Коллайдер против Эйнштейна

Коллайдер против Эйнштейна

Сообщение о том, что на Большом адронном коллайдере удалось разогнать нейтрино до скорости, превышающей скорость света, было встречено научным миром с большой осторожностью. Опровергнуть Эйнштейна — это не шутка.

Кто эти отчаянные люди, покусившиеся на основы теории относительности?
Корреспонденту The New Times повезло оказаться в ЦЕРНе, когда там обнародовали доклад о результатах выдающегося эксперимента

Физики, работающие в рамках проекта OPERA, на протяжении почти трех лет фиксировали невероятный факт. Пучок нейтрино, «отправляемый» из расположенного в ЦЕРНе (Швейцария) суперпротонного синхротрона — предускорителя Большого адронного коллайдера (БАК) — на расстояние 732 км в подземную лабораторию Гран-Сассо (Италия), прибывал на 60 наносекунд* * Наносекунда — одна миллиардная доля секунды. раньше, чем если бы двигался со скоростью света* * Скорость света в вакууме равна 299 792 км/сек. . Проверяя и перепроверяя себя, ученые все же решились доложить о результатах эксперимента.

Шанс оказаться в ЦЕРНе именно в этот день и час по теории вероятности был весьма близок к нулю. Но это случилось. Надзирающий за нашим братом-журналистом пресс-секретарь ЦЕРНа Джеймс Джиллис только потому, видимо, и разрешил автору поприсутствовать на закрытом научном семинаре, где впервые должен был прозвучать доклад о сенсационных результатах измерений, что больше никто из коллег, не считая вездесущего агентства Reuters, не успел. Клятвенно пообещав не фотографировать, не записывать на диктофон, не задавать физикам вопросы до и во время семинара, автор с максимально «ученым» лицом просочилась в амфитеатр церновского конференц-зала.

Секреты коллайдера

Впервые корреспонденту The New Times повезло очутиться в ЦЕРНе пару лет назад. Поразило, что перемещение по этому запутанному и неимоверно сложному комплексу зданий и лабиринтов довольно свободное. Все кабинеты открыты, помещения не охраняются. Тут нет и следа пресловутой секретности с вахтерами, пропусками и прочими признаками «режимного объекта», и если что-то все же заперто, то это означает потенциальную опасность места для посетителя. Например, войти в туннель, где протянута почти 27-километровая «труба» коллайдера, невозможно. Объяснение простое — повышенный фон радиации. А вот после 15 декабря нынешнего года, когда на БАКе будут производиться в течение нескольких недель профилактические работы, заглянуть сюда и даже в буквальном смысле слова потрогать сам коллайдер — сказали, можно будет «легко». Почему-то в это верится.

Одну дверь и сейчас провожатый, английский ученый доктор Мик Сторр, открыл собственным ключом, потом подвел к предмету, похожему на небольшой красный огнетушитель, и сказал: «Вот отсюда вылетает водород, из которого выделяются протоны, которые, в свою очередь, разгоняются с помощью магнитных ускорителей до скорости, близкой к скорости света. Здесь и есть их первая стартовая площадка перед 27-километровым туннелем, где протоны летят в двух противоположных направлениях и сталкиваются лоб в лоб под присмотром четырех детекторов».

Первое искусственно «подстроенное» столкновение встречных пучков протонов, позволившее разделить доселе неделимое целое, зажгло «свет» не в конце, а внутри туннеля, высвободив около двухсот таинственных частиц, сколь загадочных, столь и прекрасных. Потому что с их помощью у человечества появился шанс сделать прыжок в направлении нового уровня познания. Причем не только в области ядерной физики, но и в медицине, биологии, химии.

В ЦЕРНе легко заметить тенденцию — наука стремительно становится наднациональной. Даже песочницы, в которых играют детишки сотрудников, — своего рода символ, прообраз будущего научного сообщества планеты: абсолютная смесь самых разных языков и полное, несмотря на это, взаимопонимание. Апофеоз этого единения можно было наблюдать в разноликом и разноязыком зале, где высоколобые представители человечества сидели на скамьях и ступеньках, стояли в дверях и проходах амфитеатра и в абсолютной тишине слушали своих коллег.

О порядке вещей

Доклад, под которым стоят подписи 174 авторов из десятков стран мира, сделал Дарио Аутьеро — один из главных исследователей проекта OPERA, под чьим руководством проходил этот эксперимент. Полный список участников эксперимента включает 216 человек, но не у всех рука поднялась поставить подпись под докладом, опрокидывающим один из основных постулатов Эйнштейна.

