Социальная машина Большого Адронного Коллайдера

14-05-2024

 LHC

 

Большой адронный коллайдер (БАК), Large Hadron Collider (LHC) — это настоящее чудо, результат человеческой изобретательности. Протоны разгоняются с помощью магнитного поля, а его сила достигается с помощью сверхпроводимости, которая реализуется при температуре -271,3° C: 10 тыс. тонн жидкого азота и еще 120 тонн жидкого гелия используются для этого. Это холоднее, чем в открытом космосе (там -270,5°C) и очень близко к абсолютному нулю -273,15°C. Тому самому, недостижимому… Здесь, на двух детекторах ATLAS и CMS, мы изучаем то, что было в ранней Вселенной в первую долю секунды (10-9 секунды) после Большого взрыва. Как мы в принципе можем это « пощупать »? Это же всё было так давно. С тех пор вся Вселенная изменилась. Но оказывается, что есть вещи, которые с тех пор не поменялись, не исчезли, мы их можем, условно говоря, «восстановить» с помощью ускорителей. Столкновения протонов высокой энергии на LHC — это инструмент, который позволяют ученым путешествовать обратно во времени.

На протяжении всех этих лет в CERN раскрывались тайны мироздания и по крупицам добывались данные о том, куда миллиарды лет назад исчезла антиматерия и почему все имеет массу. Вот почему бозон Хиггса так искали, а когда нашли, уже через год дали за это Нобелевскую премию.

Далекому от физики высоких энергий человеку CERN подарил «Всемирную паутину» (WWW): в 1989 году ученый-компьютерщик из Оксфорда, сотрудник CERN Тим Бернерс-Ли изобрел этот принципиально новый способ свободного доступа в сеть. Сегодня CERN — это крупнейший в мире и единственный в своем роде научно-исследовательский центр в области физики элементарных частиц, который расположен к западу от Женевы на территории Швейцарии и Франции (основная площадка CERN-Meyrin), у подножия горного массива Юра; на экспериментальном оборудовании CERN трудятся около 15000 ученых, более 100 национальностей из 500 научных центров и университетов.

Для того, чтобы быть эффективным руководителем коллаборации в CERN, вы должны учиться быть психологом и «понимать» мотивацию поступков людей. Я прошел это все, возглавляя RD51. Фундаментальной отправной точкой является хорошее знание человеческой природы, такой как потребности, желания и эмоции. Ваша задача как руководителя коллаборации не решать проблему, когда конфликт возник, а предупредить его. Все коллаборации в CERN управляются не сверху вниз, а горизонтально, потому что это единственный возможный способ обьединять интересы ученых, в которой люди будут делиться и вносить свой вклад — иначе это невозможно. Вы должны на время каденции, как руководитель, немного пожертвовать своей научной составляющей, но быть в курсе дела, если зарождаются какие-то человеческие конфликты — а они в больших международных коллаборациях возникают априори. Чтобы их предотвращать, всегда нужно стараться «услышать» обе стороны. Когда ты слышишь одну точку зрения, то ситуация как бы ясна, когда другую – то она тоже ясна, но совершенно противоположна. Поэтому надо быть очень осторожным, и не давать «ad hoc» мнение. Очень часто вмешательство в какие-то процессы, без наличия достаточной информации, может быть контрпродуктивным. Как и в любом конфликте вы стараетесь сделать так чтобы люди сели вместе и обсудили все спокойно, логически и без эмоций, и нашли приемлемую для них точку соединения. Сесть вместе и обсудить все логически,  не примешивая эмоции, ведь это то, что физикам делать легко. Иногда легко… Поэтому, когда вам говорят: «О, вам повезло, у вас такая хорошая коллаборация, у вас нет конфликтов!» – значит вы справляетесь. А если вы все время решаете конфликты, которые возникают уже на публике, значит, вы что-то упускаете из виду и делаете неправильно.

