Наука во имя мира: Оксфорд в ЦЕРНе

Наука во имя мира; открытие истоков Вселенной. Цели настолько возвышенны и высоки, насколько может достичь человеческий разум.В скромных наземных зданиях ЦЕРНа, которые скрывают магию, скрывающуюся под землей.

 

НАУКА / Университеты
|

ЦЕРН был задуман после Второй мировой войны. В то время остро ощущалась потребность в европейской лаборатории ядерной физики. Необходимо было место, где лучшие умы могли бы собраться вместе, чтобы использовать и развивать знания для развития человеческого понимания. Всего через несколько лет планирования родился Европейский совет по ядерным исследованиям - ЦЕРН.

 

Конвенция ЦЕРН, подписанная 12 государствами-членами в 1953 году, создала новый центр, который быстро начал оказывать свою собственную убедительную силу, чтобы сравниться с силой влияния США. Лаборатория выросла до 23 государств-членов, 2500 сотрудников и 20 000 пользователей.

Конвенция гласит: "Организация не должна заниматься работой для военных нужд, а результаты ее экспериментальной и теоретической работы должны быть опубликованы или иными словами сделаны общедоступными". Эти принципы соблюдаются и по сей день.
На протяжении всего существования ЦЕРН Оксфорд вносил значительный вклад, и его участие продолжает оставаться ключевым.

 Доктор Пегги Риммер была одним из первых оксфордских ученых, работавших в ЦЕРНе в середине 1960-х годов. Она говорит о первых днях: "В то время работать в ЦЕРНе было фантастикой. После войны все происходило в Америке. Их лаборатории получали государственные деньги, и многие ученые, которым пришлось покинуть Европу во время войны, уехали в США; некоторые приехали в Оксфорд. ЦЕРН был создан, чтобы обеспечить эквивалентные возможности в Европе, без военных исследований. Финансируемое на деньги налогоплательщиков, все должно было быть с открытым исходным кодом, поэтому ЦЕРН бесплатно подарил миру Всемирную компьютерную сеть".

Доктор Риммер участвовала в совместной работе, которая началась как Оксфордская группа, возглавляемая покойным Нилом Таннером, и разрослась до полудюжины участников из нескольких других университетов. Она вспоминает: "Мы были первой небольшой группой на пучковых линиях, у которой был мини-компьютер - это было очень дорого! Мы рассеивали пучки пионов, и я написала программное обеспечение для записи данных, полученных с набора маленьких электронных детекторов. Как только у нас появился компьютер, мы смогли и сами анализировать данные".

Выпускник Оксфорда Тим Бернерс-Ли, ныне профессор Оксфорда сэр Тим Бернерс-Ли, изобрел Всемирную паутину, работая там в 1989 году. Его первоначальной целью было наладить связь между учеными всего мира, проводившими исследования в ЦЕРНе. Его быстрое распространение и развитие трудно преувеличить.
Доктор Риммер была научным руководителем Тима Бернерса-Ли с 1984 по 1990 год. Она вспоминает: "Моим первым впечатлением о Тиме было то, что он был еще одним умным парнем; мы все были умными парнями! В моей секции было около 15 человек, которые занимались сбором данных, и у всех нас была работа. Но у Тима была и побочная линия: упростить то, как компьютеры взаимодействуют друг с другом, и я с пониманием отнесся к этой идее. Мы должны были молчать об этом, поэтому моя роль как его руководителя заключалась в содействии. Я давал ему пространство и поощрял его работать над своей мечтой. Сеть выросла из принципов ЦЕРН по обмену данными и в духе открытости; мы не знали, как она будет развиваться. Физика элементарных частиц и компьютерные науки развивались параллельно. Это был удачный брак".

Сэр Крис Ллевеллин Смит, возглавлявший физический факультет Оксфорда в 1987-92 годах, в 1994 году стал Генеральным директором ЦЕРН и руководил лабораторией в ходе деликатного процесса утверждения Большого адронного коллайдера (БАК). Он договорился о крупном вкладе Канады, Индии, Японии, Российской Федерации и США, который был необходим для завершения строительства этой невероятной машины, способной сбивать частицы вместе со скоростью 99,999999% скорости света.

 100 м под землей внутри Большого адронного коллайдера.