Доклад содержал анализ разнообразных источников погрешностей при фиксации скорости нейтрино при движении из пункта А (ЦЕРН) в пункт В (Гран-Сассо). Докладчик водил лазерной указкой по черным точкам на графиках и диаграммах, обозначающих реальные нейтринные данные, зарегистрированные детектором и просуммированные по большому числу событий, а также по красной кривой, показывающей условный «опорный» сигнал, который двигался бы со скоростью света. И всем, кто жадно следил за рассказом, становилось очевидно, что регистрация нейтрино происходит чуть раньше опорного сигнала.

Но Дарио Аутьеро был в своем повествовании сдержан и не делал категорических выводов. Он говорил о том, что нейтрино действительно не очень-то и явно опережает свет, но то, что замечено, стало поводом для того, чтобы тщательно перемерить все длины кабелей, скорости срабатывания аппаратуры, время задержки электроники и так далее. Как следовало из его рассказа, эта перепроверка была многократно выполнена. И в результате оказалось, что нейтринный сигнал действительно обгоняет опорный! Превышение скорости света, в каких бы мизерных значениях оно ни выражалось, превышением быть не перестает.

Дело в том, что теория относительности не исключает само по себе бытие частиц, движущихся со сверхсветовой скоростью. Однако для таких частиц, существующих пока лишь в теории (их обобщенно называют «тахионы»), скорость света тоже является пределом, но только снизу — они не могут двигаться медленнее ее. При этом зависимость энергии частиц от скорости получается обратной: чем больше энергия, тем ближе скорость тахионов к скорости света.

Первые ласточки превышения скорости света были замечены 23 февраля 1987 года во время знаменитой вспышки сверхновой звезды SN1987A в Большом Магеллановом Облаке. Тогда были зарегистрированы и нейтрино, которые пришли за несколько часов до светового импульса. Однако раз нейтрино и свет, проведя в пути 170 тыс. лет, не разошлись более чем на несколько часов, значит, скорости у них очень близки и различаются не более чем на миллиардные доли. Эксперимент же OPERA показывает в тысячи раз более сильное расхождение.

Когда доклад закончился, из первого ряда поднялся человек, которого знал каждый из 400 присутствующих в зале, — лауреат Нобелевской премии Самуэль Тинг. Он поздравил коллег с успехом и призвал научное сообщество к дальнейшим поискам истины на этом пути. Еще час после этого зал задавал вопросы. Несмотря на неизбежный скепсис и уместные сомнения, ни насмешек, ни недоброжелательности не было и в помине.

Не надо пугаться

Вот несколько мнений ученых, которые удалось записать автору по окончании семинара.

Ставрос Катсаневас, замдиректора французского Национального института ядерной физики и физики элементарных частиц (непосредственный участник эксперимента OPERA): «Люди будут читать и комментировать наш доклад, и это обсуждение тоже может быть очень интересным и полезным. Я доверяю команде, с которой работал. О результатах, которые сегодня предали гласности, мы знали уже шесть месяцев назад. Но прежде чем огласить выводы, проверяли снова и снова, результат был многократно подтвержден и зафиксирован. Если в дальнейшем у коллег результат получился таким же, значит, не надо пугаться и говорить, что этого не может быть».

Физик-теоретик из Армении Арам Ионесян (семь лет сотрудничает с ЦЕРНом): «Я склонен думать, что все же это систематическая ошибка. Часто мы, ученые, открываем то, что хотим открыть».

Николай Зимин, научный сотрудник из Дубны (25 лет работает в ЦЕРНе): «Процесс рождения нейтрино — вероятностный. Вы никогда не знаете абсолютно точно, когда нейтрино родился. Здесь возможна погрешность измерений. Поэтому сегодняшние сенсационные выводы должны быть хорошо проверены независимыми источниками, к примеру, в лаборатории Ферми близ Чикаго. Сегодняшний семинар для того и нужен, чтобы научное сообщество узнало о новом неожиданном результате и занялось его дальнейшей проверкой».

Мик Сторр, физик (Великобритания): «Здесь, на Большом адронном коллайдере, мы уже давно отказались от выражения «этого не может быть, потому что не может быть никогда». Сегодняшняя научная сенсация — возможное тому подтверждение».

