Европейский центр ядерных исследований

Координаты: 46°14′03″ с. ш. 6°03′10″ в. д. / 46.234167° с. ш. 6.052778° в. д. ^(G)46.234167, 6.052778

Логотип CERN

ЦЕРН (CERN) — Европейская организация по ядерным исследованиям, крупнейшая в мире лаборатория физики высоких энергий. Также иногда переводится как Европейский Центр ядерных исследований. Аббревиатура CERN произошла от фр. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (Европейский совет по ядерным исследованиям). В русском языке обычно используется аббревиатура ЦЕРН.

Общие сведения

ЦЕРН находится на границе Швейцарии и Франции, вблизи Женевы. Территория ЦЕРНа состоит из двух основных площадок и нескольких более мелких. Большой комплекс зданий включает в себя рабочие кабинеты, лаборатории, производственные помещения, склады, залы для конференций, жилые помещения, столовые. Ускорительный комплекс расположен, как на поверхности (старые ускорители Linac, PS), так и под землёй на большой глубине до 100 метров (более современные SPS, LHC).

Основной площадкой является территория близ швейцарского городка Мейран (Meyrin), т. н. site Meyrin. Другой основной площадкой является территория возле французского городка Превесан-Моэн (Prévessin-Moëns) — site Prévessin. Более мелкие площадки разбросаны в ближайших окрестностях вдоль подземного кольца, построенного для ускорителя LEP.

Соглашение по образованию ЦЕРНа было подписано в Париже 29 июня − 1 июля 1953 года представителями 12 европейских стран. Организация была образована 29 сентября 1954 года. В настоящее время число стран-членов возросло до 20. Кроме того, некоторые страны и международные организации имеют статус наблюдателя. В ЦЕРНе постоянно работают около 2500 человек, ещё около 8000 физиков и инженеров из 580 университетов и институтов из 85 стран участвуют в международных экспериментах ЦЕРНа и работают там временно.

Годовые взносы стран-участников ЦЕРНа в 2008 году составляют 1075,863 миллионов швейцарских франков (около 990 миллионов американских долларов).

История

После успеха международных организаций в урегулировании послевоенных проблем, ведущие европейские физики считали, что подобная организация необходима и для физических экспериментальных исследований. Этими пионерами были Рауль Дотри, Пьер Оже и Лев Коварски во Франции, Эдоардо Амальди в Италии и Нильс Бор в Дании. Кроме объединения европейских учёных подобная организация была призвана разделить возрастающую стоимость физических экспериментов в области физики высоких энергий между государствами-участниками. Луи де Бройль официально предложил создать европейскую лабораторию на Европейской культурной конференции (Лозанна, Швейцария, 1949). Следующий толчок был сделан американским нобелевским лауреатом Исидором Раби в июне 1950 года на пятой Общей конференции ЮНЕСКО во Флоренции(Италия), где он предложил «помочь и поддержать создание региональных исследовательских лабораторий для увеличения международного научного сотрудничества». На межправительственной встрече ЮНЕСКО в Париже в декабре 1951 года, было принято решение о создании Европейского совета по ядерным исследованиям. Двумя месяцами позже 11 стран подписало соглашение о создании временного Совета, тогда и возникло название ЦЕРН. На третьей сессии временного Совета в октябре 1952 года Женева (Швейцария) была выбрана для размещения будущей лаборатории. В июне 1953 года в кантоне Женева прошёл референдум, на котором 2/3 проголосовавших согласились на размещение научного центра. Конвенция Совета была подписана постепенно 12 (странами-участниками). 29 сентября 1954 года соглашение подписали Франция и Германия, родилась Европейская организация по ядерным исследованиям, Совет распался, но французский акроним CERN сохранился.

Участники

Изначальные страны-участники, подписавшие соглашение в 1953—1954 году:

•  Бельгия
•  Дания
•  Германия
•  Франция
•  Греция
•  Италия
•  Норвегия
•  Швеция
•  Швейцария
•  Нидерланды
•  Великобритания
•  Югославия

Изменения после 1954 года:

•  Австрия присоединилась в 1959
•  Югославия покинула организацию в 1961
•  Испания присоединилась в 1961, затем покинула в 1969 и снова присоединилась в 1983
•  Португалия присоединилась в 1985
•  Финляндия присоединилась в 1991
•  Польша присоединилась в 1991
•  Венгрия присоединилась в 1992
•  Чехия присоединилась в 1993
•  Словакия присоединилась в 1993
•  Болгария присоединилась в 1999

Страны и организации, имеющие статус наблюдателя:

• Европейская комиссия
•  Израиль
• Индия
•  Россия
•  США
•  Турция
• ЮНЕСКО
•  Япония

В настоящее время участниками ЦЕРНа являются 20 государств, при этом страны-наблюдатели активно участвуют в проектах ЦЕРНа.

Научные достижения лаборатории

Несколько крупных открытий было сделано в экспериментах, проведённых в ЦЕРНе. Наиболее важные из них:

• 1973: Открытие нейтральных токов с помощью пузырьковой камеры Гаргамель.
• 1983: Открытие W- и Z-бозонов в экспериментах UA2.
• 1989: Определение количества сортов нейтрино в экспериментах на ускорителе LEP.
• 1995: Создание первых атомов антиматерии — атомов антиводорода в эксперименте PS210.
• 2001: Открытие прямого нарушения CP-симметрии в эксперименте NA48.

