Адронный коллайдер - путь к новым открытиям

В июле 2008 года на границе Франции и Швейцарии будет запущен Большой адронный коллайдер. Это самый большой в мире ускоритель элементарных частиц. На глубине 100 метров по кольцу диаметром 27 километров заряженные частицы (протоны) будут разгоняться почти до скорости света для того, чтобы столкнуться друг с другом. Впервые в истории, элементарные частицы удастся столкнуть друг с другом с невиданной доселе энергией – 14 тераэлектронвольт (ТэВ).

Ученые рассчитывают исследовать результат этого столкновения. Согласно их оценкам, в результате такого столкновения образуются миллионы разных частиц, среди которых возможно будут обнаружены и частицы, существование которых в природе на данный момент является чисто гипотетическим.

В тоже время, последствия столкновения частиц с такими энергиями прогнозируются теориями, которые сами нуждаются в доработках, а значит, есть вероятность того, что природа устроена “немного” иначе, чем это видится физикам и результатом такого эксперимента может стать неожиданный феномен.

Насколько опасным может быть этот эксперимент для человечества и какова его роль для будущего нашей цивилизации? В данной статье мы попробуем порассуждать над этим и другими вопросами и, приглашаем читателей принять в этом участие.

Чего хотят физики и к чему это может привести?

Основная задача физиков состоит в том, чтобы построить замкнутую и непротиворечивую теорию, в рамках которой можно было бы объяснять и прогнозировать определенный круг природных явлений. Например, все магнитные и электрические явления в природе рассматриваются в рамках электромагнитной теории Максвелла, все стационарные тепловые процессы рассматриваются в рамках классической термодинамики и статистической физики, все процессы движения и взаимодействия элементарных частиц (электрона, протона, нейтрона, …и т.д.) и их ассоциаций (молекул, атомов, …и т.д.) в масштабах скоростей намного меньших скорости света, рассматриваются в квантовой механике (нерелятивиская квантовая механика), … и т.д.

Именно на основе таких завершенных теорий современные инженеры и физики разрабатывают сложнейшие технические устройства, которые становятся неотъемлемой частью нашей жизни: сотовая связь, лазеры, телевидение, компьютеры, ядерные реакторы,… и т.д.

В тоже время есть целый ряд физических явлений для объяснения, которых пока еще не создано удовлетворительных теорий, это направления, в которых активно ведутся экспериментальные и теоретические исследования. Одним из таких направлений и является физика элементарных частиц. В настоящее время в физике элементарных частиц разрабатываются разные теоретические модели, наиболее удачной на сегодняшний день считается так называемая - Стандартная модель.

Для того чтобы физики смогли построить стройную теорию элементарных частиц, нужен экспериментальный материал. Некоторый такой материал стало возможным получить только в наше время, когда уровень техники и технологий достиг достаточно высокого уровня, чтобы можно было производить эксперименты “фантастической” сложности. Речь идет об ускорителях элементарных частиц. БАК, который собираются запустить физики, вобрал в себя все достижения современной техники и фундаментальной науки, и стал самой фантастической экспериментальной установкой, которая когда-либо была создана человечеством.

Перспективы, которые открываются перед человечеством на пути таких экспериментов трудно вообразить, т.к. их результатом станет экспериментальный материал, который позволит создать завершенные теоретические модели, в рамках которых ученые смогут объяснить происхождение вселенной, узнают истинную размерность нашего пространства, смогут понять механизм появления гравитации, … и т.д. Что это даст человечеству? Тоже, что и другие завершенные теории, а именно, теоретическую основу для инженерных разработок. Только в данном случае мы получим теории, которые позволят нам в будущем управлять гравитацией, искусственно искривлять пространство-время, взаимодействовать с вселенными в других измерениях, создавать каналы, позволяющие мгновенно обмениваться информацией за счет квантовой телепортации, создавать двигатели для космических аппаратов на принципиально новых механизмах действия, … и т.д.

