Как обычная учительница физики попала на адронный коллайдер

Вокруг Большого адронного коллайдера существует множество мифов. Есть, например, мнение, что эксперименты и попытки ученых разгадать основы создания Вселенной могут привести человечество к глобальной катастрофе. Наиболее часто обсуждается опасность возникновения микроскопических черных дыр с последующей цепной реакцией захвата окружающей материи. К тому же коллайдер по техническим причинам постоянно останавливается. Согласитесь, что далекому от физики высоких энергий человеку сложно поверить в то, что крупнейший ускоритель ядерных частиц может вывести из строя... обычный хорек. Тем не менее в 2016-м именно этого зверька обвинили в коротком замыкании, которое прекратило работу самой дорогой установки в мире.

Что на самом деле происходит на границе Швейцарии и Франции, где на глубине около ста метров располагается Большой адронный коллайдер, удалось увидеть своими глазами группе педагогов, которые стали участниками Научной школы для учителей физики в СЕRN (Еurореаn Оrgаnizаtiоn fоr Nuсlеаr Rеsеаrсh, Gеnеvа). Среди счастливцев оказалась и учительница физики из Жодинской гимназии № 1 Элла ЯКУБОВСКАЯ.

— Начиная с 2009 года ежегодно учебно-научный центр Объединенного института ядерных исследований организует научные школы для учителей физики на русском языке. Программы проводятся на базе крупнейших мировых научных центров — Объединенного института ядерных исследований и Европейской организации ядерных исследований (СЕRN). Их цель — сокращение «расстояния» между школой и фундаментальной наукой, а также распространение современных научных знаний среди широкой аудитории, — объясняет учительница. — Кандидатов на участие в Женевской научной школы выбирали из представителей 20 стран, входящих в эту организацию. Чтобы стать участником программы, нужно было зайти на сайт проекта  tеасhеrs.jіnr.ru и заполнить анкету. Далее организаторы уже сами «гуглят» и изучают твое присутствие в интернете — чем больше «наследил», тем лучше. Во внимание берутся отзывы учеников, твоя деятельность и достижения... В итоге участниками недельной международной школы смогли стать 23 учителя из России, Украины, Молдовы, Казахстана, Азербайджана и Беларуси. Я была пятым представителем от нашей страны за все время проведения научной школы СЕRN, а в этом году — единственным.

Школа проходит непосредственно на территории Европейской организации ядерных исследований недалеко от Женевы. СЕRN — центр современной физики. На его территории располагается Большой адронный коллайдер. Организация создавалась под эгидой ЮНЕСКО и с самого начала ставила своей задачей сделать передовые знания и открытия доступными обществу.

— Когда после своего запуска в 2008 году коллайдер менее чем через две недели остановился, причем надолго, он стал «героем» заголовков в желтой прессе и объектом для шуток, мол, сколько же денег пустили на ветер. Тем более что исследования, которые там проводятся, находятся за пределами понимания большинства из нас...

— Большой адронный коллайдер — самый мощный ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжелых ионов (ионов свинца) и изучения продуктов их столкновений. Это самая крупная экспериментальная установка в мире. В строительстве и исследованиях участвовали и участвуют более 10 тысяч ученых и инженеров из более чем ста стран. «Большим» он назван из-за своих размеров: длина основного кольца ускорителя составляет почти 27 километров. «Адронным» — потому что ускоряет адроны (тяжелые частицы, состоящие из кварков). А «коллайдер» (англ. Соllidеr — столкновение) — из-за того, что пучки частиц ускоряются в противоположных направлениях и сталкиваются в специальных точках.

Для исследования результатов этих столкновений в четырех точках пересечения пучков установлены детекторы. Детектор АTLАS предназначен для поиска новых неизвестных частиц, которые могут подсказать ученым пути к «новой физике», отличной от стандартной модели. Детектор СMS — для получения бозона Хиггса и исследования темной материи. Детектор АLIСЕ — для исследований материи после Большого взрыва и поиска кварк-глюонной плазмы, а детектор LHСb исследует причину превалирования материи над антиматерией. Чтобы представить масштабы, достаточно сказать, что на двух самых больших установках — АTLАS и СMS — задействованы примерно по две тысячи человек. В АTLАS это две тысячи человек из 35 институтов! А стоимость каждой из них превышает полмиллиарда долларов.

