы», при котором «страпелька» разрушает всю Землю, превращая ее в комок странной материи.

Вывод №1: Имеем два «сценария катастрофы»: образование черных дыр или превращение Земли в странную материю.

Давайте теперь обратимся к словам настоящих ученых, которые знаю, что говорят.

Микроскопические черные дыры

Гипотетическая опасность, связанная с микроскопическими черными дырами, состоит в том, что если они смогут родиться в столкновении протонов на LHC и если они по каким-то причинам окажутся стабильными, то, провалившись в центр Земли, они начнут поглощать вещество и за короткое время разрушат Землю. Однако как теоретические, так и экспериментальные аргументы убедительно показывают, что такой сценарий невозможен. Почему так уверенно? Два обстоятельства подтверждают это: теория и практика.

Теоретические изыскания: Еще десять лет назад возможность создания микроскопических черных дыр на ускорителе всерьез не рассматривалась. Дело в том, что в рамках «обычной» (то есть экспериментально проверенной) теории гравитации вероятность родить черную дыру исчезающе мала. Связано это с тем, что черная дыра — это гравитационный объект, а гравитация остается чрезвычайно слабой при энергиях, достижимых на ускорителях.

Несколько лет назад появился новый класс теорий, в которых гравитация становится сильной при энергиях столкновений порядка тераэлектронвольт (ТэВ, 1012 эВ), то есть в области энергий LHC. В таких теориях рождение черных дыр (а также других гравитационных объектов) на LHC становится возможным и происходит довольно часто.

Важно, однако, понимать, что все такие процессы остаются пока в высшей степени гипотетическими. В основе соответствующих теорий лежат интересные, но сугубо теоретические допущения — например, существование «больших» дополнительных пространственных измерений. (Насчет дополнительных измерений можно почитать тут). Ни сами эти допущения, ни разнообразные последствия этих теорий пока не получили экспериментального подтверждения. Отражают ли эти теории реальность или являются лишь забавной математической конструкцией — пока неизвестно. Возможно, LHC прояснит этот вопрос, но на сегодняшний день большинство физиков настроены довольно скептично по отношению к этим теориям (хотя экспериментаторы на всякий случай проверяют те или иные их последствия в своих данных).

Светимость — чем она больше, тем чаще происходят столкновения частиц из встречных пучков. Светимость зависит от количества частиц в каждом пучке и от того, насколько плотно частицы собраны, то есть насколько хорошо пучок сфокусирован в точке столкновений.

Если всё же одна из этих экзотических теорий действительно относится к реальности, то, согласно ей, черные дыры будут рождаться на LHC. И согласно ей же, они будут тут же, прямо внутри вакуумной трубы, распадаться на обычные частицы. Детектор «увидит» лишь процесс «столконовение 2-х протонов → черная мини-дыра → частицы«, и такая черная дыра просто не успеет ничего начать поглощать.

1. Частицы летят навстречу друг другу.
2. Сталкиваются.
3. Возникает гравитационный коллапс.
4. Частицы превращаются в микроскопическую черную дыру.

В принципе, возможен совсем уж экзотический вариант теории со стабильными черными дырами. Так может получиться, если в природе имеется некое новое взаимодействие с сохраняющимся зарядом, причем все известные частицы к этому взаимодействию нечувствительны, а черные дыры рождаются с этим новым зарядом. В силу закона сохранения нового заряда, черная дыра не сможет распасться полностью, но она не сможет и расти. Как только она поглотит частицу обычной материи, она тут же излучит полученную массу обратно, ведь обычное вещество новым зарядом не обладает. В результате активность такой черной дыры всегда будет оставаться очень низкой.

Практические изыскания: Вне зависимости от теоретических рассуждений, в отсутствии опасности можно убедиться и с помощью накопленных на сегодня астрофизических данных.

Предположим, что, благодаря какому-то экзотическому механизму, микроскопические черные дыры всё же могут рождаться на LHC и оставаться стабильными. Тогда, проходя через обычное вещество, они будут его поглощать и из-за этого расти в размерах. Если такая черная дыра попадет внутрь Земли, то она быстро осядет в ее центре, начнет расти и в конце концов полностью разрушит Землю.