Все это звучит фантастически, но именно сейчас, благодаря достижениям современной науки и техники, стало возможным ставить сложнейшие эксперименты и строить на их основе апробированные теоретические модели, которые и станут базой для очередного качественного технологического прорыва в будущем.

И речь идет не только о создании мощных ускорителей, но и развитие таких направлений как квантовая информатика, нанотехнологии, генная инженерия, IT –технологии, …и т.д. Именно благодаря теоретическим и экспериментальным работам в этих направлениях, сегодня формируется информационная платформа, которая в будущем обеспечит человечеству новый уровень техногенного существования. Но, эти перспективы имеют и другую сторону.

Эксперименты с природой всегда направлены на то, чтобы получить от нее отклик. Регистрируя их, ученые либо убеждаются в справедливости своих гипотез, либо вынуждены корректировать их из-за несоответствия реальности. Так или иначе, эксперимент нужен чтобы проверить теоретическую модель, которая может быть и неверной.

Сейчас физики испытывают нехватку экспериментального материала для проверки своих теоретических моделей и чтобы этот экспериментальный материал получить, они создали БАК, а потом, будут создавать еще более мощные ускорители частиц. На основе полученных данных, физики хотят продвинуться в построении Единой теории поля. Но возникает вопрос, насколько опасными могут быть эксперименты по столкновению частиц с высокими энергиями, если учесть, что пока у физиков нет завершенных теорий, которые бы описывали процессы, происходящие при таких энергиях. Ведь в таком случае, всегда есть риск, что эксперимент выдаст что-то новое, необычное, несоответствующее теоретической модели.

Ряд ученных уже высказывают опасения по поводу возможных последствий таких экспериментов. Так, Уолтер Вагнер и Луис Санчо подали в суд для прекращения экспериментов связанных с запуском БАК, может привести в частности, к образованию микроскопических черных дыр, мощное гравитационное поле которых начнет всасывать в себя соседние частицы и таким образом, станет поглощать материю вокруг себя. Масса такой квантовой черной дыры станет расти и его усиливающееся гравитационное поле начнет всасывать в себя коллайдер, а затем Швейцарию, Европу и всю нашу планету.

И хотя возможность возникновения черных дыр в результате эксперимента ученными не отрицается, они делятся на тех, кто верит в принципы, на которых основаны теоретические модели и из которых следует, что эти черные дыры будут не устойчивыми, и распадутся прежде чем начнут что-либо всасывать, и тех, кто считает, что существующие модели могут не учитывать каких-либо еще неизвестных нам факторов (законов), а значит, вполне может быть, что они неверно прогнозируют поведение черной дыры, и она может начать вести себя неожиданно для ученых. Катастрофический сценарий развития событий имеет неравную нулю вероятность, что конечно не может не вызывать беспокойство.

Таким образом, на данный момент мы можем вывести 2 наиболее волнующих варианта развития событий связанных с экспериментами на БАК, а именно – катастрофический и оптимистический. Далее, в общих чертах опишем теоретические модели, которые пытаются проверить физики, и проанализируем указанные выше возможные сценарии развития событий.

Технологии

Солнечные батареи

Подробнее

Модули солнечной батареи наземного применения как правило конструируются для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 12В. При этом последовательно...

Ветрогенераторы

Подробнее

Энергию ветра человек использовал с древнейших времен. Сперва это были парусные суда, затем ветряные мельницы и только в ХХ веке энергию ветра стали использовать для получения электроэнергии. Сегодня ветрогенераторы весьма...

Тепловые насосы

Подробнее

Тепловой насос - это современный и высокотехнологичный прибор для отопления и кондиционирования воздуха. Тепловой насос собирает тепло с улицы или из земли и направляет в дом.Принцип работы теплового насоса...

Воздушный тепловой насос

Подробнее

Тепловой воздушный насос является современной отопительной установкой, отличающейся компактными габаритами и предназначающейся для водоснабжения и автономного обогрева помещений...