ЦЕРН. Куда и зачем летят протоны
Физики, не смейтесь - я чайник и пишу для чайников :))) Если что не так - поправьте, я буду рада.
Это Глобус - самое заметное здание комплекса ЦЕРНа. ЦЕРН - Европейская организация ядерных исследований (CERN, Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire - аббревиатура сохранилась от первого названия организации). Именно там, в 25 минутах езды на трамвае от центрального вокзала Женевы, сидят ученые, которые ставят эксперименты на Большом адронном коллайдере (БАК), наделавшем много шума в последние годы. Главный комплекс ЦЕРНа расположен почти на границе с Францией. На их сайте для туристов так и написано: во время экскурсии, возможно, придется пересечь границу, просим иметь с собой паспорт с шенгенской визой.
Я решила отложить на полдня покорение Альп и наслаждение природой, чтобы посетить это знаковое место.
Коллайдеры - это один из видов ускорителей заряженных частиц. Они представляют из себя трубу, прямую или в форме кольца, в которую из специальных пушек выпускают пучки заряженных частиц - электронов, протонов, атомных ядер и т.п. Частицы летят по трубе и ускоряются электромагнитным полем. Когда они достигнут нужной скорости, их сталкивают друг с другом. Задача здесь - разогнать частицы до таких скоростей, чтобы при их столкновении выделилось очень много энергии. При таком столкновении проявляются свойства частиц, которые мы не можем наблюдать в обычных условиях. А при достаточно высоких энергиях могут даже родиться частицы, которые мы обычно не встречаем. Частицы - и старые, и новые - регистрируются детекторами, которые измеряют траекторию движения частицы и ее энергию. По этим данным можно рассчитать массу частицы, ее заряд и некоторые другие свойства.
БАК представляет из себя кольцо-ускоритель длиной 27 км, с четырьмя детекторами. Правда, живьем все это хозяйство увидеть так просто не удастся: коллайдер расположен под землей на глубине около 100 м.
В ЦЕРНе проводят экскурсии для простых смертных, в рамках которых, в частности, водят смотреть на один из детекторов. Но мне на такую экскурсию попасть не удалось: когда я за два месяца до поездки полезла на сайт ЦЕРНа, все места на нужные мне даты были уже заняты. Может быть, и можно было бы записаться на месте, но я приехала в ЦЕРН, когда экскурсия для публики уже вовсю шла. Для самостоятельных лохов вроде меня есть две выставки, посвященные работе ЦЕРНа и истории ядерной физики.
Это здание ресепшена ЦЕРНа, в двух шагах от трамвайной остановки. Сюда стекаются все посетители ЦЕРНа, здесь располагается сувенирный магазин и залы одной из выставок под названием Микрокосм (Microcosm). Это более стара выставка, которую сейчас активно реконструируют. Самое интересное там - это установки, на которых можно самому воспроизвести два ключевых опыта в истории атомной физики.
Один из них (слева) - это опыт Томсона, один из серии его опытов, в результате которых он открыл электрон и измерил его заряд. Второй (справа) - опыт Резерфорда, в котором он обнаружил, что атом - не цельный плотный кусок вещества (как считали раньше), а состоит из небольшого ядра и вращающихся вокруг него электронов.
Рядом с установками есть стенды, которые объясняют суть экспериментов и рассказывают, как нужно нажимать кнопки и крутить рычажки, чтобы все получилось. Если естествоиспытатель захочет что-то законспектировать или посчитать, он может взять бумагу и карандаш на ресепшене.
Другие установки позволяют руками «пощупать» четыре фундаментальных взаимодействия между частицами: сильное, слабое, электромагнитное и гравитационное.
Слабое и электромагнитное взаимодействия
Сильное и гравитационное взаимодействия
Еще там есть модель БАК в натуральную величину.
Так он выглядит; высота - около 1,5 м.
Из прочих любопытных экспонатов - жесткий диск 1970-х годов производства, объемом 320 Мб и весом 10 кг.
В основном же выставка состоит из стендов, где голосом и текстом с картинками рассказывают об экспериментах БАК, их теоретическом значении и практической пользе.
В Глобусе располагается конференц-зал, где читают публичные лекции, и зал с еще одной выставкой, более современной, которая называется Вселенная частиц (Universe of Particles).