Однако если черные дыры могут рождаться на LHC, то они могут возникать и при бомбардировке Земли космическими лучами сверхвысоких энергий. Энергетический спектр космических лучей измерен хорошо; известно, что в них довольно часто встречаются и протоны с энергией выше 1017 эВ, что при столкновении с неподвижным протоном эквивалентно энергии LHC. Светимость таких столкновений с Землей за всё время ее жизни на несколько порядков превышает светимость LHC, поэтому рождение такой черной дыры в космических лучах даже более вероятно, чем на LHC. Поскольку Земля (да и другие небесные тела) дожили до наших дней и никакой катастрофы не случилось, значит, она не случится и в результате экспериментов на LHC.

В принципе, можно выдвинуть возражение к этой аргументации. Черные дыры, родившиеся в столкновении космических лучей с неподвижной частицей, будут лететь вперед с околосветовой скоростью. Даже пронзив Землю насквозь, они не успеют затормозиться и улетят в космическое пространство, не причинив Земле никакого заметного вреда. На LHC, в отличие от космических лучей, сталкиваются встречных пучки, и поэтому в принципе возможна (хотя очень маловероятна) ситуация, при которой рождается очень медленная черная дыра, со скоростью меньше первой космической скорости на Земле. Именно такая черная дыра сможет упасть внутри Земли и начнет ее поглощать.

Это возражение устраняется таким аргументом. Существуют компактные объекты, в которых плотность вещества на несколько порядков превосходит среднюю плотность Земли. Это белые карлики (плотность порядка 106 г/см3) и нейтронные звезды (плотность порядка 1014 г/см3). Черные дыры, возникающие при бомбардировке космическими лучами поверхности этих компактных объектов, быстро в них застревают и начинают их разрушать. Скорость разрушения может быть как большой, так и маленькой, в зависимости от конкретной теории гравитации. В первом случае это приводит к очень быстрому исчезновению звезды, что противоречит астрономическим наблюдениям (известны нейтронные звезды и белые карлики с возрастом в сотни миллионов лет). Во втором случае это не приведет ни к каким существенным изменениям, а это значит, что воздействие такой черной дыры на Землю будет на много порядков слабее и останется незаметным в течение миллиардов лет.

Вывод №2: Даже если микроскопические черные дыры действительно могут родиться на LHC и упасть в центр Земли и даже если они при этом действительно начнут расти (что само по себе чрезвычайно маловероятно), то никакого ощутимого эффекта на свойства Земли за время жизни Солнца они не окажут.

Ограничения сверху, страпельки и переход вакуума

Даже если читатель доверяет ученым, ему всё равно хочется просто узнать число — мол, согласно расчетам экспертов, вероятность катастрофы составляет такую-то ничтожную величину — и успокоиться на этом. На самом деле, такую вероятность дать просто невозможно, и вот почему.

Главное утверждение таково: Осмысленной оценки вероятности катастрофического развития событий на LHC в принципе не существует.

Максимум, что можно сделать, — это получить ограничение сверху на эту вероятность, то есть сказать, что она заведомо меньше какого-то числа. Но насколько меньше — в десять раз или на сто порядков, — неизвестно.

Тут есть два рассуждения. Если опираться на теорию, то, как уже подчеркивалось, все придуманные на сегодня варианты глобальной катастрофы на LHC обязательно требуют, чтобы оказалась верной какая-то экзотическая теория, никак пока не подтвержденная на опыте. Оценить вероятность того, что та или иная принципиально новая гипотеза об устройстве нашего мира окажется верной, просто невозможно. Тут не поможет никакая теория вероятности; ответом может быть только эксперимент.