В науке, когда вы становитесь руководителем большого международного проекта, ваша задача не столько «руководить», а понимать, прежде всего, что может произойти не так, и что необходимо подкорректировать.

Большая наука требует стратегического мышления и долгосрочного планирования. Например, концепция Большого адронного коллайдера (Large Hadron Collider — LHC) датируется 1983 годом, его строительство началось в 1996 году, мобилизовав тысячи физиков и инженеров со всего мира, а первый запуск произошел осенью 2008 года. И открытие бозона Хиггса в 2012 году произошло практически через 50 лет после его теоретического предсказания в 1964. Эпоха гарантированных открытий в физике элементарных частиц закончилась после обнаружения бозона Хиггса. Вы больше не можете прийти к правительствам и сказать: «Дайте нам 10-20 миллиардов, и мы соорудим новую установку, и что-то, может быть, откроем». Такое могло быть возможно раньше, но эти времена прошли. Сейчас вы должны иметь четкую цель и представлять диапазон энергий частиц для будущего коллайдера. Здесь не приживётся командный стиль с указаниями вроде «ты делаешь то, ты другое». Поэтому, эксперимент управляется на основе консенсуса среди физиков, движимого как общими интересами, так и глобальной целью — это то, что мы называем горизонтальная структура управления. Здесь можно только договариваться: «я сделаю это, а у тебя больше знаний и компетенций в другом вопросе».

Чтобы способствовать объединению сил для реализации и эксплуатации эксперимента, лидеры больших коллабораций (таких как ATLAS и CMS), постоянно проводят интенсивные, постоянные и прозрачные обсуждения. Оцениваются разные точки зрения, и решения принимаются с участием всех заинтересованных. Как это происходит? С недельными мини-конференциями, проводимыми для всех 3000 участников эксперимента четыре-пять раз в год; тысячами меньших еженедельных встреч, для обсуждения новостей, проблем и планов, которые не являются обязательными, и онлайн-системы («Indico»), которая позволяет в любой момент смотреть любые презентации удаленно. Почти все собрания открыты для любого участника коллаборации (который может присутствовать лично или посредством видеоконференции), включая обсуждение любых серьезных изменений в стратегии — эта культура побуждает ученых работать на общую цель на уровне эксперимента.  Например, две статьи, объявляющие об открытии бозона Хиггса, были подписаны как «Эксперимент ATLAS» и «Эксперимент CMS». В каждой из них, в онлайн-приложении в алфавитном порядке перечислялись все ~3000 соавторов — официальные члены коллаборации, включая всех, кто участвовал в любой части проектирования, создания, эксплуатации или анализа данных эксперимента. Эти публикации отражают установленное правило, согласно которому любые результаты принадлежат коллаборации.

Но весь этот беспрецедентный проект основан на не менее ошеломляющей статистике: более 100 миллионов высокотехнологичных устройств, от крупнейших промышленных объектов до мельчайших приспособлений, «мини-фабрики» по производству антивещества, криогенных установок, сверхпроводящих магнитов, собственной пожарной команды внутри CERN, сотни тысяч серверов и… единственного баллона с водородом, который используется для создания протонов для Большого Адронного коллайдера. Любой из сложных электронных механизмов чрезвычайно хрупок и может выйти из строя в любой момент или повести себя непредсказуемо.

Конкуренция, сотрудничество и этика – это основа эффективной работы исследовательского центрa.

Одним из важнейших «компонентов коммуникации» являются визиты официальных государственных делегаций в CERN, во время которых они узнают об уникальной истории создания нескольких поколений ускорителей и воочию видят весь масштаб ускорителя LHC.

В 2026-2027 году он станет в семь раз мощнее, чем на сегодняшний день. И за счет этого он сможет обеспечить ученым в десять раз большее количество данных, чем собирается сегодня за сопоставимые промежутки времени.