Так выглядит зал этой выставки. Те шары, что стоят на полу, служат трем целям. Одни из них - витрины для экспонатов. Другие - интерактивные экраны с информацией об устройстве Вселенной, ее возникновении и развитии. Третьи шары сделаны в виде кресел. Садишься в них, нажимаешь кнопку - и тебе рассказывают о каком-нибудь из экспериментов БАК. Кресла очень удобные: я в таком чуть не заснула под убаюкивающий голос диктора. Среди экспонатов в этом зале тоже есть любопытные вещи.
Это, например, - первый в истории циклический ускоритель, построенный Эрнестом Лоуренсом в 1931 году. Его диаметр - всего 11 см.
Это - первый в мире сервер Всемирной компьютерной сети - той самой World wide web, без которой мы сейчас не мыслим своего существования. Ее тоже изобрели в ЦЕРНе, как общедоступное хранилище данных.
В целом, конечно, выставки эти интересны в первую очередь школьникам или фанатам физики вроде меня. Тем не менее, они дают хорошее представление о том, как устроен БАК, какие эксперименты на нем проводят и зачем все это нужно.
И где-то под всем этим великолепием находится Большой адронный коллайдер. Его магниты построены на сверхпроводниках, которые работают при температуре 1,9 К - меньше, чем в открытом космосе. Протоны и ядра свинца ускоряются в нем до сверхвысоких энергий, и при их столкновении создаются условия, близкие к существовавшим вскоре после Большого взрыва. В результате этих столкновений рождаются мириады частиц. Ученые их фиксируют с помощью детекторов и, изучая их свойства, надеются пролить свет на главные загадки современной физики. Можно увидеть первичный суп частиц и разобрать их по кирпичикам. Можно наконец понять, существуют ли свернутые измерения, о которых столько писали авторы теории струн. Можно уловить частицы темной материи и изучить свойства антивещества. Прощупать, как устроена ткань нашей реальности.
В конце визита я напала на сувенирный магазин и добыла кружечку с основными уравнениями Стандартной модели и футболочку с треками элементарных частиц. Радуюсь им как трофеям.
Вечером, обогащенная знаниями и сувенирами, я вернулась в Женеву. Нашла автовокзал, всего минутах в пяти пешком от центрального железнодорожного вокзала, дождалась автобуса и поехала в Шамони - французскую горнолыжную деревушку у подножия Монблана.
(А всех, кто интересуется подробностями работы БАК, я адресую на Элементы.ру, в раздел, полностью посвященный ему.)
Это Глобус - самое заметное здание комплекса ЦЕРНа. ЦЕРН - Европейская организация ядерных исследований (CERN, Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire - аббревиатура сохранилась от первого названия организации). Именно там, в 25 минутах езды на трамвае от центрального вокзала Женевы, сидят ученые, которые ставят эксперименты на Большом адронном коллайдере (БАК), наделавшем много шума в последние годы. Главный комплекс ЦЕРНа расположен почти на границе с Францией. На их сайте для туристов так и написано: во время экскурсии, возможно, придется пересечь границу, просим иметь с собой паспорт с шенгенской визой.
Я решила отложить на полдня покорение Альп и наслаждение природой, чтобы посетить это знаковое место.
Коллайдеры - это один из видов ускорителей заряженных частиц. Они представляют из себя трубу, прямую или в форме кольца, в которую из специальных пушек выпускают пучки заряженных частиц - электронов, протонов, атомных ядер и т.п. Частицы летят по трубе и ускоряются электромагнитным полем. Когда они достигнут нужной скорости, их сталкивают друг с другом. Задача здесь - разогнать частицы до таких скоростей, чтобы при их столкновении выделилось очень много энергии. При таком столкновении проявляются свойства частиц, которые мы не можем наблюдать в обычных условиях. А при достаточно высоких энергиях могут даже родиться частицы, которые мы обычно не встречаем. Частицы - и старые, и новые - регистрируются детекторами, которые измеряют траекторию движения частицы и ее энергию. По этим данным можно рассчитать массу частицы, ее заряд и некоторые другие свойства.
БАК представляет из себя кольцо-ускоритель длиной 27 км, с четырьмя детекторами. Правда, живьем все это хозяйство увидеть так просто не удастся: коллайдер расположен под землей на глубине около 100 м.
В ЦЕРНе проводят экскурсии для простых смертных, в рамках которых, в частности, водят смотреть на один из детекторов. Но мне на такую экскурсию попасть не удалось: когда я за два месяца до поездки полезла на сайт ЦЕРНа, все места на нужные мне даты были уже заняты. Может быть, и можно было бы записаться на месте, но я приехала в ЦЕРН, когда экскурсия для публики уже вовсю шла. Для самостоятельных лохов вроде меня есть две выставки, посвященные работе ЦЕРНа и истории ядерной физики.