С другой стороны, можно опираться не на теорию, а на наблюдательные данные. Эти данные говорят, что за несколько миллиардов лет никакой катастрофы с Землей, Солнцем и другими небесными телами не произошло. И вообще, при всём богатстве астрономических наблюдений, не зафиксировано ни одного случая катастрофического процесса во Вселенной, который можно было бы однозначно связать со столкновением двух высокоэнергетических протонов. Вот тут теория вероятностей уже работает в полную силу: если какое-то редкое событие не произошло ни разу, то можно сосчитать лишь ограничение сверху на его вероятность, но никак не саму вероятность.

Как можно вычислить ограничение сверху? Тут полезно вспомнить самые основы теории вероятностей, а именно такое правило:

Если какое-то событие происходит только при одновременном выполнении нескольких независимых условий, то вероятность этого события равна произведению вероятностей отдельных условий.

Например, две единицы на игральных костях могут выпасть только в том случае, если на первой выпадет единица и на второй — тоже единица. Каждое из этих двух независимых условий имеет вероятность 1/6, а значит, общая вероятность есть их произведение, то есть 1/36.

Один из способов получения ограничения сверху — это принять, что вероятность какого-то из условий нам неизвестна. Мы знаем только то, что она не больше единицы, и поэтому вычисляем все оставшиеся вероятности. Например, пусть одну игральную кость кидаем мы, а вторую нам не показывают, а только сообщают результат. Мы не знаем, что это за вторая игральная кость, может быть, она «обманная», и на ней везде проставлены только единицы (или только шестерки). Поэтому мы можем быть уверены только в том, что вероятность выпадения единицы на «нашей» кости 1/6, и значит вероятность выпадения двух единиц — не более 1/6. Это и есть ограничение сверху.

В отношении катастрофического сценария на LHC ситуация похожая. Для того чтобы он реализовался, надо, во-первых, чтобы некая теория была верна, а во-вторых, чтобы при этом всё так «статистически удачно сложилось», что никаких катастроф из-за бомбардировки небесных тел космическими лучами до сих пор не было, а при работе LHC катастрофа вдруг произошла.

Вероятность того, что та или иная теория верна, мы посчитать не можем, поэтому вычисляем только чисто статистическую вероятность, полагая, что реализуется самая «опасная» теория. Именно эти числа и приводятся в отчетах по безопасности. Подчеркнем, что это вовсе не значит, что физики действительно считают такие теории вероятными — это лишь способ подсчета ограничения сверху, не более того.

Чему равно ограничение сверху? Подсчет статистической вероятности — то есть вероятности того, что катастрофа «случайно» не произошла до сих пор, но произойдет за счет LHC, — зависит от конкретного процесса.

Например, вероятность того, что LHC вызовет переход вакуума (при условии, что этот переход действительно возможен!), составляет не более чем 10–31. Эта оценка основана на простом подсчете примерного числа экспериментов, эквивалентных LHC, которые уже провела природа во всей вселенной.

Вероятность того, что родившиеся на LHC микроскопические черные дыры (при условии, что это действительно возможно!) навредят нашей Земле, вычисляется сложнее. Мы берем самую «опасную» гипотезу: черные дыры рождаются на LHC, причем рождаются сразу с нулевой скоростью и падают в центр Земли, не испаряются, зато поглощают вещество довольно активно, так что смогут навредить Земле, скажем, за миллиард лет.

В этом случае очень надежные расчеты (опирающиеся, по сути, только на предположение, что законы физики на Земле и в далеком космосе одни и те же) говорят, что белые карлики (очень компактные звезды, изученные уже довольно хорошо) разрушились бы из-за космических лучей за время меньше миллиона лет. Однако известны белые карлики с возрастом в сотни миллионов лет. Какова вероятность, что они смогли бы выжить так долго в рамках нашей «опасной» гипотезы?

Подсчеты показывают, что за это время на поверхности типичного белого карлика под действием космических лучей родится как минимум несколько миллионов черных дыр подобных той, что может породить LHC. Большая часть этих черных дыр поглотится белым карликом, и каждая из них вызовет быстрое его разрушение. Поэтому выжить белый карлик сможет только в том случае, если по какой-то случайности на его поверхности ни разу не родится подходящая черная дыра. Вероятность этого в выбранных условиях — порядка 10–1000000.