Ежегодно около 100 000 человек попадает в CERN на экскурсии. В последние десятилетия лаборатория тратит значительные средства на популяризацию, образовательные программы и просто рассказ о том, какую роль играет CERN в научной и социальной европейской жизни. Научное исследование — это еще выход на принципиально новые технологии. Особенно важно для проектов гигантского масштаба, таких как LHC, рассказать общественности, что это не вещь сама в себе, а реальная часть широкой кампании по исследованию природы.  Стремление вовлечь как можно больше людей, сплотить вокруг LHC тех, кому интересна физика, было одной из причин, почему CERN стал придерживаться политики максимальной открытости внешнему миру.

— Максим, могли бы Вы рассказать нашим читателям, пожалуйста, что могут увидеть посетители во время экскурсии по CERN?

Кроме этого, раз в четыре-пять лет CERN открывает свои двери для всех желающих — проводится День Открытых Дверей (CERN Opendays), своеобразный «отчет перед налогоплательщиками». Это уникальная возможность вживую пообщаться с первооткрывателями Той-Самой-Частицы-Бога, познакомиться с музеем первого ускорителя CERN — Синхроциклотрон (Synchrocyclotron), который вступил в строй в 1957 году, посетить крупнейший вычислительный центр мира и центр управления Большим aдронным коллайдером и даже послушать выступление музыкальных групп из CERN. Но самое главное – это визит на LHC.

    Подземные помещения больших экспериментов ATLAS и CMS по зрелищности уверенно составляют конкуренцию Новоафонской пещере. Конечно, масштабы ускорителя и экспериментов поражают воображение.

Самый большой из детекторов занял бы половину парижского собора Нотр-Дам, а в самом тяжелом железа больше, чем в Эйфелевой башне — и все компоненты собраны вместе с микронной точностью! Когда вы размышляете о том, сколько мозгов и времени было потрачено на проектирование и строительство этих самых сложных и самых больших «микроскопов», когда-либо созданных человечеством, то понимаете, что это действительно «современные соборы» (и не потому, что кто-то поклоняется частице Бога).

Я неоднократно сопровождал официальные делегации во время визита на LHC и своими глазами видел, как меняется выражение лиц по ходу экскурсии  — даже объяснять ничего не надо! Конечно, сам LHC поражает воображение — это чудо инженерной мысли. По кольцу длиной 27-км на глубине 100 метров циркулируют протоны, а ловят образовавшиеся осколки — четыре огромных детектора. Два из них (ATLAS и CMS) занимаются Хиггсом и поиском доселе неизвестных частиц микромира, третий (LHCb) — антивеществом, а четвертый (ALICE) — кварк-глюонной плазмой (именно в таком состоянии была Вселенная в первые микросекунды после рождения).

CERN дал безумный толчок процветанию близлежащего региона Auvergne-Rhône-Alpes во Франции. Когда-то это были самые бедные земли, теперь вокруг офисы мировых лидеров в области высоких технологий, расцвела наукоёмкая промышленность, а уровень жизни местного населения намного выше среднего по стране (да и Женева совсем рядом, рукой подать).

       И вот вы непосредственно перед входом — путь лежит через центр управления экспериментом CMS (CMS Control Room), где вам выдают оранжевые каски для подземного путешествия (на всякий случай!) и ведут к лифту. CMS расшифровывается как «Compact Muon Solenoid» и является детектором частиц длиной 21 метр, диаметром 15 метров и весом 12500 тонн;      Когда вы спускаетесь в лифте на 27 этажей ниже поверхности Земли, вас инструктируют: «Если вы услышите сигналы тревоги — это не тест, и вы должны бежать к самому безопасному месту под землей – лифту», что интуитивно противоречит вашему здравому смыслу. Дело в том, что лифт изолирован на случай пожара, внутри него поддерживается давление выше атмосферного и у него автономная система питания. Так что лифт это единственный способ спастись от пожара.

