В февральском (1994 г.) выпуске газеты ИФВЭ «Ускоритель» - единственной в нашем городе на то время, - была опубликована «передовица», посвященная проведению в Протвино заседания Объединенного научного комитета Россия – ЦЕРН (CERN – Европейская организация по ядерным исследованиям, базирующаяся в Женеве, Швейцария). Итогом мероприятия стало подписание нового (после 1991 года) Соглашения между Правительством Российской Федерации и руководством ЦЕРНа о дальнейшем развитии научно-технического сотрудничества. Подписи под документом поставили Министр науки РФ Борис Салтыков и Генеральный директор ЦЕРНа Карло Руббиа.

 

     Надо сказать, что это «место встречи» было не случайным - именно сооружение в 60-х годах ускорителя ИФВЭ буквально «прорубило окно в Европу», положив начало взаимовыгодным контактам между учеными обеих сторон. И эта встреча в Протвино имела своей целью вывести сотрудничество на новый, более высокий уровень, поскольку соглашение нацеливало российскую сторону принять самое активное участие в начавшихся уже работах по осуществлению грандиозного ускорительного проекта LHC (Large Hadron Cjllider) – Большого Адронного Коллайдера. Проект подразумевал, что в Женеве будет создан 27-километровый сверхпроводящий протонный синхротрон со встречными пучками и мощной экспериментальной базой. Работы должны были вестись объединенными силами заинтересованного мирового научного сообщества, поскольку требуемые затраты исчислялись в миллиарды долларов, что явно непосильно для научного бюджета одной какой-либо страны. Даже в США как раз к этому времени в штате Техас был закрыт именно из-за соображений дороговизны еще более амбициозный ускорительный проект (SSC). ЦЕРН же рискнул взяться за оставшийся без американского «конкурента» проект, но при этом в соглашении было заявлено также об интересе Запада к российским программам по развитию физики высоких энергий. В том числе к работам в ИФВЭ по созданию УНК, где в то время была уже близка к завершению строительная часть по тоннелю, имелись хорошие заделы по первой очереди ускорителя и наработки по созданию следующей – сверхпроводящей ступени.

 

    Но, к сожалению, перманентно реформирующейся российской государственности было не до того, чтобы уделять должное внимание этому самому масштабному отечественному научному проекту конца 20-го века: последним серьезным успехом в деле сооружения УНК стала сбойка (соединение в единое кольцо) 21-километрового тоннеля, состоявшаяся в декабре того же 1994 года. А далее ... «со стороны» на помощь никто не пришел, а спорадически выделяемых бюджетных средств «на УНК» хватило только на то, чтобы к сегодняшнему дню иметь в практически готовом виде только тоннель – надо сказать, уникальное по ряду параметров инженерное сооружение, пригодное для реализации научно-технических проектов, соответствующих его масштабу. Хотелось бы думать, что у страны, претендующей, особенно в последнее время, на роль великой державы, достанет воли и ума вдохнуть новую жизнь в законсервированный объект и реабилитировать тот, оценочно говоря, миллиард полновесных советских рублей, который «закопан в землю». (на снимке - полномасштабный макет 30-м отрезка УНК)

 

   А в Женеве сейчас картина совсем иная, причем во многом даже напоминающая наполненный радостным ожиданием 1967-й год в Протвино, когда едва ли не все его население жило научной стройкой. Готовился к запуску самый большой на тот час в мире ускоритель заряженных частиц – полуторакилометровый протонный синхротрон ИФВЭ У-70 на энергию 70 ГэВ (миллиардов электрон- вольт) - кстати говоря, остающийся поныне крупнейшим в стране. Тогда многое делалось впервые, каждый шаг был шагом в неизвестное, небывало крупные системы ускорителя (вакуумная, магнитная и другие) выводились на расчетные режимы непросто, с большим напряжением сил. И когда в ночь на 14 октября протонный пучок впервые достиг требуемой энергии – был праздник, в котором участвовали и присутствовавшие представители ЦЕРНа.

 

   Вот нечто похожее, с поправкой только на масштабы (готовится к пуску ускоритель, стократно (!) превышающий энергию У-70) и шагнувшее вперед время, происходит сейчас и в Женеве, причем с участием довольно многочисленной «команды» наших физиков. Они активно сотрудничали в рамках контрактов и соглашений в работах по изготовлению и наладке целого ряда узлов и элементов ускорительной части, по созданию уникально сложной и грандиозной по размерам измерительной аппаратуры, заняты и в предпусковых работах, а после близкого уже запуска LHC будут участвовать в основных экспериментах, ради которых всё и затевалось 14 лет назад. В каком конкретном состоянии LHC сейчас?

 

      Опущенная в тоннель на глубину около 100 метров (см. схему) магнитно - ускорительная дорожка с наличием более чем полутора тысяч сверхпроводящих магнитов была замкнута в кольцо в прошлом году, причем не без происшествий – один из особо сложных магнитов, предназначенный для фокусировки протонного пучка перед встречей с пучком, ускоренным в противоположном направлении, при первом же включении в апреле прошлого года буквально взорвался. К счастью, никто не пострадал, но «провисла» вся технологическая цепочка, устранение неполадок в которой практически отодвинуло время ожидаемого запуска ускорителя с конца 2007-го на весну либо начало лета 2008-го.

 

   Вообще говоря (как это было и в 1967-м у нас), «не существует какой-то одной красной кнопки, нажатием на которую можно будет осуществить запуск коллайдера» - приблизительно так выразился директор ЦЕРНа Роберт Аймар, когда 7 ноября 2007 года лично осуществил символическое соединение последнего участка основной магнитной системы LHC. Вся система состоит из 8 секторов, каждая из которых в процессе подготовки коллайдера к работе с пучком автономно охлаждается до рабочих «сверхпроводящих» температур (это температура жидкого гелия, составляющая 1.9 градусов по шкале Кельвина, или минус 273 градуса по привычной цельсиевской).