ЦЕРН (CERN) — Европейская организация по ядерным исследованиям, крупнейшая в мире лаборатория физики высоких энергий. Аббревиатура CERN произошла от французского Conseil Europen pour la Recherche Nuclaire (Европейский совет по ядерным исследованиям). Соглашение по образованию ЦЕРНа было подписано в Париже 29 июня — 1 июля 1953 г. представителями 12 европейских стран. Официальной датой образования ЦЕРНа считается 29 сентября 1954 г. Кроме объединения европейских ученых Центр по ядерным исследованиям был призван разделить возрастающую стоимость физических экспериментов в области физики высоких энергий между государствами-участниками. В настоящее время число стран-членов возросло до двадцати. В ЦЕРНе постоянно работают около 2,5 тыс. человек, около 8 тыс. физиков и инженеров из 580 университетов и институтов. 85 стран участвуют в международных экспериментах ЦЕРН и работают там временно. Бюджет Центра в 2011 г. составил более 1 млрд швейцарских франков.

К началу всех начал

В 1964 году великого физика Питера Хиггса во время горной прогулки в районе Эдинбурга посетило озарение. Он так и сказал, придя в свою лабораторию: «У меня — грандиозная идея!» Идея Хиггса состоит в том, что существует экзотическая частица. Она невидима, но она есть везде. И эта частица является тем самым единственным недостающим звеном Стандартной модели элементарных частиц, которая так нужна для законченности модели мира. Сторонники «грандиозной идеи», коих на сегодняшний день большинство, предполагают, что бозон Хиггса сыграл основную роль в механизме, посредством которого некоторые частицы — кварки, лептоны — во время Большого взрыва приобрели массу, а другие остались безмассовыми, как фотоны. Если «хиггс» все же обнаружат, то подтвердится правильность нашего понимания материи Вселенной. Но драматизм ситуации состоит в том, что если будет доказано, что никакого бозона Хиггса нет, то это откроет путь для целого ряда альтернативных теорий — вплоть до научно-фантастических с «параллельными Вселенными» или «высшими измерениями».

Гипотетический бозон Хиггса получил полуофициальное название «частица Бога». Ведь она и невидима, и вездесуща, и всё держится на ее незримом присутствии. Буквально по образу и подобию…

Найти или не найти, подведя черту под этим поиском, в ЦЕРНе планируют в конце этого — начале следующего года.