Внутри тоннеля, вдоль Большого адронного коллайдера, ездить можно только на малогабаритной технике и на велосипеде;

Но, конечно, больше всего потрясает детектор в раскрытом виде — когда разведены части CMS и видна его внутренняя структура. Чисто визуальное впечатление мы сопровождаем информацией, давая самые общие сведения. Например, о том, что CMS детектор содержит 140 млн каналов данных, каждый из которых считывается 40 млн раз в секунду. Или что энергия пучка заряженных частиц в LHC достаточна чтобы расплавить 5 тонн золота. Но в основном экскурсия связана со зрительным восприятием: правительственные делегации не столько реагируют на цифры, как на то, что видят перед собой.

Визави должны понимать, зачем это надо и какие потенциальные спин-оффы, инновации и новые продукты для развития технологий и общества в целом, возможны в вашем проекте. Повторюсь, умение донести в двух минутах идею, учитывая то, что у политика или министра огромное количество других задач – ключевой навык.

Бюджет организации, 1,2 миллиарда швейцарских франков в год (это сопоставимо с бюджетом среднего по европейским меркам университета), используется для функционирования лаборатории и строительства новых ускорителей. Взнос каждой страны высчитывается на основании ее ВВП: 250 млн франков в год платит Германия, 160-170 млн франков Франция и Великобритания. Ассоциированные члены платят 10% от того, что платят страны-участники;

Если государства выделяют физикам финансовые ресурсы, то научные институты идут в высокотехнологичную индустрию и говорят: «Давайте совместно разработаем новые магниты, резонаторы или другие новейшие компоненты для ускорителей». Выясняется, что компании такого построить на сегодняшний день не могут, причем они никогда бы в принципе не инвестировали коммерческие средства в такие разработки – но получив заказы от физиков, начинают экспериментировать. Именно поэтому строительство будущих коллайдеров с рекордными параметрами и энергиями начинается с десятилетий (!) инженерных поисков. В случае успеха, физики получают новый ускоритель, а компании – ноу-хау (know-how), которые остаются в их портфолио для прикладных задач. Как, например, компактные и маломощные, по сравнению с LHC, ускорители (в мире их сейчас уже более 30 тысяч), стоимость и доступность которых определяют их спектр применений отнюдь не в фундаментальной науке. Они используются для производства радионуклидов и радиофармацевтических препаратов, исследования материалов, ионной имплантации, генерации нейтронов, литографии, приложений в полупроводниковой промышленности, утилизации ядерных отходов, стерилизации зерна, очистки воды, а также применяются в хирургии, энергетике, металлургии и нефтегазовой промышленности. Коммерческий рынок прикладных ускорителей (сами установки и продукция обработанная на пучках частиц), который стал возможным исключительно благодаря физике частиц и ядерной физике, сегодня оценивается в полтриллиона долларов; при стоимости LHC порядка 10 миллиардов. Таким образом, благодаря амбициозным задачам, которые ставит физика высоких энергий, вы получаете технологические spin-off’ы, о которых раньше не мечтали!

В романе «Ангелы и Демоны» Дэна Брауна (2000), CERN играет роль организации, у которой украли антивещество с целью уничтожения Ватикана, и люди начали связываться с физиками из CERN и задавать вопросы. А при запуске LHC в 2008 году мир был в состоянии паники и даже были поданы судебные иски, например, в Федеральный окружной суд в Гонолулу, Гавайи, и в Европейский суд по правам человека, в которых истцы требовали наложить судебный запрет на запуск Большого Адронного Коллайдера тем или иным способом.

Мотивация заключалась в том, что LHC непреднамеренно создаст опасную форму материи, например, микроскопическую черную дыру, которая уничтожит сначала сам коллайдер, потом Женеву с Альпами, дальше планету Земля и, наконец, всю Вселенную. Сама идея стала «вирусной» в социальных сетях, были сняты фильмы о конце света, а также широко освещалась в СМИ, многие из которых удобно оставили в стороне этические принципы профессиональной журналистики, обсуждая комические возможности этой истории.