Ограничения сверху на вероятность катастрофы, связанные с возможным рождением монополей или страпелек, вычисляются аналогично и приводят к столь же малым значениям.

В случае страпелек есть дополнительная возможность получить ограничение сверху на вероятность их рождения на LHC. Устойчивыми могут в принципе быть страпельки только с массой как минимум несколько десятков масс нуклона. Для того чтобы они родились и не развалились тут же, требуется, чтобы в столкновении ядер родилось много адронов, летящих в одинаковом направлении. Даже для обычной, не странной материи, вероятность того, что 20 нуклонов случайно полетят в одну сторону и образуют ядро, составляет примерно 10–50. За всё время работы на LHC произойдет порядка 1017 таких «попыток», то есть вероятность рождения страпельки не превышает 10–33. И снова подчеркнем: это не значит, что эта вероятность равна 10–33, поскольку неизвестно вообще, может ли странная материя быть устойчивой и какова минимальная масса устойчивой страпельки.

Журналистские глупости и неточности

LHC уже давно привлекает повышенное внимание СМИ. Подавляющее большинство изданий не пишут полностью оригинальный текст, а заимствуют многие выражения из чужих, более ранних материалов. В результате появляются журналистские штампы — избитые выражения, кочующие из одной новости про LHC в другую. В одних случаях это ошибочные утверждения, которые журналисты с удовольствием приводят в силу их «яркости». В других случаях это просто метафоры, но, будучи многократно повторенными без должного объяснения, они становятся просто бессмысленными присказками.

Здесь собраны и объяснены некоторые из таких расхожих выражений.

Божественная частица

«Божественной частицей» (God particle) журналисты любят называть хиггсовский бозон, поиск которого — одна из главных задач LHC. Под «божественностью» обычно подразумевают свойство хиггсовского поля наделять другие частицы массами через хиггсовский механизм. Иногда встречается другой, столь же малоосмысленный эпитет — «Святой Грааль», — который намекает на то, что поиск хиггсовского бозона является центральной задачей LHC.

Сталкиватель атомов

Это словосочетание (atom smasher) очень популярно среди англоязычных изданий. В нём есть важная ошибка — в коллайдере LHC сталкиваются не атомы, а протоны или атомные ядра. Это может показаться излишней придиркой, но не стоит забывать, что атомные явления (то есть взаимодействие цельных атомов) происходит при энергиях в триллионы раз меньше, чем энергия протонов на LHC. Атомные явления и то, что изучается на LHC, — это совершенно разные миры.

К сожалению, другие подобные словосочетания (атомная бомба, энергия атома), будучи столь же неправильными, уже настолько вошли в нашу жизнь, что искоренить их невозможно. Впрочем, эти словосочетания родились полвека назад, когда ядерные явления были для людей чем-то новым. Сейчас же повторять эти ошибки уже недопустимо.

LHC откроет темную материю

Астрономические наблюдения показывают, что подавляющее большинство вещества во Вселенной находится в виде некой темной материи. Из чего именно она состоит, пока не известно, но астрофизики склоняются к мысли, что главный ее компонент — это некие стабильные тяжелые частицы, очень слабо взаимодействующие с обычным веществом. Существует очень много теоретических конструкций, в которых такие частицы появляются. Среди них особенно популярные суперсимметричные теории, в которых часто возникают тяжелые стабильные нейтральные частицы под названием нейтралино.

То, что сможет сделать LHC (если конечно эти теории отражают реальность), — это открыть нейтралино в эксперименте. Однако это еще вовсе не будет доказательством того, что именно нейтралино образуют темную материю. Может случиться, например, так, что вклад нейтралино в «общую копилку» темной материи невелик, а главный вклад дают какие-то еще более тяжелые и неведомые пока частицы.

Для определения того, из чего же состоит темная материя, потребуется прямая регистрация составляющих ее частиц, как это делается, например, в эксперименте DAMA. Поэтому LHC, возможно, сможет уточнить наши знания о темной материи, но не откроет ее.

