Прошлое…
В первую половину XX века среди европейских достижений основную роль играл прогресс в области физики, от открытия электрона до исследования атомного ядра и его составных частей, от специальной теории относительности to квантовой механики. К несчастью, военные конфликты 1930-40х годов прервали этот процесс, поскольку многим ученым пришлось эмигрировать в более спокойные места. Возвращение к мирной жизни ознаменовало ряд решающих перемен. К началу 50х годов американцы поняли, что для дальнейшего прогресса требуются более сложные инструменты и что инвестиции в фундаментальную науку могут управлять экономическим и политическим развитием. В то время, как европейские ученые все еще полагались на простое оборудование, принцип действия которого был основан на радиоактивности и космическом излучении, в США были построены мощные ускорители. Настольные эксперименты сменились проектами, которыми занимались большие группы ученых и инженеров.
Ряд дальновидных физиков, таких как Раби, Амальди, Аугер и де Ружмон, понимали, что совместная работа – единственный путь вперед в передовых научных исследованиях в Европе. Несмотря на прекрасные интеллектуальные традиции и престижные университеты, ни одна европейская страна не была способна справиться с этими задачами одна. На встрече ЮНЕСКО во Флоренции в 1950 году было рекомендовано создать европейскую лабораторию, и менее чем три года спустя 12 стран, входящих в Европейскую организацию по ядерным исследованиям (Conseil Européen pour la Recherché Nucléaire), подписали соответствующую Конвенцию. Так была создана ЦЕРН, прообраз сети европейских институтов занимающихся проблемами космоса, астрономии и молекулярной биологии, и Европа была готова вернуть свое прославленное место на научной карте мира.
… настоящее …
ЦЕРН существует, прежде всего, для того, чтобы обеспечить европейских физиков акселераторами, отвечающим требованиям исследований на пределе знаний человечества. Выполняя задачу по обеспечению более высоких энергий взаимодействия, Лаборатория сыграла ведущую роль в разработке установок, обеспечивающих столкновение частиц. Выдающимися «первыми шагами» были протон-протонный коллайдер с накопительными кольцами (ISR), введенный в эксплуатацию в 1971 году, и протон-антипротонный коллайдер Протонного Супер-Синхротрона (SPS), который был запущен в 1981 году и произвел тяжелые частицы W и Z два года спустя, подтвердив тем самым теорию электромагнитных и слабых сил. Главная движущая сила в настоящее время – Большой Электрон-Позитронный Коллайдер (LEP), где измерения, непревзойденные по количеству и качеству, тестируют наше лучшее описание субатомной природы, Стандартную Модель, с точностью 1%, которая вскоре достигнет одной тысячной доли. К 1996 году энергия LEP была удвоена и достигла значения 90 ГэВ на пучок частиц в LEPII, открыв новое поле для научных исследований. Результаты с более высокой точностью ожидаются в больших количествах до конца текущего десятилетия, и они должны существенно улучшить наши текущие представления о мироустройстве. Миссия LEP/LEPII к тому времени будет почти полностью выполнена.
… и будущее
Данные, получаемые от LEP, настолько точны, что чувствительны к явлениям, которые происходят при энергиях, превышающих значения энергий самой установки, подобно точным измерениям силы толчков землетрясения при нахождении вдалеке от его эпицентра. Это дает нам предварительное представление о захватывающих научных открытиях, которые могут быть сделаны при более высоких энергиях, и позволяет вычислить параметры установки, дающей возможность сделать эти открытия. Всё свидетельствует о том, что новая физика и ответы на некоторые из самых глубоких вопросов нашего времени находятся в пределах энергий около 1 ТэВ (1 ТэВ = 1000 ГэВ).
Следующий исследовательский инструмент в европейском арсенале физики элементарных частиц, позволяющий найти эту новую физику, – это LHC (Большой Адронный Коллайдер, БАК). В соответствии с эффективной по стоимости стратегией ЦЕРН, предписывающей сооружать новые установки на базе старых, LHC был спроектирован так, чтобы уместиться в 27-километровом туннеле, содержащем LEP, и получать питание от существующих источников частиц и ранее построенных акселераторов. Многообещающая машина, LHC будет использовать самые продвинутые сверхпроводящий магнит и технологии ускорения, которые когда-либо и где-либо применялись. Эксперименты с LHC, конечно, планируются с учетом теоретически предсказуемых явлений. Однако, они должны быть также подготовлены, насколько это возможно, к сюрпризам. Это потребует высочайшей изобретательности от физиков и инженеров.
LHC – необыкновенно универсальный ускоритель. Он может сталкивать пучки протонов с энергиями 7 на 7 ТэВ и точки пересечения пучков с небывалой яркостью, давая возможность проводить эксперименты с высокой степенью взаимодействия Он также способен сталкивать пучки тяжелых ионов, например, свинца, с общей энергией столкновения свыше 1250 ТэВ, что примерно в тридцать раз выше, чем у Релятивистского Коллайдера Тяжелых Ионов (RHIC), который строится в Брукхейвенской лаборатории в США. Совместная работа LEP и LHC может обеспечить протон-электронные столкновения с энергией 1.5 ТэВ, что примерно в пять раз больше, чем в данный момент доступно в ускорителе HERA в лаборатории DESY, Германия. Исследовательский, технический и образовательный потенциал Большого Адронного Коллайдера огромен.