Мы не можем представить себе сегодня практическое применение бозона Хиггса. Но точно так же более 90 лет назад, когда физик Поль Дирак использовал простое уравнение, чтобы постулировать существование антивещества — так страшно описанного в романе Дэна Брауна в «Ангелы и Демоны» — он и представить себе не мог, что его теоретическая концепция через полвека найдет применение в… больницах. Сегодня позитронно-эмиссионная томография (PET, Positron-Emission Tomography) — это испытанная процедура, в которой используется антивещество — «позитроны» для создания поперечного изображения человеческого тела и диагностики онкологии.

Отвечая на потребности медицины, ученые CERN адаптировали технологии физики элементарных частиц (кристаллы, электронику), для разработки приборов, которые обьединяют изображение PET и магнитно-резонансной томографии («тест два-в-одном») и позволяют поднять планку методов медицинской визуализации («medical imaging») на качественно новый уровень.

Или возьмем Всемирную паутину (WWW), первый сайт которой (http://info.cern.ch/hypertext/WWW/TheProject.html — вы можете себе это представить, такое название может исходить только от физика), заработал в начале 1990-х именно в CERN. Ученым, работавшим вместе из разных стран, нужна была удобная, надёжная и оперативная платформа, для обмена информацией на расстоянии. В исследовании 2011 года вклад всемирной паутины в экономики стран был оценен на уровне 2,9% мирового ВВП, что составило 1670 млрд долларов США.

Распределённые грид-вычисления (GRID) и облачное хранилище информации (Cloud Storage) тоже были применены CERN одними из первых и тоже исключительно для решения непреодолимых препятствий в физике частиц!

Объединить все четыре фундаментальных взаимодействия в одно в момент рождения Вселенной и создать «общую теорию всего», на основе одной из теорий квантовой гравитации, физики пытаются не первый год. Гравитация стоит особняком, но есть теоретические предпосылки для существования элегантной и, вполне вероятно, правильной идеи Теории Великого Объединения (Grand Unified Theory — GUT), объясняющей единым образом электромагнитное, слабое и сильное взаимодействия, когда Вселенной было 10-36 секунд от роду. С охлаждением Вселенной могли происходить процессы фазовых переходов, спонтанные нарушения симметрии, которые меняли природу пространства и способствовали расщеплению единого взаимодействия сначала на два — электрослабое и сильное, а потом уже на три: поле Хиггса, «пронизывающее» всю Вселенную, разделило электрослабое взаимодействие на слабое и электромагнитное. Те частицы, которые взаимодействуют с этим полем (переносчиками слабого взаимодействия – W,Z-бозоны, отвечающие за распад нейтрона в протон), испытывают сопротивление и, следовательно, проявляют себя уже как массивные частицы. Другие, которые не взаимодействуют с полем Хиггса (фотон — переносчик электромагнитного поля), остаются безмассовыми. Таким образом, сила слабого взаимодействия и электромагнитная сила начинают обладать разными свойствами, нарушая симметрию, которая объединяла их — в этом и состоит концепция Стандартной Модели.  Эта удивительная модель, была подтверждена на LHC в CERN в 2012 году с открытием бозона Хиггса, что явилось полным её триумфом.  Поэтому, можно утверждать, что спонтанное нарушение симметрии имело место во Вселенной по крайней мере один раз.

Бозон Хиггса – это часть истории нашего происхождения. Большой адронный коллайдер попытался воссоздать условия менее чем на миллионную долю секунды (10-9 s) после Большого взрыва, чтобы посмотреть, что происходило в первые мгновения и как развивалась Вселенная ? Бозон Хиггса является самой экзотической частицей в СМ, которая не является ни материей (как электрон или кварки из которых состоит протон), ни переносчиком взаимодействия (как фотон). Но он выполняет самую «важную и отвественную работу» — благодаря ему все элементарные частицы приобретают массу. Если бы не было поля Хиггса, значит не было бы никаких атомов, а следовательно и людей которые могли бы изучать его.

