На коллайдере LHC в четырех точках пересечений встречных протонных пучков расположено четыре крупных установки: ATLAS, CMS, ALICE и LHCb. Каждая из эти установок разработана и создана коллективами ученых, объединенных в международные коллаборации (сотрудничества) с соответствующими названиями и своей индивидуальной научной программой. Самый крупный эксперимент – ATLAS представлен более чем 2500 физиками (не считая персонала поддержки) из 170 научных центров. Цели экспериментов ATLAS и СMS во многом общие – поиск Хиггсовского бозона, проверка справедливости Стандартной модели (СМ) в новой области энергий, проверка вариантов развития теории и конечно поиск новых явлений, выходящих за рамки СМ. Хотя цели у этих экспериментов общие, методы исследований в чем-то различаются. Это позволит в рамках здорового научного соперничества получить более надежные и убедительные результаты. Эксперимент ALICE нацелен на исследование новых состояний адронной материи, образуемой при столкновениях ионов, в т.ч. достаточно тяжелых, например золота. Эксперимент LHCb имеет более специфические цели – исследование процессов распада «прелестных» (beauty) частиц (частиц, в состав которых входит представитель 3-го поколения - «прелестный» кварк), которые несут важную информацию о свойствах тяжелых кварков и возможности проверять основополагающие принципы симметрии.

Как будут применяться результаты исследования на практике?

Прежде всего, будут получены уникальные знания об основополагающих принципах природы микромира, которые важны для понимания процессов, происходящих как в микромире, так и во Вселенной, в т.ч. и для уточнения сценариев ее рождения и развития. Возможно, будут обнаружены новые явления, которые в будущем можно будет применить и в практической жизни. Однако уже сейчас очевидно, что сам по себе процесс подготовки исследований такого масштаба дал небывалый толчок к развитию самых передовых технологий во многих областях науки и техники. Например, интенсивное и широкое использование компьютерных технологий (Web, Grid) уже изменило мир и продолжает его менять. Известно, что физика высоких энергий предъявляет спрос на такие технологические достижения, которые опережают наши запросы и представления в обыденной жизни.

Россия имеет достаточно большой опыт в сооружении и эксплуатации ускорителей различного назначения, в том числе и коллайдеров. Достаточно вспомнить протонные ускорители: Синхрофазотрон, запущенный в Дубне в 1957 г., и У-70, запущенный в Протвино в 1967 г., которые в свое время были мировыми лидерами по энергиям, а также электрон-позитронные коллайдеры в Новосибирске, которые были «пионерами» в области ускорительной техники и методов. В настоящее время в России строятся ускорители для применения в народном хозяйстве, включая медицину (в т.ч. и на экспорт).

Недавно в Объединенном институте ядерных исследований, ОИЯИ (международный научный центр в Дубне во многом схожий по организационным принципам с ЦЕРНом) было намечено строительство коллайдера тяжелых ионов НИКА, нацеленного, прежде всего, на исследования горячей и плотной барионной материи. Эти исследования позволят понять многие явления, происходящие с адронной (сильновзаимодействующей) материей, а также пролить свет на ряд процессов, происходящих во Вселенной (образование нейтронных звезд и многое другое). На схожие задачи нацелен эксперимент ALICE на LHC. Однако НИКА лучше оптимизирован по энергии и массе разгоняемых ионов для получения сверхплотной барионной материи. В случае завершения проекта в соответствии с намеченными планами коллайдер НИКА станет главным центром «притяжения» для международного сообщества физиков, занятых этой проблематикой. Инициатором проекта является интернациональная группа ученых, возглавляемая директором ОИЯИ академиком РАН А..Н. Сисакяном.

Согласно последним планам, согласованным со многими участниками проекта (в проекте участвуют многие тысячи специалистов различного профиля, объединенных в крупные сотрудничества, и различного масштаба команды, сотни институтов и ведущих мировых компаний по разработке и производству высокотехнологичной продукции), первые столкновения пучков ожидаются в сентябре. На 21 октября назначено официальное и торжественное открытие (инаугурация), на котором ожидается присутствие представителей стран-участниц ЦЕРН, как правило, первых или вторых лиц этих государств. К этому времени уже будут получены первые результаты экспериментов. Все принципиальные проблемы LHC давно решены. Но, как и в любой чрезвычайно сложной системе, существует большое количество мелких (рутинных) задач, которые надо успеть завершить и скоординировать к пуску коллайдера.

Никаких событий по рождению в коллайдере черных дыр (в обычно обсуждаемом макро масштабе) не прогнозируется. Процессы же, происходящие на микро уровне, которые будут изучаться на коллайдере, косвенным образом могут пролить свет на теоретические гипотезы образования черных дыр. Но это вопросы будущего анализа накопленной информации и ее теоретической интерпретации.

Нет никаких оснований для того, чтобы «грохнуло». Тем более что частицы таких же энергий как на LHC (и даже более высоких) уже несколько миллиардов лет «атакуют» нашу планету из космоса и пока ничего такого не «грохнуло».

Что такое Большой адронный коллайдер? Какая связанная с ним проблематика?

Большой адронный коллайдер, или LHC (Large Hadron Collider), - это ускорительный комплекс, обеспечивающий столкновения встречных пучков протонов высоких энергий (7 х10¹² электрон-вольт = 7 ТэВ, каждый). Он расположен в туннеле, образующем кольцо длиной около 27 км и проходящем по территории Швейцарии и Франции на глубине до 175м. Этот туннель был построен в 80е годы для электрон-позитронного коллайдера (LEP), эксперименты на котором завершились в 2000 г. О научной программе на LHC см. ниже.

