Украинка побывала в сердце Адронного коллайдера: эксклюзивный репортаж

Попасть в Адронный коллайдер и, так сказать, пощупать своими руками антиматерию мечтают сотни тысяч людей. И недавно некоторым счастливцам представилась такая редкая возможность. Впервые после 2013 года в колоссальной лаборатории CERN состоялись дни открытых дверей, превратив ее в настоящий парк аттракционов. За эти два дня научную вселенную посетили тысячи любознательной ненаучной публики всех возрастов и национальностей. Такое "великое открытие" дверей CERN становится возможным только в периоды так называемого длительного отключения, которое сейчас происходит в крупнейшей в мире лаборатории физики элементарных частиц. Почти на два года знаменитые ускорители останавливаются для глобальной модернизации оборудования.

Украинская журналистка Оксана Шевченко побывала в эпицентре мировой науки и написала эксклюзивный репортаж для OBOZREVATEL.

"Элементарные частицы" новостей из CERN — пожалуй, самой грандиозной по масштабу и уровню паблисити научной лаборатории в мире, регулярно будоражат не только научные умы. Оказывается, миллионы людей неимоверно возбуждает непостижимость высокой физической науки. С тех пор, как 11 лет назад объявили о постройке Большого Адронного Коллайдера, таких интересующихся в мире образовалось огромное множество.

Регистрация на "Дни открытых дверей" была открыта за полгода. Те, кому удалось оказаться в числе счастливцев, не остались разочарованы. Каждый, независимо от возраста, удовлетворил свою жажду знаний о современной физической науке и пощекотал воображение. Вот только несколько блюд из "научно-развлекательного меню".

Изрыгающая молнии и поющая гигантская катушка Тесла, детское шоу "клоунов-исследователей", вместе с которыми дети проводили научные эксперименты, театральное представление "Приключение строительства Большого Адронного Коллайдера", сопровождающееся рассказами участников этого грандиозного проекта: "Здесь, в 100 метрах под землей, у меня были совершенно исключительные встречи! Какое необычное человеческое приключение ... 10 000 физиков и инженеров, 10 000 кг макарон, 10 000 кг суши, бесчисленные ящики со спагетти ... и ... 10 000 волнений!"… Сводка главнейших вопросов в физике элементарных частиц в выступлении генерального директора CERN Фабиолы Джанотти.

И это ли не истинное удовольствие — насладится отрывком из оперы "Эйнштейн на пляже" Филиппа Гласса и Роберта Уилсона в исполнении ансамбля Эйнштейна, наконец, запросто поболтать об устройстве вселенной за чашкой кофе с обычными великими учеными…

Кстати, эти самые ученые (вовсе не сухари и не ботаны, как выяснилось при ближайшем рассмотрении) прекрасно понимают, что без паблисити в таком проекте не обойтись. Поэтому всё, что происходит в CERN, охотно предается мировой огласке.

А как же обстановка строгой секретности проводимых ядерных исследований? Не утечет ли антиматерия в недобрые руки? На самом деле, любые опасения беспочвенны. После посещения CERN становится очевидным, что мировая наука практически ничем не рискует: ведь мы нашим скоромным ненаучным умишком все равно не в состоянии осознать глубинную суть физических теорий и постигнуть истинное значение беспрецедентных экспериментов. Зато вполне склонны пасть ниц перед их величием и загадочностью.

Увлечение мировой ненаучной общественностью Большим Адронным Коллайдером, феномен интереса к CERN и всему, что там происходит, можно сравнить, пожалуй, только с популярностью личности и научно-популярных трудов Стивена Хокинга — человека-легенды, астрофизика и космолога, известного своими работами в области черных дыр и книгами-бестселлерами вроде "Краткой истории времени".

В тяжелые жизненные минуты и периоды помутнения сознания, признаюсь, и я на ночь почитывала Хокинга — это неимоверно успокаивает и погружает в сладкий сон, спровоцированный перенапряжением мозга, силящегося вникнуть в сложные измышления о материальном устройстве Вселенной. Так вот: при том, что тиражи его книг побили все мировые рекорды, согласно опросам, почти никто из купивших не прочёл больше 49 страниц (включая и меня, конечно)…

Но согласитесь, ведь так волнующе оказаться на краю "черной дыры" и заглянуть в бездну непостижимых знаний, накопленных человечеством…

Аурой примерно той же силы притяжения окутано и всё, что связано с колоссальным экспериментом под названием "Большой Адронный Коллайдер".

Конечно, это неудивительно: несомненно, CERN является абсолютно беспрецедентной в истории человечества научной коллаборацией поистине планетарного масштаба. Своеобразным "масонским научным заговором".

Но беспрецедентна она не только масштабами исследований и количеством потраченных средств. Один из феноменов CERN — его информационная политика, в магнитное поле интересов которой попадает отнюдь не только научное сообщество.