Сегодня мы знаем, что это один из бозонов Хиггса, который дополняет СМ. Но должно быть что-то вне Стандартной модели, например, суперсимметрия… Тогда этот бозон Хиггса должен иметь братьев или сестер. Однако открытый нами бозон Хиггса может выглядеть очень похожим на бозон Стандартной модели, и различия могут быть очень небольшими. Впереди нас ожидают десятки лет исследований этой уникальной частицы — нам требуется лишь запастись терпением.

Сооружение Вавилонской башни человечество не потянуло, так как люди перестали понимать друг друга. Нынешние строители гигантской супермашины — Большого адронного коллайдера — научились находить общий язык. Язык науки !

Технологический и человеческий капитал, накопленный в CERN, может применяться далеко за пределами главной миссии, то есть изучения физики элементарных частиц. Люди прошедшие школу CERN могут быть востребованы не только научном, но также и в дипломатическом секторе страны. Такие проекты, как LHC, становятся центрами интеллектуального притяжения, они зажигают молодежь, через них, путем стажировок или образовательных визитов, проходят десятки тысяч человек в год.

Как ученый, прошедший через обучение в Московском Физико-техническом Институте («систему физтеха») и 6 томов теоретической физики Ландау-Лифшица, я думаю что основное что дает наука — это аналитический аппарат — вы ничего не воспринимаете на веру и анализируете каждый бит полученной информации. Да, вам надо будет учиться в новой области, но вы получили такую школу, на базе которой существенно легче развиваться и перепрофилироваться. Поэтому многие ученые обладают необходимым потенциалом, чтобы стать универсальными «переводчиками», своеобразным мостом между академическим и бизнес-мирами.

Дальнейший путь в физике частиц непростой: количество постоянных позиций в академическом и научном секторах очень ограничено. 5-10 лет после защиты диссертации вы не уверены в будущем, а если у вас семья, дети, постоянные перемещения из страны в страну вам не нужны. Поэтому в 70% случаев люди покидают науку из-за неопределенного и долгого пути к получению постоянной позиции и переходят в частный сектор – то есть возвращаются из науки «в жизнь». Например, большие компании часто имеют в своем составе научные подразделения, назовем это пред-опытное производство: R&D (Research and Development). Занимаетесь вы там похожими высокотехнологичными разработками, но получаете в 2 раза больше чем ученый. Это обеспечивает постоянный приток высококвалифицированных молодых людей с техническими и инженерными навыками и международным опытом для бизнеса, финансов, промышленности и других областей.

В 2019 году CERN провёл крупномасштабное исследование, которое показало что более половины исследователей с PhD степенью, покинувших физику частиц, работают в частном секторе, включая информационные технологии (35%), передовые инженерные разработки (20%), финансы и консалтинг (10%), занимая широкий круг должностей. Те, кто остались работать в государственном секторе, в основном вовлечены в академические круги или образование (30%).

Эпоха гарантированных открытий в физике элементарных частиц пока что закончилась, а эпоха «Новой физики» еще не наступила. У LHC была четкая цель, и был «известен» по крайней мере один результат (так называемая «No-Lose Theorem»), который должен был навсегда изменить наши представления о физике: или коллайдер обнаружит бозон Хиггса, или «Новую физику» (то есть другие частицы за рамками СМ, Стандартной Модели). Кроме этого, были мотивированные теоретические предпосылки предполагать появление гипотетических частиц, предсказанных в рамках Теории Великого Обьединения (например, суперсимметричных) в диапазоне масс, который Большой адронный коллайдер мог бы исследовать. Физики потирали руки в предвкушении фейерверка открытий и думали, что LHC даст ответы на многие вопросы или «нащупает» направление будущих поисков. Но на сегодняшний день открыт только хиггсовский бозон, и все его измеренные свойства согласуются со стандартным бозоном Хиггса.