 

При этом надо иметь в виду, что коллайдер выполнен по схеме "два устройства в одном" – в 27-километровой трубе ускорителя не один, а два сверхпроводящих магнитных канала для двух пучков, ускоряемых во встречных направлениях до энергий, определяемых лишь двумя показателями – длиной орбиты и величиной поворачивающего поля в магнитах. Такая конструкция позволила хорошо вписаться в поперечные размеры тоннеля (3.5 метра – заметно меньше, чем 5 м в тоннеле УНК) и сэкономить на стоимости системы охлаждения. А всего же «на круг» стоимость сооружения, включая инфраструктуру и экспериментальные установки, превышает 4 миллиарда долларов США. Большинство секторов уже охлаждены, а всё кольцо приобретет рабочее состояние уже в ближайшие недели, после чего и начнутся пуско-наладочные работы с протонами, поступающими из функционирующего с 1981 года (!) ускорителя SPS с энергией около 450 ГэВ. Лишь после этого начнется «страда» для физиков-экспериментаторов – сначала при параметрах пучка, далеких от максимума, но в 2009 году произойдет и это. 

 

     «А что, собственно, хотят получить физики за такие деньги?», – резонно спросит читатель. Ответ заключается в параметрах, на которые рассчитан ускоритель-гигант. Энергия протонов в LHC и такой нужный физикам показатель, как «светимость пучка», превысят соответственно в 7 и 100 раз значения, достигнутые на крупнейшем пока в мире ускорителе - тэватроне Лаборатории имени Ферми (США) в Батавии близ Чикаго (это как Протвино близ Москвы). Это значит, что удастся создать физические условия, необычайно близкие к тем, которые существовали в первые мгновения после Большого взрыва, в результате которого образовалась наша материальная Вселенная, и ответить на ряд пока нерешенных, но требующих ответа вопросов физики микро- и макрокосмоса. В частности, предстоит провести ключевые эксперименты по обнаружению т.н. «бозона Хиггса» - гипотетической, предсказанной английским теоретиком Питером Хиггсом, но неуловимой частицы. Современные физические модели именно с ней связывают наличие очень различных по величине масс у других частиц, в существовании которых сомнений нет. Кстати говоря, 27-километровый тоннель ЦЕРНа был прорыт не для LHC специально, а в еще 80-х годах для его предшественника – электрон-позитронного коллайдера LEP, одной из задач которого было «поймать Хиггса». Не поймали. И отдали тоннель для ускорения частиц, в 2000 раз более тяжелых, чем электроны – протонов. 

 

   У людей, побывавших в ЦЕРНе в эпоху создания LHC, потрясающее впечатление остается не только от масштабов этой громадной научной стройки, в буквальном смысле стирающей границу между Швейцарией и Францией (частицы, летящие в подземной вакуумной трубе, здесь ежесекундно будут многократно «менять своё гражданство»). Очень сильны здесь чисто человеческие впечатления – прежде всего от самих людей. В одном месте и на одну цель работают порядка 10 тысяч человек более чем из сорока стран, причем все это – ведущие сотрудники своих национальных лабораторий. Пожалуй, нигде в мире нельзя встретить сотрудничающих на одной и той же площадке, скажем, русского и американца, араба и израильтянина, и т.д., и т.п. в разных комбинациях, причем все они вдохновенно делают одно дело и говорят на одном языке. На языке науки. И это наводит на мысль, что новая эра, начинающаяся на наших глазах в деле познания Вселенной, начинается и в общем будущем для человечества, населяющего такую одинокую в холодном космосе, но такую прекрасную нашу планету. 

 

   И в заключение нельзя обойти вниманием тему, время от времени поднимаемую в разных СМИ у нас и за рубежом, поражающую воображение неискушенных читателей. Действительно, каждый крупный шаг в неизведанную область энергий сопровождается как оправданными рисками, так и необоснованными преувеличениями. Но риски предупреждаются мерами безопасности (глубина залегания тоннелей выбирается не случайно), а вот что делать, скажем, с кочующими из издания в издание «страшилками» про «черные дыры», которые вот-вот родятся в ускорителе и начнут заглатывать всё и вся?

 

   Здесь просто аберрация понятий, когда характеристики явлений макрокосмоса произвольно распространяются и на микрокосм. Уже немало авторитетных ученых и за рубежом, и в нашей стране дали разъяснения, сводящиеся к тому, что возникновение мини - «черных дыр» в условиях работы LHC никому и ничем не грозит. Так, наиболее авторитетный специалист по «черным дырам», английский теоретик Стивен Хокинг доказал, что «черные дыры» как бы «испаряются» со временем. При этом астрофизические «черные дыры», образовавшиеся в ходе эволюции звёзд, исчезают за миллиарды лет, а те, которые образуются в масштабе взаимодействий в LHC – практически моментально, за многомиллиардные доли секунды. У таких «дыр» просто не будет времени как-то воздействовать на окружающую материю и причинить какой-то вред. Но зафиксировать «испарение» мини-дыры в виде мини-излучения Хокинга можно будет с использованием новейших сверхчувствительных детекторов LHC - и это еще одна интересная физическая задача, стоящая перед грандиозным научным комплексом в Женеве. 

 

За пределами этой короткой статьи остались многие аспекты происходящей «эстафеты знаний» - всего ведь не охватишь. Скажу лишь, что ученые уже думают о том, как после LHC двигаться дальше в этом вечном процессе постижения Природы.

 

 

Опубликовано: газета "Протвино сегодня" - 10 апреля 2008 г.