Это здание ресепшена ЦЕРНа, в двух шагах от трамвайной остановки. Сюда стекаются все посетители ЦЕРНа, здесь располагается сувенирный магазин и залы одной из выставок под названием Микрокосм (Microcosm). Это более стара выставка, которую сейчас активно реконструируют. Самое интересное там - это установки, на которых можно самому воспроизвести два ключевых опыта в истории атомной физики.
Один из них (слева) - это опыт Томсона, один из серии его опытов, в результате которых он открыл электрон и измерил его заряд. Второй (справа) - опыт Резерфорда, в котором он обнаружил, что атом - не цельный плотный кусок вещества (как считали раньше), а состоит из небольшого ядра и вращающихся вокруг него электронов.
Рядом с установками есть стенды, которые объясняют суть экспериментов и рассказывают, как нужно нажимать кнопки и крутить рычажки, чтобы все получилось. Если естествоиспытатель захочет что-то законспектировать или посчитать, он может взять бумагу и карандаш на ресепшене.
Другие установки позволяют руками «пощупать» четыре фундаментальных взаимодействия между частицами: сильное, слабое, электромагнитное и гравитационное.
Слабое и электромагнитное взаимодействия
Сильное и гравитационное взаимодействия
Еще там есть модель БАК в натуральную величину.
Так он выглядит; высота - около 1,5 м.
Из прочих любопытных экспонатов - жесткий диск 1970-х годов производства, объемом 320 Мб и весом 10 кг.
В основном же выставка состоит из стендов, где голосом и текстом с картинками рассказывают об экспериментах БАК, их теоретическом значении и практической пользе.
В Глобусе располагается конференц-зал, где читают публичные лекции, и зал с еще одной выставкой, более современной, которая называется Вселенная частиц (Universe of Particles).
Так выглядит зал этой выставки. Те шары, что стоят на полу, служат трем целям. Одни из них - витрины для экспонатов. Другие - интерактивные экраны с информацией об устройстве Вселенной, ее возникновении и развитии. Третьи шары сделаны в виде кресел. Садишься в них, нажимаешь кнопку - и тебе рассказывают о каком-нибудь из экспериментов БАК. Кресла очень удобные: я в таком чуть не заснула под убаюкивающий голос диктора. Среди экспонатов в этом зале тоже есть любопытные вещи.
Это, например, - первый в истории циклический ускоритель, построенный Эрнестом Лоуренсом в 1931 году. Его диаметр - всего 11 см.
Это - первый в мире сервер Всемирной компьютерной сети - той самой World wide web, без которой мы сейчас не мыслим своего существования. Ее тоже изобрели в ЦЕРНе, как общедоступное хранилище данных.
В целом, конечно, выставки эти интересны в первую очередь школьникам или фанатам физики вроде меня. Тем не менее, они дают хорошее представление о том, как устроен БАК, какие эксперименты на нем проводят и зачем все это нужно.
И где-то под всем этим великолепием находится Большой адронный коллайдер. Его магниты построены на сверхпроводниках, которые работают при температуре 1,9 К - меньше, чем в открытом космосе. Протоны и ядра свинца ускоряются в нем до сверхвысоких энергий, и при их столкновении создаются условия, близкие к существовавшим вскоре после Большого взрыва. В результате этих столкновений рождаются мириады частиц. Ученые их фиксируют с помощью детекторов и, изучая их свойства, надеются пролить свет на главные загадки современной физики. Можно увидеть первичный суп частиц и разобрать их по кирпичикам. Можно наконец понять, существуют ли свернутые измерения, о которых столько писали авторы теории струн. Можно уловить частицы темной материи и изучить свойства антивещества. Прощупать, как устроена ткань нашей реальности.
В конце визита я напала на сувенирный магазин и добыла кружечку с основными уравнениями Стандартной модели и футболочку с треками элементарных частиц. Радуюсь им как трофеям.
Вечером, обогащенная знаниями и сувенирами, я вернулась в Женеву. Нашла автовокзал, всего минутах в пяти пешком от центрального железнодорожного вокзала, дождалась автобуса и поехала в Шамони - французскую горнолыжную деревушку у подножия Монблана.
(А всех, кто интересуется подробностями работы БАК, я адресую на Элементы.ру, в раздел, полностью посвященный ему.)