Экспериментаторы стараются найти что-то, что противоречило бы СМ: тщательно изучаются распады B-мезонов — ведь именно в них пока обнаружены серьезные намеки на существование новых частиц или фундаментальных сил, в виде нарушения лептонной универсальности. Tеоретики придумывают новые перспективные модели « Новой физики », в рамках которых можно объяснить эти отклонения: новые тяжелые векторные мезоны, лептокварки, заряженные бозоны Хиггса, … Но пока всё тщетно. Ни Суперсимметрии, ни каких-либо иных достоверных отклонений пока не обнаружено. Мне кажется, что СM многое описывает, но не объясняет. Слишком много параметров введено вручную. Складывается впечатление, что перед нами — осколки какой-то более симметричной, красиво настроенной, глубокой и простой теории — «Новой физики»! Поэтому я делаю различия между объяснением и описанием. Эта модель – фантастика. Но вне Стандартной модели – еще большая фантастика!

Поиски «Новой физики» за пределами CM и станут главной задачей физики элементарных частиц в ближайшие десятилетия. Неизвестно, какого порядка энергии для этого нужны и в каких процессах проявится новая грань нашего мира — поэтому неясно, какие ускорители надо строить — в три, в пять, или сто раз мощнее, чем LHC, или и это будет бесполезно? Потрясающая ситуация: все понимают, что должны быть новые физические явления, но никто не знает, какие именно. Конечно, LHC проработает еще долго, примерно до 2038 года, и вполне возможно, что при повышении «светимости» (и, соотвественно, статистики) всё же найдет какое-то проявление «Новой физики», но скорее всего оно будет небольшим.

Кроме продолжения работы LHC до 2038 года, главный приоритет на будущее сформулирован максимально конкретно: создание электрон-позитронного коллайдера, или «Фабрики Хиггса», для сверхточного измерения характеристик бозона Хиггса, отвечающего за происхождение массы других фундаментальных частиц. Он также может действовать как портал, соединяющий наш мир обычной материи со скрытым сектором частиц, выходящим за рамки CM, поскольку эта теория не учитывает темную материю («Dark Matter»), которая составляет 85% всего вещества во Вселенной.

4 конкурирующих проекта «Фабрики Хиггса» находятся сегодня на рассмотрении: Международный Линейный Коллайдер (ILC) в Японии, Компактный Линейный коллаидер (CLIC) в CERN и два круговых варианта с подземным туннелем протяженностью 100-км (в четыре раза длиннее LHC): будущий круговой коллайдер (Future Circular Collider — FCC-ee) в CERN и проект CEPC (Circular Electron-Positron Collider) в Китае. Стоимость этих проектов варьируется от 5 до 10 миллиардов долларов, в зависимости от энергии ускорителя и необходимой инфраструктуры. Кроме того, в отличие от круговых ускорителей, у линейного коллайдера всегда есть возможность увеличить энергию сталкивающихся частиц, просто удлинив его протяжённость.

Среди главных приоритетов, но в более далекой перспективе, также упоминается новый протон-протонный коллайдер (FCC-hh) в CERN: после того, как проект FCC-ee завершится, тот же 100-км туннель может быть использован для адронного коллайдера на 100 ТэВ (с энергией в 7 раз больше LHC). Это очень амбициозный проект с технологической точки зрения, eго стоимость превышает 20 миллиардов долларов, и прежде, чем CERN сможет приступить к созданию супер-коллайдера, ему придется искать новое финансирование помимо обычного бюджета, который он получает от государств-членов.

Среди четырех «Фабрик Хиггса» ILC является наиболее продвинутым с точки зрения готовности технологий, комплексной оценки стоимости проекта и уровня международного сотрудничества, и вопрос о начале строительства уже давно перешел из научно-технической плоскости в дипломатическую. Все упирается лишь в готовность правительств стран-участников — и прежде всего, Японии, на территории которой будет построен коллайдер, — вложить миллиарды долларов в его реализацию. Стоимость коллайдера в первой стадии будет порядка 5-6 млрд долларов, из них 2,5 млрд — это стоимость локальной инфраструктуры, и инженерные работы – то, что должно финансироваться Японией. А высокотехнологичное оборудование и детали ускорителя будут произведены на трёх континентах — в Америке, Европе и Азии — и поставлены в Японию уже как международный вклад (high-tech in-kind contribution). Здесь переплетаются наука, технологии и дипломатия.