Открытость информации о лаборатории для публики и готовность делиться знаниями, несомненно, восхищает. С другой стороны, это обосновано: учитывая космические средства, которые тратятся на этот проект, вполне разумно со стороны руководства центра делать всё происходящее там доступным живому интересу налогоплательщиков.

Поразительно также, насколько ученые, работающие в ЦЕРН, несмотря на высокие и темные научные материи, не чужды земным радостям и слабостям.

Во время нашего визита и без того совершенно инопланетное ощущение, от которого невозможно было избавится на протяжение всего пребывания, было усилено… множеством странных персонажей в ярких костюмах непонятных существ, опасно похожих на инопланетян.

В ответ на наш легкий испуг, как людей, оказавшихся в аномальной зоне, сопровождающий как-то буднично объяснил, что мол ничего странного — просто как раз сегодня мы попали в день традиционного карнавального марафона, который периодически устраивают обитатели городка ЦЕРН. Очень мило было наблюдать за пробегавшими мимо нас мультяшными пришельцами с серьезными, даже немного скорбными научными лицами…

"На пустом месте"

- Сейчас мы стоим на самом пустом и самом холодном месте во Вселенной, — спокойно сообщил нам пиарщик детектора ALICE Борис Ипполит, когда мы спустились на глубину более 70 метров после соблюдения всех ритуалов безопасности. Мы оказались прямо перед лицом одной из четырех гигантских станций-детекторов, расположенных на тоннеле-ускорителе, где "отлавливаются" и фиксируются данные в результате столкновений частиц.

То есть, под нами — на земле (точнее, под землей), а не в Космосе, искусственно созданы уникальные условия, максимально приближенные к моменту Большого Взрыва, в результате которого и образовалась Вселенная (на самом деле это "максимальное приближение" к моменту — 380 000 лет, мелочи, конечно). Как раз под нашими ногами в тоннеле-ускорителе и достигаются самый полный вакуум и самые низкие температуры. А в момент столкновения частиц температура в сотню раз превышает показатели в сердце Солнца…

На кольце Большого Адронного Коллайдера установлены четыре так называемых эксперимента — гигантских станции-детектора, в которых происходит столкновение частиц и сбор информации в результате этих "событий", как называют эти столкновения ученые.

Каждая из станций состоит из сотен тысяч высокочувствительных датчиков, расположенные в точках столкновения пучков частиц (скорость частиц в БАК на встречных пучках близка к скорости света в вакууме). Эти детекторы работают по принципу фотоаппаратов У каждого из этих детекторов — своя задача и "узкая специализация". Например, детектор ALICE, в котором мы оказались, предназначен для изучения кварк-глюонной плазмы (понятия не имею, что это такое), детектор LHCb — для исследования физики b-кварков, которая должна приблизить к пониманию различия между материей и антиматерией.

ALICE сейчас тоже находится на модернизации — в течение двух лет там меняют датчики на более современные и чувствительные. Поэтому и стал возможным этот визит.

Читайте: В Большом адронном коллайдере "поселился" робот-инспектор: видео

Частицы разгоняются в малом кольце-ускорителе, потом они "вбрызгиваются" в большое кольцо и разгоняются там, затем они сталкиваются, образуя новые частицы. Вся эта информация фиксируется внутри детектора — детектор на самом деле работает по принципу невообразимых размеров фотоаппарата, который фиксирует следы от взаимодействий частиц на специальных пластинах, сотнях тысяч специальных высокочувствительных пластин.

Колоссальное количество таких данных "снимается" в каждой из экспериментальных станций. Когда ускоритель и детекторы работают, в адронном коллайдере происходит более миллиарда столкновений частиц в секунду. Например, 40 миллионов пакетов протонов сталкиваются каждую секунду только в центре детектора ATLAS… Данных считывается такое количество, что ни одна современная компьютерная система обработать и хранить эти данные не способна. И количество данных растет, как снежный ком…

Срок хранения — вечность

Вот почему хранилище информации в ЦЕРН — не менее важная и не менее уникальная составляющая проекта, чем получение этой информации и её анализ. Поэтому на самом деле сердцем организации является компьютерный центр ЦЕРНа.

Для хранения и обработки этих поистине вселенских объемов информации была создана сложнейшая и очень прогрессивная информационная система под названием ГРИД ("сеть"). Эта система — колоссальная электронно-информационная ризома, которая, как из спор гигантской электронной грибницы, прорастает в разных частях земного шара и в разных странах, которые принимают участие в исследованиях.

В конце 20-го века, когда началась разработка научной программы, стало очевидно, что расширять мощности внутри ЦЕРНа дорого и не реально с технической точки зрения. Так и родилась концепция ГРИД, предложная американскими учеными. Именно они разработали систему, когда используются компьютерные ресурсы там, где они находятся. Оставалось лишь соединить их в единый виртуальный компьютер. Так ЦЕРН стал первым в мире научным сообществом, которое осуществило реализацию сложнейшей системы для научных вычислений.