Знаменитый момент наступил 4 июля 2012 года, когда два эксперимента на БАК объявили, что каждый из них наблюдал новую частицу, соответствующую бозону Хиггса, предсказанному Стандартной моделью физики частиц. Нобелевская премия по физике была присуждена Франсуа Энглерту и Питеру Хиггсу в 2013 году, но сотни и даже тысячи людей внесли свой вклад в это открытие.

 Иллюстрация столкновения бозона Хиггса.

Двумя из этих ключевых ученых, внесших свой вклад, были муж и жена, профессор Ян Шипси и профессор Даниэла Бортолетто, которые в настоящее время возглавляют кафедру физики и кафедру физики элементарных частиц в Оксфорде, соответственно. Они помогли создать одну из камер, которая зафиксировала бозон Хиггса.
Профессор Бортолетто с радостью вспоминает то время: "Мы сделали камеры и нашли именно то, что ожидали найти. Это не абстрактное явление. Если бы его не существовало, нас бы здесь не было. Эта невидимая вещь делает электроны тяжелее фотонов, и поэтому не было бы атомов, если бы не было частицы Хиггса. Это был очень, очень захватывающий опыт".
Она добавляет: "Бозон Хиггса - очень особенная частица в Стандартной модели: у него нулевой спин, нет электрического заряда и нет силового взаимодействия. Без него все частицы были бы безмассовыми и не образовывали бы атомы".

Перенесемся в 2020 год. Какими открытиями занимается нынешнее поколение студентов Оксфорда в ЦЕРНе и какие технологии они разрабатывают для углубления человеческого понимания?
Оксфордские кандидаты на получение степени DPhil по физике элементарных частиц имеют возможность провести год в лучшем в мире экспериментальном центре в своей области. Для большинства из них это - воплощение мечты. Эта возможность дает им шанс поработать вместе с коллегами с общим увлечением со всего мира, и энтузиазм чувствуется.

Аарон О'Нил, который рано бросил школу и пошел служить в морскую пехоту, а затем вернулся к учебе и открыл для себя физику в более позднем возрасте, говорит: "Одна из моих любимых целей - наука ради науки. Именно поэтому мы все здесь. Одна из самых невероятных вещей заключается в том, что люди способны сделать все это: мы способны построить теории, чтобы предсказать некоторые из этих вещей, а затем мы также способны построить машины".
На мой взгляд, это одно из современных чудес света. Я хочу, чтобы люди знали, через какие усилия мы проходим, сколько работы мы проделали, и цель - наука для мира, без военного применения, для понимания".

 Детали оборудования изнутри Большого адронного коллайдера.

Эта цель обеспечивает четкий фокус для множества компонентов и людей, вовлеченных в процесс. Она предлагает ясность, которая, вполне осязаемо, кажется, объединяет и вдохновляет. Поразительно, что даже во время завтрака в центральной столовой исследователи, ученые и инженеры сидят вместе, сплетничают и обмениваются идеями за чашкой кофе. Здесь слышен энергичный гул голосов на разных языках: итальянском, французском, немецком и русском с различными акцентами.
Пообщавшись за завтраком, многие из самых светлых умов мира отправляются в выцветающие сборные дома, которые уже отжили свой век.

 Вход в LHCb перед прохождением контроля.

Студентка DPhil Мария Джованна Фоти рассказывает о том, какие личные качества помогают в работе, которая ведется в ЦЕРНе: "Чтобы выполнять такую работу, нужно много терпения. Вы должны научиться справляться с разочаровывающими моментами. Но самое важное качество, которым вы должны обладать, - это творческое мышление, чтобы уметь найти решение, когда кажется, что вы застряли. Это то, чем мы занимаемся: мы решаем проблемы. Вы должны уметь делать это тем или иным способом".
Ее коллега по DPhil Мартина Пили добавляет: "Каждый день у нас новая проблема, поэтому ваш ум должен быть обучен перезагрузке за очень короткий промежуток времени. Каждый день - это новый вызов, и это самое захватывающее".

 Настольный теннис в общем помещении ЦЕРН в ночное время.