Сейчас ILC всесторонне обсуждается в министерстве культуры, спорта, науки и технологий («MEXT») совместно с другими министерствами. Большую и всестороннюю поддержку проекту уже выразили Соединенные Штаты Америки. Европейские страны с оптимизмом смотрят на перспективу получить «сигнал» из Японии, который будет способствовать началу переговоров о возможном финансировании проекта Францией, Германией и другими странами Евросоюза. Такие консультации всегда проводятся за закрытыми дверями. Идет очень тонкая дискуссия: вы чуть-чуть делаете положительный знак и расходитесь, полшажка вперед – это возможность для следующей дискуссии. Политические решения принимаются не с трибуны, а намеками, в полтона, дипломатически… Как обойти спорный вопрос, послать другой месседж… В политике так не бывает, что вы согласились, а потом отказались. Существует точка невозврата (как только правительство говорит: «Мы заинтересованы»), потому что если после этого дискуссии будут неуспешными, то Япония вынуждена будет заплатить все сама. Ведь главное – не потерять лицо. Поэтому она подходит очень аккуратно и ответственно к оценке своих возможностей и не готовa брать на себя многомиллиардные расходы по строительству коллайдера без гарантированного значительного финансового вклада со стороны США, Европы и других стран. Если официальные переговоры с международными партнерами (странами и лабораториями) вступят в серьёзную фазу в течении нескольких лет, то, с технологической точки зрения, «Фабрика Хиггса» может начать работу уже в 2035 году, и ILC вступит в строй раньше своих конкурентов.

Япония демонстрация в поддержку ускорителя

Демонстрации населения в поддежку ILC в префектуре Ивате («Iwate»);

Кроме этого, сняты рекламные фильмы о достоинствах нового коллайдера, в которых утверждается что такое «чудо века» как ILC может быть построено только в Японии, стране — где теорию Большого взрыва и физику элементарных частиц преподают уже начиная с детского сада.

 Мы, люди, любим задавать себе фундаментальные вопросы. Откуда мы пришли? Как была создана Вселенная? И благодаря нашему исследованию на коллайдерах мы можем дать частичные ответы на некоторые из них. Вот это ощущение завораживает. И многие занимаются настоящей, глубокой физикой именно потому, что хотят прикоснуться к исходному коду мироздания. Это точка пересечения знаний и веры, науки и философии. В конечном итоге естественные науки, философия и теология занимаются смежными вопросами. «Естествознание и религия не исключают друг друга. Мы в CERN пытаемся ответить на вопрос «Как?» — но, мы оставляем «Почему?» другим областям.    

 

По материалам https://un-sci.com/ подготовил В. Лебедев

Комментарии
  • Д.Ч. - 14.05.2024 в 18:45:
    Всего комментариев: 615
    >>>>> "Например, две статьи, объявляющие об открытии бозона Хиггса, были подписаны как «Эксперимент ATLAS» и «Эксперимент CMS». В каждой из них, в Показать продолжение
    Рейтинг комментария: Thumb up 7 Thumb down 4
  • ChP - 14.05.2024 в 21:53:
    Всего комментариев: 414
    +++++++++++++++++++++++++++++ М. Титов: «Для того, чтобы быть эффективным руководителем коллаборации в CERN... Большая наука требует стратегического мышления и долгосрочного Показать продолжение
    Рейтинг комментария: Thumb up 9 Thumb down 1
  • niktimof - 14.05.2024 в 23:25:
    Всего комментариев: 317
    и ШО? ..боженька одобрил сиё?
    Рейтинг комментария: Thumb up 7 Thumb down 3

Добавить изображение