19 июля, четверг

Вы здесь

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.


Помещение, где располагался первый веб-сервис в мире.

— 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.

Изображение детектора CMS в натуральном размере в офисе CERN.

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.

В подземной шахте рядом с основным тоннелем.

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.

Выполняем лабораторную работу по созданию камеры Вильсона для обнаружения треков частиц.


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

Оставить комментарий

Выбор редакции

Общество

Из воспоминаний фронтового журналиста-звяздовца

Из воспоминаний фронтового журналиста-звяздовца

История Великой Отечественной войны: глубоко исследованная и в то же время во многом неизвестна.

Культура

«Славянский базар в Витебске»: не «прощай», а «до встречи»!

«Славянский базар в Витебске»: не «прощай», а «до встречи»!

Состоялось торжественное закрытие фестиваля.

Общество

Красноярск — город с денежной купюры

Красноярск — город с денежной купюры

Он находится почти в сердце Сибири.