Ученые намерены воспроизвести Большой взрыв, или LHC воссоздаст свойства Вселенной в первые мгновения после Большого взрыва

Непосвященному читателю может показаться, что физики таким способом попытаются создать как бы новую вселенную. Это конечно же не так. Речь идет лишь о том, что при столкновении лоб в лоб тяжелых ядер на LHC на очень короткое время образуется «комок» адронного вещества с очень высокой температурой и давлением. Похожие температуры и давления действительно имели место в ранней Вселенной, однако на этом сходство заканчивается. В ранней Вселенной расширялось пространство вместе с веществом, в то время как «горячий комок», возникший в ядерном столкновении, просто расширяется и остывает в обычном пространстве. Кроме того, состав и течения этой горячей ядерной материи в ранней Вселенной и в столкновении сильно различаются. Поэтому говорить о воссоздании ранней Вселенной можно только с оговорками. Ну и, конечно, сам Большой взрыв такие опыты ни в коей мере не могут смоделировать.

Физиков такие столкновения интересуют, разумеется, не для того, чтобы просто «копировать природу», а для того, чтобы узнать, как плавится ядерное вещество. Лучшее понимание теории сильных взаимодействий, которое должно возникнуть по результатам этих экспериментов, окажется полезным как для ядерной физики, так и для космологии и астрофизики нейтронных звезд.

LHC откроет окно в параллельные вселенные (создаст машину времени, проверит квантовую гравитацию и т. д.)

Теоретики в последние годы активно изучают гипотезу о том, что гравитация — влияние которой на элементарные частицы при обычных энергиях очень слабо — становится неожиданно сильной при энергиях столкновений, доступных на LHC. Эту гипотезу обычно называют «гравитация на Тэвном масштабе». На ее основе уже построено много конкретных теорий, но общее мнение специалистов таково: такие теории, конечно, пока имеют право на существование, раз они пока не запрещены экспериментальными данными, но очень уж они экзотические, и мало кто всерьез верит в то, что они реализуются в природе.

Если же все-таки одна из этих моделей окажется верна, то на LHC можно будет наблюдать совершенно новый класс событий и объектов, связанных с гравитацией, — высокоэнергетические гравитоны (возможно, уходящие из нашего мира в дополнительные измерения), гравитонные резонансы (связанные состояния гравитонов) и микроскопические черные дыры. Кроме этого, в определенных разновидностях этих теорий есть и совсем экзотические возможности — например, теоретически возможны такие микроскопические пространственно-временные конфигурации, в которых время может течь назад.

Важно понимать, что ни к каким макроскопическим явлениях это не приведет, поэтому воспользоваться этим «окном в другие миры» не удастся. Дело тут не столько в размерах, сколько в том, что все эти объекты крайне нестабильны и быстро распадаются на обычные частицы. При этом выделяется ровно та же энергия, которая пошла на их создание, поэтому с энергетической точки зрения нет никакой разницы между процессами «pp → частицы» и «pp → черная мини-дыра → частицы». (Обозначение «pp» здесь используется как сокращение от «Столкновение [2-х] протонов»)

LHC может разрушить Землю или даже всю Вселенную

Существуют физические теории, в которых предполагается, что наша Вселенная — в том виде, в каком мы ее знаем, — нестабильна и может превратиться в другую, более стабильную Вселенную с иными свойствами. Этот переход будет сопровождаться выделением огромной энергии и разрушением вещества в том виде, как мы его знаем. Существуют опасения, что столкновения на LHC могут породить «зародыш» этой более стабильной Вселенной, который начнет разрастаться со скоростью света и разрушит нашу Вселенную. В другом «катастрофическом сценарии» предполагается, что могут существовать некие экзотические частицы или иные объекты, которые начнут поглощать обычное вещество и разрушат Землю.

Эти опасения совершенно беспочвенны потому, что в природе уже давно есть ускорители мощнее, чем LHC. Если бы такой «распад Вселенной» или разрушение Земли могли произойти на LHC, то они бы давным-давно уже произошли по вине частиц космических лучей гораздо большей энергии. Эти частицы непрерывно бомбардируют Землю и другие небесные тела, и длилось это практически всегда, миллиарды лет. Поскольку Вселенная дожила до наших дней и не распалась (Земля дожила и не разрушилась), этого не произойдет и в экспериментах на LHC.