Общее помещение ЦЕРНа - это место, где можно восстановиться после тяжелого рабочего дня. В ночное время оно светится электрическим светом, и друзья встречаются, чтобы отметить день рождения, поиграть в настольный теннис - снять напряжение от того, что они весь день сидят за компьютерами или под землей.
Студент факультета философии Люк Дайкс говорит: "Мы испытываем разочарование почти еженедельно. Вы месяцами пробуете новые идеи, а потом понимаете, что на самом деле они совсем не работают. Для защиты от этого я использую то, что в глубине души я знаю, что когда я решу эту проблему, это будет потрясающее ощущение".
Некоторые из лучших дней, проведенных в качестве научного исследователя, - это когда вы работаете над чем-то месяцами и месяцами, а потом что-то просто щелкает, и вы можете увидеть все в другом свете. Вы можете увидеть, где именно были проблемы".

В ЦЕРНе есть пограничная точка на земле: шаг в одну сторону - и вы во Франции, простирающейся на запад; шаг в другую - и вы в Швейцарии, ведущей на восток. Под всем этим, в 27-километровом туннеле, пересекающем эту границу на глубине 100 метров под землей, раскрываются секреты Вселенной.
Как сказал студент DPhil Филипп Виндишхофер: "Часть удивительной абсурдности этого места заключается в том, что у нас есть эта большая машина - БАК - которая имеет 27 км в окружности и способна обрабатывать расстояния, составляющие миллионные доли миллионной доли миллионной доли метра. Для того чтобы это работало, необходимо много разных людей. Вам нужны люди, которые создают магниты, заботятся об охлаждении, вентиляции и так далее. Все работают для достижения одной общей цели, которая и является целью ЦЕРНа".

Дух сотрудничества и кооперации, необходимый для постановки вопросов, создания теорий, разработки экспериментов, проектирования оборудования и написания кода для проведения экспериментов и расшифровки результатов, поразителен, и стремление к пониманию продолжает толкать науку вперед.
Мария Джованна Фоти говорит: "Мы используем эту удивительную машину, которая находится в нашем распоряжении, для ускорения протонов и их столкновения, и что мы делаем, так это пытаемся сфотографировать эти столкновения с помощью детектора ATLAS. ATLAS действительно огромен: он длиннее трех школьных автобусов, выше пяти жирафов и почти такой же тяжелый, как Эйфелева башня. Мы сделаем снимок столкновений и реконструируем происходящее, и это может быть очень важно, поскольку у нас пока нет никаких доказательств новой физики.

 Компактный мюонный соленоидный детектор.

Наш детектор похож на луковицу. Он состоит из нескольких различных субдетекторов, и у каждого субдетектора своя роль. И тогда мы можем собрать всю нашу информацию вместе, чтобы восстановить "полное событие" каждой частицы, и, восстановив его, мы можем добраться до фундаментальной физики, которая имела место".
Хотя проверяемые теории находятся на самом дальнем краю того, что может представить себе человеческий разум, средства для их проверки вполне реальны, физические и осязаемые.

 Бесконечная сложность внутри Большого адронного коллайдера.

Это тысячи километров проводов и труб охлаждения, тысячи огромных сверхпроводящих электромагнитов, которые должны быть охлаждены почти до абсолютного нуля - не говоря уже о целых секциях приборов, завернутых в фольгу для регулирования распределения тепла. Огромные шахты были прорыты для спуска и подъема частей одного из детекторов, компактного мюонного соленоида (CMS), с помощью ряда лебедок и шкивов. И все же в 100 метрах под землей БАК к боковой стенке туннеля прислонены велосипеды, готовые крутить педали, чтобы добраться до следующей секции. Как только вы проходите через охраняемые входные ворота в каждый комплекс лабораторий, повсюду появляются предупреждения о радиации.

 Велосипеды для сотрудников ЦЕРН для передвижения по 27-километровому туннелю.

Терпение и преданность общим и личным целям непоколебимы.
Ребекка Рамджиаван, одна из аспиранток Оксфорда, работающая над наведением лучей, говорит: "Люди очень заинтересованы в конечном результате. Вы можете работать над проектом годами или десятилетиями, но люди никогда не теряют стремления достичь конечного результата. Люди упорно трудятся, чтобы добиться этого".
Вчера я до 10 вечера просидела в комнате управления, пытаясь заставить что-то работать, и в конце концов это сработало, и это был, возможно, мой лучший результат на сегодняшний день".