— Вы упомянули исследования антиматерии. Это вообще что-то из разряда фантастики...

— Признаюсь, что когда мы с коллегами оказались на фабрике антиматерии, то было впечатление, что мы находимся за пределами действительности — настолько невероятными кажутся эксперименты, которые здесь проводят. Но их результаты вполне реальны: доказано, что терапия онкологических заболеваний антипротонами в четыре раза более эффективна, чем их античасцицами — обычными протонами. Именно ускоритель заряженных частиц на этой фабрике позволяет получать высококачественный и при этом низкоэнергетичный пучок антипротонав — такой, какой требуется для биомедицинских исследований.

В общем, программа для педагогов была очень насыщенная: это и интересные лекции о современной физике, и встречи с учеными-физиками в рабочей и неформальной атмосфере, экскурсии, сессии вопросов и ответов. Учителям была предоставлена ​​возможность посетить экспериментальные установки Большого адронного коллайдера, а также центр управления LHС ССС, испытательную установку SM18 для тестирования магнитов при низких температурах.

Участники школы также знакомились с экспериментом АMS — это первый большой магнитный спектрометр, работающий в космосе. Во время посещения мы видели в режиме реального времени на большом экране космонавтов, находящихся на Международной космической станции. Кроме этого, посетили известный музей «Микрокосм», учебно-исследовательскую физическую лабораторию S'Сооl Lаb и медийный центр «Глобус». Во всех помещениях СЕRN — много больших экранов, на которых видны результаты исследований, которые происходят на ускорителях в реальном времени. Даже в лифте отеля, где мы жили, были такие же экраны. А в физической лаборатории учителя сами проводили эксперимент по созданию камеры Вильсона для обнаружения треков элементарных частиц. Мы побывали под землей на глубине 80 метров в туннеле, где рядом, за стенкой летят со скоростью, близкой к скорости света, сгустки протонов, очень мощные детекторы фиксируют столкновения частиц, а треки рисуют картины будущих открытий.

— А удалось ли вам найти следы присутствия на коллайдере белорусской науки?

— В СЕRN особенно чувствуется единение ученых всего мира, которое позволяет покорять самые немыслимые вершины, открывать самые сложные вопросы мироздания. Я, например, с гордостью узнала, что белорусские ученые и инженеры также успешно участвовали в создании сложных систем экспериментальных установок в СЕRN. Речь идет о создании узлов и деталей детектора АTLАS. Сотрудники Национального центра физики частиц и высоких энергий БГУ совместно с Минским тракторным и станкостроительном заводами изготовили и поставили в Швейцарию крупногабаритные детали калориметрической и магнитной подсистем детектора. Не так давно наши физики получили новый заказ на разработку элементов электроники, необходимых для считывания сигналов с мюонных камер — высокоточных изделий для регистрации высокоэнергетических частиц на экспериментальных установках коллайдера.

Участие в научной школе и возможность увидеть своими глазами достижения человеческого разума дали мощный импульс к развитию. Прикоснувшись к большой науке, хочется привлекать к ее чудесному миру и своих учеников, показывать им красоту научных открытий, передавать детям понимание актуальности физики в нашей жизни, настраивать на правильный выбор жизненного пути. И, конечно же, еще больше заинтересовать изучением тайн мироздания, ну и, конечно, изучением физики.

Справка

В 2017 году Большой адронный коллайдер отметил своеобразный юбилей: на нем произошло 10 000 000 000 000 000-е столкновение частиц. Это рекорд для ускорителей высокой энергии.

В прошлом году физиками, которые проводили эксперименты на коллайдере, было сделано несколько существенных достижений, начиная с выделения признаков различий между материей и антиматерией и заканчивая вероятным слиянием кварков — частиц, входящих в состав других элементарных частиц, что влечет за собой выделение огромного количества энергии.

В июле на коллайдере нашли пентакварки — субатомные частиц, существование которых ранее считалось недоказанным. Таким образом эксперименты поколебали стандартную модель физики.

Сейчас Большой адронный коллайдер остановлен на длительные каникулы: здесь проводятся плановые технические работы. Его запустят только в марте 2018 года.

Надежда НИКОЛАЕВА

nіkalaeva@zvіazda.by