Вывод №3: Существование теорий, тем более экзотических, еще ни о чем не говорит. А если эти теории «очень смелые» и опровергаются как устоявшимися теориями, так и эмпирическими данными — то это лишь теории. Не более.

Итак, были опасения по поводу вообще запуска БАК, мол, «запустят и конец» — все обошлось, правда, сломался коллайдер, ну ничего, починили. Починили и осенью прошлого года снова запустили — и снова все в порядке. В декабре снова запустили и даже столкнули протоны с энергией 450 ГэВ. Цитата:

Сеанс состоял из двух «заходов», утром и вечером, и продлился в общей сложности несколько часов. В течение этого времени в каждом из двух встречных пучков циркулировали по четыре сгустка, а все четыре детектора регулярно регистрировали столкновения протонов. Полное количество зафиксированных событий составляет несколько десятков тысяч. […] эксперименты пришлось приостановить из-за очередного сбоя в системе охлаждения коллайдера. На стадии отладки коллайдера подобные неисправности случаются регулярно, и их, как правило, исправляют в кратчайшие сроки.

Опять все хорошо, исследователи идут дальше:

[…] на LHC были проведены тестовые протонные столкновения с полной энергией 2,36 ТэВ. В качестве примера на сайте детектора ATLAS показано событие рождения двух адронных струй в таком столкновении. Столкновения проходили пока при выключенных магнитных полях в детекторах. […]

И, практически, без задержек повторяют опыты на более высоких энергиях:

[…] 14 декабря состоялся двухчасовой сеанс столкновений протонов с полной энергией 2,36 ТэВ. Пучки были на редкость устойчивыми, их время жизни составило около 100 часов. Детекторы регистрировали по несколько событий в секунду, а полная статистика за весь сеанс достигла нескольких десятков тысяч событий. […]

Посмотрите сколько было запусков, сколько было проб столкновений протонов с изменением мощностей в сторону увеличения —  от 450 ГэВ — до 2,36 ТэВ (что более чем вдвое больше, чем энергия на которой работает Тэватрон).

И вот последние новости:

4 января возобновились работы на Большом адронном коллайдере. […] сейчас техники приступили к тестированию магнитов для работы при токе 6 кА. Такой ток позволит удерживать на орбите протоны с энергией 3,5 ТэВ. […] Это тестирование займет примерно полтора месяца, но начнется оно не с нуля — на самом деле, большинство магнитов в прошлом году уже прошли эти тесты, а сейчас требуется лишь проверить все оставшиеся. Кроме того, в течение января будет также усовершенствована разработанная и установленная в прошлом году новая система защиты магнитов от потери сверхпроводимости (nQPS, new Quench Protection System).

В соответствии с текущей версией расписания работы LHC в 2010 году (версия 1.3, PDF, 146 Кб), коллайдер будет закрыт в середине февраля. Затем начнется работа с пучками, причем примерно в течение месяца отладка будет чередоваться с сеансами набора данных. Ожидается, что длительный сеанс протонных столкновений на полной энергии 7 ТэВ начнется во второй половине марта.

В заключение хочется сказать, что  среди всех ученых, активно занимающихся изучением БАК, все-таки нет одной устоявшейся теории о том, как будут развиваться события. Это плохо. И это вызывает опасение. Но  в любом случае подтвержденные и изученные теории вызывают большее доверие, чем «экзотические и смелые».

Единственное, что нам с Вами остается — это следить за событиями и… ни в коем случае  не ждать! Ждать нам с Вами нечего, никаких апокалипсисов не будет, а то, что там найдут ученые, это не нашего ума дело.

Как итог — небольшая фотоподборка: «Большой адронный коллайдер».

Метки: , , , , , ,
Писано 24.12.2009

Понравилась статья? Тогда получайте обновления на e-mail:

Top