б. Согласны ли Вы, что физика элементарных частиц пришла к состоянию глубокого кризиса в связи с пришедшим пониманием, что истинная глубина структуризации вещества, видимо, не будет осознана человечеством никогда, т.к., возможно, стремится в бесконечность?

Не согласен. Вопросы, которые изучает физика элементарных частиц гораздо шире и глубже, чем «структуризация вещества». Предметом исследований являются основные виды взаимодействий, принципы симметрии, свойства различных элементарных частиц, природа спина и многое другое. Основные задачи физики элементарных частиц связаны с выявлением базовых закономерностей Природы, которым подчиняются процессы, происходящие как в микромире, так и в масштабе Вселенной, и описание которых возможно в рамках хорошо развитой теории, имеющей высокий предсказательный потенциал. Примером взаимосвязи явлений и предсказательной силы современной теории элементарных частиц, так называемой Стандартной модели (СМ), могло бы служить одно Нобелевское открытие. В 1964 году в распадах странных частиц – каонов было обнаружено незначительное (~ 0,2%) нарушение пространственно-зарядовой (СР) симметрии. Это позволило получить достоверную информацию о кварках, даже не входящих в состав каонов, а именно оценить массу очарованного кварка, из второго поколения, обнаруженного 10 лет спустя, а также доказать необходимость существования третьего поколения кварков, последний представитель которого – top кварк, был открыт лишь в 1995 г.

в.Что Вы можете сказать по поводу физической природы вакуум-пространственной среды, есть ли такое направление в науке, изучающее вакуум, как генератор вещества?

С понятием вакуума в физике частиц связывают низшее по энергии состояние полей. Генератором массы выступают скалярные бозоны Хиггса, ответственные за взаимодействие частиц с полем вакуума, образованным этими бозонами. Современная теория элементарных частиц (СМ) достаточно подробно описывает процессы, происходящие в Природе, в т.ч. определяет понятие вакуума и его свойства.

г.В каком состоянии находится строительство ускорителей, работающих на встречных потоках заряженных частиц весьма высоких энергий? Отказались ли учёные от идеи создания искусственной Вселенной?

Один из таких ускорителей для встречных пучков протонов (LHC) будет запущен в сентябре этого года. Что же касается ускорителей следующего поколения, то обсуждается строительство электрон-позитронного коллайдера с еще большей энергией (10 ТэВ и даже выше). При этом следует отметить, что из-за «точечной» структуры электрона / позитрона эффективная энергия столкновения у них выше, чем у протонов, ускоренных до такой же энергии, поскольку при столкновении протонов в процессе участвуют составляющие его «точечные» кварки, несущие в среднем 1/3 энергии протона. Другая особенность электрон позитронных коллайдеров высоких энергий – это их линейная конструкция, поскольку в кольцевом ускорителе электрон, испытывая торможение при поворотах, теряет значительную часть своей энергии на излучение. Сегодня рассматриваются два таких ускорителя, основанных на различающихся технологиях: т.н. CLIC, разрабатываемый в ЦЕРН и так называемый Международный линейный коллайдер (ILC), обсуждаемый международной командой физиков-ускорительщиков. Длина ILC составит около 50 км, а место его расположения пока не определено. Рассматриваются несколько площадок для его размещения: в США, Европе, Японии, Китае или в России на территории Московской области.

Инициатором Российского варианта выступает Объединенный Институт Ядерных Исследований (г. Дубна). Очевидно, что детальный проект такого ускорителя будет разработан после получения главных результатов экспериментов на LHC, а строиться он будет объединёнными усилиями многих стран.

Насчет идеи создания искусственной Вселенной у меня нет комментариев.

Исследования на коллайдере не связаны ни с изобретением телепортеров, ни со «страпельками». Первое – скорее из области фантастики и никак не связано с коллайдерами. Для поиска вторых (гипотеза, не имеющая серьёзного теоретического обоснования), более эффективны эксперименты с ядрами при более низких энергиях, которые проводятся на всевозможных ускорителях (в т.ч. и на коллайдерах) во многих лабораториях мира. Цели этих экспериментов самые разные, однако, за многие десятилетия уже проведенных исследований никаких «страпелек» пока не нашли.

Наверное, Вы имеете в виду процессы, происходящие на атомном уровне, и являющиеся предметом исследования атомной физики (любой тяжелый атом окружен большим числом электронов) или физики конденсированных сред (твердого тела, квантовых жидкостей и.т.п.).

Что же касается физики частиц (моя специализация), то существование свободного мультиэлектрона как частицы противоречит современным экспериментальным данным и теоретическим представлениям. Между электронами действуют, прежде всего, расталкивающие кулоновские силы, которые растут с уменьшением расстояния между ними. Действие соответствующих электромагнитных сил проверено с высочайшей точностью во множестве экспериментов до предельно малых расстояний. Помимо электромагнитных, электроны могут также участвовать и в слабых взаимодействиях за счет обмена промежуточными векторными бозонами, которые были экспериментально обнаружены более четверти века назад на ускорителях прошлых поколений. В качестве Юкавского бозона можно рассматривать Хиггсовский скалярный бозон, который взаимодействуя с электроном, генерирует его массу. Поиск Хиггсовского бозона – одна из центральных задач экспериментов на LHC. Понятие конфайнмента введено для адронов - сильновзаимодействующих частиц, в которых «цветные» кварки удерживаются за счет обмена глюонами (переносчиками сильного взаимодействия), образуя при этом «бесцветный» стабильный адрон (мезон или барион). Электроны же в сильных взаимодействиях не участвуют.