Секрети великого адронного колайдера

“Експрес” поспілкувався з українцем Назаром Бартосіком, що разом із іншими науковцями розгадує принципи побудови Всесвіту.

Фото Reuters
Фото Reuters

Назарові — 29, він — науковий співробітник Національного інституту ядерної фізики в італійському Турині. Заклад має контракт про співпрацю із CERN (ЦЕРН) — Європейською організацією з ядерних досліджень, яка створила найбільший у світі прискорювач елементарних частинок. Тож Назар регулярно працює на Великому адронному колайдері (ВАК) поблизу Женеви, у Швейцарії.

Що відбувається всередині нього? Скільки грошей вкладають у ВАК? Як це — бути частиною великої команди, яка вивчає принципи побудови Всесвіту? Розповідає Назар Бартосік.

/storage/2019/02/18/image/md_L5Se_13-foto5-1.jpeg

— Назаре, як ти потрапив на роботу за кордон?

— Навчався у Києво-Могилянській академії. Коли здобував рівень магістра, то поїхав на стажування у Німеччину, в дослідницький центр DESY, там раніше був свій прискорювач. Потім отримав контракт на аспірантську позицію у центрі. Відтоді весь час працюю за кордоном.

— Сьогодні ти — один з тих, хто працює на ВАК. Яка глобальна мета досліджень на колайдері?

— Ми шукаємо прояви фізики поза стандартною моделлю. Вона описує елементарні частинки, проте нею неможливо пояснити усе — наприклад, темну матерію. Намагаємося підтвердити чи заперечити теорію про суперсиметрію — що у кожної частинки є своя частинка-партнер з дещо іншими властивостями. Якби ми експериментально довели, що це так, то змогли би пояснити темну матерію.

У фізиці ще багато чого незвіданого, і колайдер — це тунель, через який ми проходимо, аби побачити новий світ.

Не можемо обіцяти, що знайдемо якусь дешеву енергію чи навчимось отримувати її з повітря. Проте фундаментальні дослідження дозволяють зрозуміти принципи побудови Всесвіту.

ДОКЛАДНІШЕ ПРО РОБОТУ КОЛАЙДЕРА

— Хто і коли вирішив створити ВАК?

— Головним ініціатором був ЦЕРН, найпотужніший в Європі центр з дослідження елементарних частинок. Проект задумали ще у 1984 році, реалізовувати його почали у 2001-му, а офіційно запустили наприкінці 2009-го.

На будівництво та запуск ВАК витратили приблизно 7 мільярдів євро, ще понад мільярд витрачається щороку.

— Якщо простими словами, що саме робить колайдер?

— Колайдер — це прискорювач, який має завдання розганяти елементарні частинки майже до швидкості світла, направляти їх для зіткнення одну з одною.

Що таке елементарна частинка? Це частинка, яка не має ніякої внутрішньої структури. Раніше такою вважали атом, проте довели, що в ньому є електрони та ядро. Електрон — елементарна частинка, а от ядро — ні. Воно складається із протонів та нейтронів. Протон — з кварків та глюонів. Ось вони вже є елементарними частинками. Саме з таких частинок створена уся матерія навколо нас.

У колайдері використовують саме протони — їх нескладно отримати з газоподібного водню. Проте зіштовхнути один протон з іншим не так легко — через неймовірно малі розміри. Тож у прискорювачі зіштовхують цілі скупчення з трильйона протонів, які проходять один крізь інший 40 мільйонів разів на секунду!

— До речі, у ВАК взаємодіють протони, чому колайдер називається адронним?

— Адронами називають комбінацію кварків. Оскільки протони також належать до адронів, то й колайдер називають адронним.

ВАК НАГАДУЄ БУБЛИК

— Який вигляд має колайдер?

— Це величезний тунель, окружність якого — 27 кілометрів. Створений у формі тора, простіше кажучи, нагадує бублик. Розташували колайдер на глибині до 175 метрів під землею. Чому? По-перше, земля на поверхні коштує значно дорожче. По-друге, у прискорювачі — високий рівень радіації, тому його розташування під землею — можливість подбати про безпеку навколишнього середовища.

— Скільки людей працює у колайдері?

— Загалом — понад 10 тисяч осіб. А коли запускають колайдер, до цього процесу задіяні, може, з півсотні людей. Коли прискорювач вимкнений, у тунель можна спуститись, проте лише за пропускною системою. Коли ж працює — вхід суворо заборонений, адже там — радіація.