- С технической точки зрения это была революционная задача — соединить огромное количество вычислительных центров, расположенных в разных уголках планеты, — рассказывает Татьяна Андреева, сотрудник компьютерного центра.

С точки зрения социологической и политической такой распределенный подход также оказался более правильным, потому что в научной программе коллайдера участвуют десятки стран, и конечно, они заинтересованы вкладывать деньги в свою инфраструктуру, в свои технические мощности, чем складывать всё в одну корзинку внутри ЦЕРН. Также этот подход оказался рациональным с точки зрения надежности хранения данных — ведь если что-то случится с главным компьютерным центом, копии данных и обработка их возможны на других мощностях.

На самом деле этот принцип стал прародителем распределенной системы информации, которую мы прекрасно используем сегодня каждый день: вы находите нужную информацию, и вам не нужно знать, в каком месте физически эта информация находится. Многие физики тоже не знают, где происходит обработка их задачи, которой они управляют со своего компьютера - в Америке или Австралии.

Читайте: Масштабное космическое бедствие: названа угроза нового коллайдера

ГРИД строили около 15 лет более 200 компьютерных центров во всех уголках планеты и на всех материках. Но ЦЕРН остается ядром системы. Обслуживание там происходит 7 дней в неделю и 24 часа в сутки годами напролет.

Затем они поступают на второй уровень фильтрации. Это большая компьютерная ферма, на которой отбирается еще примерно 1 %. Но даже после такой "чистки" объем данных, полученных с четырех экспериментов, который может представлять интерес для науки, очень большой. Для их хранения необходимы большие мощности. Компьютерный центр, расположенный в ЦЕРН, является основным хранилищем данных. Это так называемые "сырые" данные, которые невозможно воспроизвести. Первые копии хранятся в ЦЕРНЕ вечно — срок хранения этих даных не установлен. Возможно, неугомонные ученые посчитают необходимым обратиться к ним через сотню лет. Вторая копия хранится в другом компьютером центре мира.

Кстати, центры второго уровня находятся в Харькове и Киеве в институтах, которые участвуют в научной программе и предоставляют свои компьютерные мощности.

CERNaя дыра

Скажу откровенно: даже после подробнейших разъяснений, отчетливо понять, чем же на самом деле занимаются десятки тысяч светлейших умов физической науки по всему миру, мне не удалось, несмотря на напряженные умственные усилия. Но кое-что всё же прояснилось. Например, путь, по которому движется сегодня экспериментальная физика элементарных частиц. А также то, что подобные эксперименты опережают понимание полученной информации даже у высококвалифицированных участников эксперимента.

Мыслители от прогрессивной физики втянуты в бесконечный, как сама Вселенная, процесс получения и сбора новых данных, а также анализа происходящего в недрах коллайдера. Всё это формирует так называемую "новую физику", которая пытается связать воедино все процессы и законы материи, открыть новые "истинно элементарные" частицы, "пришить" гравитацию к Стандартной Модели, расширить и углубить представления об устройстве Вселенной. А некоторые отчаянные даже настаивают на пересмотре всемогущей Теории относительности…

Насколько это важно для развития человечества в его обозримом будущем? И стоит ли это тех денег, которые вложены в проект? Вопрос пока еще спорный, и он регулярно обсуждается на мировых конференциях. Но именно этот проект позволяет проводить эксперименты, которые ранее были невозможны.

И естественно, самый грандиозный исследовательский центр, вокруг которого по спирали разворачивается колоссальная научная Вселенная, как и положенно Вселенной, постоянно расширяется. Да, "Черную дыру" в CERN пока не обнаружили. Но, несомненно, эксперимент сдетонировал появление не менее колоссальной черной дыры, которой стал… бюджет проекта.

27 километров явно мало для разгона (частиц, естественно). Поэтому несколько месяцев назад было объявлено о начале постройки нового тоннеля длиной в 100 км, который будет проложен под уже существующим туннелем, с предварительным бюджетом в 20 млрд евро. Согласно смелым анонсам, "Будущий циклический коллайдер" (Future Circular Collider) планируют построить к 2050 году, он будет почти вчетверо больше и в 10 раз мощнее БАК. Оказывается, существующий ускоритель ускоряет частицы недостаточно хорошо — и ненасытные физики рассчитывают открыть новые элементарные частицы с помощью больших мощностей нового ускорителя…

Пока же результаты физических экспериментов спорны, недостаточно изучены и не дают оснований для возведения новых стройных теорий, объясняющих всё. И величайший в истории человечества научный эксперимент продолжается. Но, несомненно, информационный эксперимент уже можно считать успешным: благодаря ему физика элементарных частиц скоро станет одной из самых романтических и вожделенных профессий нового поколения.

Выражаем вселенскую благодарность Посольству Швейцарии в Украине, благодаря которому стал возможен этот фантастический визит.