 Фрагмент инженерного проекта, приклеенный к боковой стенке коллайдера.

Профессор Филип Берроуз, который сотрудничает с ЦЕРН с 1986 года и в настоящее время является представителем коллаборации компактного линейного коллайдера, говорит: "В конце концов, все эти проблемы можно разбить на небольшие команды людей, которые работают очень тесно друг с другом. Мы работаем над проблемами на человеческом уровне, которые мы можем решить, а затем складываем их в пазл, который позволяет нам составить красивую картину. У каждой команды есть свой маленький кусочек в пазле, и в итоге получается нечто гораздо более масштабное и решающее действительно сложные и фундаментальные проблемы физики. Вы должны смотреть в будущее - это большая наука, и мы работаем в перспективе 10 или 20 лет".

 Внутри БАК; национальные флаги украшают туннель, демонстрируя его интернационализм.

Какие следующие крупные задачи в области фундаментальной физики может помочь решить ЦЕРН? Профессор Берроуз говорит: "Одна из важных вещей, которую мы должны сделать сейчас, - это изучить бозон Хиггса в невероятных деталях. Помимо этого, мы не понимаем, откуда берется темная материя. Во Вселенной в пять раз больше темной материи, чем нормальной. Поэтому, если нам очень повезет, мы можем надеяться на открытие частицы темной материи в ЦЕРНе".
И, конечно, мы не знаем, куда делась половина Вселенной, потому что во время Большого взрыва было создано равное количество материи и антиматерии; мы живем во Вселенной, в которой, похоже, преобладает материя. Что случилось со всем антивеществом?".

 Родри Джонс (руководитель группы пучковых приборов, ЦЕРН) и Джейк Гилмор (Совет по научно-техническим средствам).

В ЦЕРНе накопилось достаточно вопросов, чтобы перевести его в следующее поколение и далее. Но грандиозность задачи не пугает ученых и инженеров со всего мира, собравшихся вместе для поиска ответов. Профессор Берроуз перефразировал Уинстона Черчилля, чтобы объяснить значение открытия бозона Хиггса для физики частиц: "Это не конец, это не начало конца, но, возможно, это конец начала в этом путешествии к пониманию Вселенной".
Профессор Бортолетто говорит: "Моя мечта - работать на будущем коллайдере, который позволит детально изучить свойства бозона Хиггса". ЦЕРН планирует проект под названием "Будущий круговой коллайдер" (FCC), который предусматривает создание 100-километрового коллайдера для точного изучения бозона Хиггса.

ЦЕРН возглавил растущее движение за открытую науку. Дух открытости и мирного сотрудничества также вырос и теперь распространяется далеко за пределы Европы. ЦЕРН - это всемирная лаборатория, и ее удивительные возможности позволяют ученым со всего мира добиваться фундаментальных успехов в исследовании энергетического рубежа, открытого Большим адронным коллайдером".
Коллективные усилия - это акт воображения и научной строгости. Это вдохновляющее напоминание о том, на что способны люди, когда они объединяются ради общей цели и применяют все лучшее, что у них есть.
Оксфордский университет будет продолжать вносить свой вклад в это неустанное стремление к знаниям и фундаментальной науке, набирая и воспитывая таланты и поддерживая тесные и исторические связи с ЦЕРН. Следующее открытие бозона Хиггса и следующая Всемирная паутина могут быть уже не за горами. И Оксфорд будет в самом сердце этих открытий.


Комментарии

Пока нет комментриев, будьте первым кто выскажется

Добавление комментария

Ваше имя
Почта
Комментарий
1. Клонирование Первый клон появился на свет, не поверите, в девятнадцатом веке. Это был морской ёж, полученный в лаборатории немецкого биолога Ханса

В силу ряда причин в России крайне велик разрыв между наукой и бизнесом, и, следовательно, ситуация с коммерциализацией научных разработок оставляет

В Дубне в лаборатории ядерных реакций им. Г. Н. Флерова Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) успешно проведен уникальный эксперимент

Архитектура становится одной из важнейших сфер современного мира. Проектирование пространства, где живут и работают люди, перестало нести только

Россия увеличивает финансирование науки. На программу фундаментальных научных исследований до 2020 года будет выделено 834 млрд рублей, сообщил











РУбрики
все шаблоны для dle на сайте newtemplates.ru скачать