— До речі, наскільки її контролюють у ЦЕРНі?

— У працівників, які мають доступ до детекторів, є дозиметри. Вони — персональні, і якщо треба спускатись під землю, без дозиметра — не пройти. У нього вмонтований електронний ключ, яким можна відчиняти двері. Раз у місяць ми перевіряємо дозиметри через спеціальну систему, яка зчитує рівень накопиченої радіації. Якщо рівень зависокий, ймовірно, працівникові закриють доступ.

— Які твої функції на ВАК?

— Я — член колаборації CMS. Це один із детекторів колайдера під назвою компактний мюонний соленоїд. Я відповідаю за піддетектор, який називається електромагнітний калориметр — він вимірює енергію частинок, народжених при зіткненні адронів. Коли частинка влітає у кристал, вона втрачає енергію, передаючи її атомам та молекулам кристалу, які, своєю чергою, випромінюють її у формі світла. До кожного з більш ніж 70 000 кристалів приєднано фотосенсор, який вимірює інтенсивність цих мікроспалахів світла в них.

Спеціальні алгоритми та корекції дозволяють з цих вимірів у кожному кристалі вирахувати енергію самої частинки до потрапляння у детектор. Оскільки процеси в кристалах та фотосенсорах дуже чутливі до температури, детектор повинен працювати при 18 градусах за Цельсієм — похибка може становити лише декілька сотих градуса. Я регулярно аналізую дані з термодатчиків, розміщених по всьому детектору, щоби перевіряти, чи температура не виходить за допустимий діапазон і чи немає впливу температури на інші показники детектора.

Коли колайдер запущено, я маю бути цілодобово на зв’язку, щоби реагувати на можливі проблеми з детектором.

/storage/2019/02/18/image/md_tgs0_13-foto2.jpeg

Електронний зчитувач показників дозиметра

КОЛАЙДЕР МОЖЕ ЗРУЙНУВАТИ СВІТ?

— Ти сказав, що тепер ВАК не працює. Чому?

— Його зупинили для ремонту. Триватиме він два роки. Проте це не означає, що у нас немає роботи — аналізувати вже отримані дані ми можемо ще десятиліття.

— А як планують модернізувати Великий адронний колайдер?

— Перший етап полягає в збільшенні концентрації протонів у прискорювачі та частоти їх зіткнень, щоб отримати більше даних за коротший час. А якщо ми збільшимо кількість зіткнень, то зменшимо статистичні похибки.

Другий етап — новий прискорювач, який матиме більшу енергію. Гіпотетично це дозволить створювати більш екзотичні частинки, і якщо вони існують — ми їх неодмінно побачимо.

Європейська рада ядерних досліджень уже презентувала концепт нового прискорювача. Називають його Майбутній круговий колайдер. Це буде тунель завдовжки 10 кілометрів! Будувати його мали б у тому ж місці, де є ВАК. Проте це питання найближчих десятиліть. Адже й вартість проекту — це космічна цифра у 25 мільярдів доларів!

— Коли запускали ВАК, багато говорили про небезпеку, що він може навіть зруйнувати світ...

— У ЦЕРНі я почуваюся безпечніше, ніж гуляючи у полі. Швейцарці дуже скрупульозні щодо безпеки. Звісно, повністю заперечити можливість суттєвих поломок чи вибухів неможливо. Проте навіть якщо це станеться — колайдер просто знищить себе. На світ чи навіть на маленьку частину території це ніяк не вплине.

Найважливіше

20.05.2019
:
Актуальне
Чешки Малої Зубівщини між собою спілкуються чеською, але й українську добре знають!

Скільки чехів живе тут? Чи спілкуються вони українською? Як бережуть традиції свого народу? Репортаж.

20.05
Актуальне

Завтра, 21 травня, стартує основна сесія тестування.

20.05
Політика
В Адміністрації Президента на вулиці Банковій працюють близько 600 осіб.

Подробиці із закулісся АП та обговорення ідеї переїзду офісу Президента.

20.05
19.05.2019
Дискусії
Фото УНІАН

Кого можуть зобов'язати декларувати доходи? Як це працює за кордоном? Які ризики втілення ідеї в Україні?

19.05
показати більше