Источник: newtimes.ru

Похожие новости:
Астрономы проверили теорию Эйнштейна
Ученые вновь подвергли проверке общую теорию относительности (ОТО), на этот раз в космологических масштабах. Как сообщается на сайте Королевского астрономического общества Великобритании, результаты измерений ученых находятся в превосходном соответствии с предсказаниями теории тяготения Эйнштейна. В своих наблюдениях астрономы ..
2014-06-27 1789 0 Научные открытия
0
НАСА исследует на МКС рекордно холодный квантовый газ
Специалисты НАСА в условиях микрогравитации изучат ультрахолодный квантовый газ. Специалисты собираются исследовать материю при температурах, никогда ранее не наблюдаемых человеком, сообщается на сайте НАСА. Для этого на Международную космическую станцию (МКС) агентство собирается доставить соответствующее оборудование: ..
2014-09-30 1210 0 Научные открытия
-1
Большой адронный коллайдер поставил рекорд светимости
Большой адронный коллайдер (БАК) заработал на рекордной светимости. Об этом сообщается в официальном микроблоге ускорителя.Зарегистрированная в ходе экспериментов ATLAS и CMS светимость составила 1380 сгустков на каждый пучок. Время между столкновениями сгустков - примерно 25 наносекунд. В сообщении говорится, что этот ..
2012-04-19 1541 1 Научные открытия
0
Физики создали новую форму материи
Ученые из Массачусетского технологического института в США создали сверхтекучее твердое тело из атомов натрия. Для этой цели они использовали лазеры, с помощью которых им удалось придать квантовой жидкости (конденсату Бозе-Эйнштейна) структуру, характерную для кристаллов. Статья исследователей опубликована в журнале Nature.Конденсат ..
2017-03-05 7272 0 Научные открытия
0
Холодную темную материю связали с конденсатом Бозе-Эйнштейна
Физики из Тайваня и Испании смоделировали темную материю как бозе-эйнштейновский конденсат вещества. Свое исследование авторы опубликовали в журнале Nature Physics, а кратко с ним можно ознакомиться на сайте Университета Страны Басков. Ученые пришли к выводу, что возмущения бозе-эйнштейновского конденсата легких бозонов ..
2014-07-03 1577 0 Научные открытия
0
Теория Эйнштейна в очередной раз оказалась верной
Ученые подвергли теорию относительности Альберта Эйнштейна самой жесткой на сегодняшний день проверке в условиях реальной действительности. И она ее выдержала. Теория, которая была опубликована почти столетие назад, уже выдержала все испытания, которым ее подвергали. Но ученые пытались найти в ней слабое звено, ..
2014-08-26 1503 0 Научные открытия
0
Темную энергию связали с началом коллапса Вселенной
Физики из Калифорнийского университета в Дэвисе и Ноттингемского университета предложили модификацию общей теории относительности (ОТО) Эйнштейна, следствием которой является коллапс Вселенной в будущем, а также описали механизм этого процесса. Результаты своих исследований авторы опубликовали в двух ..
2015-04-02 3981 0 Научные открытия
-2
На БАКе впервые после реконструкции столкнули протоны
На Большом адронном коллайдере впервые после его двухлетней реконструкции прошли первые столкновения низкоэнергетических протонов. Об этом сообщается на сайте ЦЕРНа. Физики из четырех основных коллабораций БАКа столкнули два пучка протонов с энергией 450 гигаэлектронвольт каждый. Это необходимо для калибровки датчиков ускорителя. ..
2015-05-08 5393 0 Научные открытия
1
Российские физики в ЦЕРНе обнаружили редкий распад мезонов
Российские физики, в частности, ученые из Московского (МГУ) и Новосибирского (НГУ) государственных университетов, входящие в состав коллабораций CMS (Compact Muon Solenoid) и LHCb (Large Hadron Collider beauty) в ЦЕРНе, приняли участие в обнаружении редкого распада элементарных частиц. Результаты ..
2015-05-15 6211 0 Научные открытия
1
Учёные планируют создать крупнейший ускоритель частиц
Один из крупнейших научных проектов в истории человечества готовится к запуску международной командой учёных. На данный момент уже проведены необходимые расчёты по созданию крупнейшего ускорителя частиц в истории, Международного линейного коллайдера (МЛК), длина которого составит 31 км. Это устройство приоткроет ..
2013-06-15 1071 0 Научные открытия
-1
Коллайдер выдал невероятную температуру
В издании Science опубликована обзорная статья, посвященная результатам работы коллайдера RHIC. Это первый научный инструмент для создания и изучения кварк-глюонной плазмы.Кварки и глюоны являются строительными блоками всего видимого вещества - от звезд и планет до человеческих тел. Понимание эволюции ..
2012-07-25 1289 0 Научные открытия
0
Ученые начали готовить Большой адронный коллайдер к новому запуску
Европейская организация по ядерным исследованиям (ЦЕРН) готовит Большой адронный коллайдер (БАК) ко второму трехлетнему циклу исследований. Об этом в пятницу, 12 декабря, было объявлено на 174-й сессии совета ЦЕРН, сообщается в пресс-релизе организации. В настоящее время специалисты проводят ..
2014-12-14 1399 0 Научные открытия
-2
Принято решение возобновить работу гигантского коллайдера
В феврале прошлого года специалисты остановили Большой коллайдер, для его подготовки к новому витку развития — увеличению энергии столкновения.В будущем предстоит ещё один длительный период "пробуждения" большого экспериментального комплекса, который снова заработает во всю мощность только через ..
2014-04-12 1030 0 Научные открытия
0
БАК поможет найти ученым новую форму материи
Большой адронный коллайдер (БАК, Large Hadron Collider - LHC) уже сыграл важную роль в открытии так называемой Божественной частицы, и теперь самый большой в мире коллайдер частиц, возможно, поможет ученым обнаружить новую форму материи, известную как тетракварк. Согласно ..
2014-04-14 1750 0 Научные открытия
0
Ученые увеличат мощь Большого адронного коллайдера
Ученые Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) увеличат энергию крупнейшего в мире ускорителя заряженных частиц Большого адронного коллайдера (БАК) до 8 тераэлектронвольт (ТэВ) или 4 ТэВ на пучок. Как говорится в сообщении, распространенном в понедельник ЦЕРН, это на 0,5 ТэВ выше, чем та энергия, с которой коллайдер, расположенный на глубине ..
2012-02-14 1546 1 Научные открытия
0