Техника - молодёжи 2004-07, страница 36

Хаос из проводов от бесчисленных, связанных друг с другом компьютеров...

высокой из всех возможных скоростей. А для Теватрона подобная скорость составляет не менее 99,99999% от скорости света. Протоны и антипротоны циркулируют внутри трубки шириной всего лишь в несколько сантиметров, остальная часть туннеля заполнена проводами, дорожками для прохода людей и 24 км труб, заполненных жидким гелием, который они несут к сверхпроводящим магнитам.

В своем движении протоны и антипротоны выбирают маршрут, ведущий их к прямому столкновению друг с другом. При этом происходит аннигиляция — взрыв с полным (почти полным) переходом массы в энергию. Продукты такого взрыва зачастую содержат новые частицы, одной из которых вполне может оказаться бозон Хиггса.

На широком кольце Тэватрона выделяются два детектора CDF и DO, размер каждого из которых равен трехэтажному дому. Столкновения протонов и антипротонов происходят внутри этих детекторов, начиненных сетью проводов, кремниевыми детекторами и микрочипами — в целом 5 тыс. тонн электроники! Задача обоих детекторов четко определена: сделать снимок каждого столкновения, а также произведенного им выброса частиц. На практике осуществить такую задачу не легко, ведь в детекторах Тэватрона столкновения происходят 2,5 млн раз в секунду. И только одно на миллиарды подобных имеет шанс произвести на свет искомую частицу Хиггса.

Подобно тому, как из облака при благоприятных условиях формируются капли, Н-бозон может конденсироваться только при наличии

Во время экспериментов на Большом Адронном Коллайдере в Женеве будут получены гигабайты информации. Для их анализа в ЦЕРНе оборудовали «ферму» из компьютеров, которые соединены через сеть GRID с десятью научными центрами, и, в конечном итоге, с исследователями по всему миру

достаточного количества энергии. Потому-то ускорители частиц разгоняют протоны и антипротоны до таких невообразимых скоростей — с целью сконцентрировать как можно больше энергии в малом пространстве. Когда бы ни происходило столкновение протона и антипротона, электронные сенсоры внутри детекторов делают мгновенный просмотр результатов каждого столкновения, отсеивают большую их часть и подбирают наиболее подходящие для дальнейшего анализа.

В реальности работа по обнаружению, опознанию и фиксированию множества новых частиц, образующихся при каждом столкновении, вполне сопоставима с задачей проследить за каждым летящим в общей расплющенной массе помидором, вылетевшим из кузова грузовика, резко развернувшегося на скорости 80 км/час. Это весьма затруднительное и неблагодарное занятие поручено комплексным компьютерным программам, которые сравнивают гигантское число столкновений в течение многих лет, чтобы обнаружить хотя бы намеки на аномалии в поступающей информации.

ДА БУДЕТ СВЕТ... В КОНЦЕ ТОННЕЛЯ

Что же увидят ученые, если им все-таки удастся поймать частицу Хиггса? Как и все прочее, связанное с нею, это пока не ясно. Сами по себе столкновения можно наблюдать на экране компьютера — каждое из них переводится в видимое изображение, представляющее собой смешение тонких линий, которые вырываются из центральной точки. Но Н-бозон не будет виден ни на одном из этих снимков мини-взрывов, поскольку в момент своего появления он сразу же испаряется, преобразуясь в пару довольно-таки экзотических частиц, именуемых Ь-кварками.

К сожалению всех, занятых поисками Н-бо-зона, b-кварки могут быть получены множеством других способов. Однако b-кварки, получающиеся из частицы Хиггса, обладают особым уровнем энергии. Долгожданный для физиков момент наступит, когда созданные ими специальные компьютерные программы, просматривая остатки приблизительно 500 трил

лионов столкновений, зафиксируют волну Ь-кварков с узнаваемыми признаками присутствия энергии Хиггса.

Прежние эксперименты показали, что если Н-бозоны существуют, их масса должна находиться между 114 и 211 ГэВ. Ученые из ЦЕРНа считают, что в 2000 г в некий момент они обнаружили на своем старом ускорителе частиц признаки присутствия бозона Хиггса при энергии в 115 ГэВ. Для подтверждения этого была необходима дополнительная информация и время. Вот почему возникла идея создания нового ускорителя частиц — Большого Адронно-го Коллайдера (LHC).

Правда, закрытие старого ускорителя дает Фермилаб лишний шанс на успех в поисках бозона Хиггса. Несмотря на это, директор ЦЕРНа остановил свой выбор на прекращении работ в пользу создания нового ускорителя. Большой Адронный Коллайдер будет в 7 раз мощнее Тэватрона и станет выдавать в сотню раз больше столкновений в секунду. А пока физикам остается надеяться на мощности детекторов CDF и D0. Но удастся ли Фермилаб отыскать Н-бозон до 2007 г? Прогнозы не радуют...

Но даже если Н-бозон обнаружат потом в ЦЕРНе при помощи нового устройства, остается вопрос: что дальше? Предполагается, что частица Хиггса не просто объясненит наличия массы во Вселенной, но и укажет на новые основы физики XXI в.

Некоторые из ожидаемых направлений будут прямым продолжением выводов, представленных Стандартной моделью. Другие видятся как пока странные идеи о существовании всевозможных высших измерений помимо привычных нам трех и неких новых частиц. Кто сможет верно угадать, во что же превратится физика через двадцать лет?

Но это не останавливает ученых от прогнозирования. Таинственный бозон Хиггса обещает дать ответы на многие волнующие вопросы, в том числе, и на очень простой: каковы же законы физики на самом деле? п

По материалам иностранной печати Татьяна НОВГОРОДСКАЯ