В 1984 г. Карло Руббиа и Симон ван дер Мер получили Нобелевскую премию по физике за работы, которые привели к открытию W- и Z-бозонов.

В 1992 г. Нобелевскую премию по физике получил сотрудник ЦЕРН Жорж Шарпак «за изобретение и создание детекторов элементарных частиц, в частности многопроволочной пропорциональной камеры.»

Компьютерные технологии в ЦЕРН

Помимо открытий в области физики, ЦЕРН прославился тем, что в его стенах был предложен гипертекстовый проект Всемирная паутина. Английский и бельгийский учёные Тим Бернерс-Ли и Роберт Кайо в 1989 г. предложили глобальный гипертекстовый проект Всемирной паутины для облегчения обмена информации между группами исследователей больших экспериментов на коллайдере LEP. Первоначально проект использовался только во внутренней сети ЦЕРНа. Первый веб-сайт в ЦЕРН появился в 1991 г. Однако, в начале 90-х, после написания и опубликования спецификаций HTTP и Всемирная паутина становится действительно всемирной. 30 апреля 1993, CERN объявил, что Всемирная паутина будет свободной для всех пользователей.

Ещё до создания Всемирной паутины, в начале 80-х CERN стал пионером в использовании технологии интернета в Европе. Краткое описание истории этого периода можно найти здесь.

В конце 90-х годов CERN стал одним из центров развития новой компьютерной сетевой технологии Grid. CERN присоединился к разработкам сети GRID, решив, что подобная система, поможет сохранить и оперативно обработать огромный поток данных, которые появятся после запуска коллайдера (LHC). Под руководством ЦЕРНа, пригласившего в качестве партнеров Европейское космическое агентство и национальные научные организации Европы, создается крупнейший сегмент сети системы — DataGRID.

В настоящее время CERN входит в крупный Grid-проект EGEE (Enabling Grids for E-sciencE) и, также, развивает собственные Grid-сервисы. Этим занимается специальное отделение, связанное с коллайдером — LHC Computing Grid.

CERN также является одной из двух точек обмена интернет трафиком в Швейцарии CINP (CERN Internet Exchange Point).

Интересные факты

• В начале XXI века новую волну популярности ЦЕРНу принесла знаменитая книга-бестселлер Дэна Брауна «Ангелы и демоны». По сюжету книги, в ЦЕРНе был украден большой образец антивещества, при помощи которого злоумышленник задумал взорвать государство Ватикан.
• В CERN есть свой музыкальный клуб^[1] и даже филк-группа Les Horribles Cernettes.^[2]

Ускорители

Ускорительный комплекс ЦЕРНа состоит из шести главных ускорителей:

• Linac2, Linac3. Два линейных ускорителя низкоэнергетических частиц. Используются для инжекции частиц в Протонный Синхротрон (Proton Synchrotron, PS). Один используется для инжекции протонов, другой — тяжёлых ионов.
• PS Booster, увеличивает энергию частиц из линейных ускорителей для передачи в PS.
• PS (Proton Synchrotron), 28 ГэВ Протонный Синхротрон. Запущен в 1959 году.
• SPS (Super Proton Synchrotron), Протонный Суперсинхротрон. Запущен в 1971 году. Изначально, имел энергию 300 ГэВ, но пережил несколько улучшений. Диаметр кольца 2 км. Применялся для экспериментов с фиксированной мишенью, как протон-антипротонный коллайдер. Далее использовался для ускорения электронов и позитронов в LEP.
• ISOLDE (Isotope Separator On-line), установка для исследования нестабильных ядер. Запущена в 1967 году. Предварительное ускорение частиц происходит в PS Booster.
• Большой адронный коллайдер (LHC, Large Hadron Collider)

Основные текущие проекты

Большой адронный коллайдер

Основная статья: Большой адронный коллайдер

Основным проектом в данное время является Большой адронный коллайдер (LHC), протон-протонный (также рассчитан на ускорение тяжёлых ионов) коллайдер с максимальной проектной энергией 14 ТэВ. Четыре основных детектора, в том числе два многоцелевых, расположены в четырёх подземных шахтах. Многоцелевыми экспериментами являются ATLAS и CMS. Специализированный детектор для изучения B-физики — LHCb. Детектор для изучения физики тяжёлых ионов и нового состояния вещества (кварк-глюонной плазмы) — ALICE. Два менее масштабных, но также очень важных, эксперимента — TOTEM и LHCf. TOTEM предназначен для измерения полного сечения упругих и дифракционных процессов на LHC, а LHCf — для изучения сверхблизких к оси пучка ускорителя частиц и применения этих сведений в физике космических лучей.

На данный момент происходит ввод коллайдера в эксплуатацию. Европейская организация ядерных исследований назначила дату первого эксперимента на 5 сентября 2008 года. Тестовый запуск Большого адронного коллайдера транслировался в прямом эфире европейского информационного телеканала «Евроньюс». Первые физические данные могут появиться осенью 2008 года. 10 сентября 2008 г. — первый пучок успешно преодолел 27-километровую петлю.

Рассматриваются варианты будущей модернизации ускорителя и детекторов.

CLIC

Ведутся исследования по возможности создания линейного ускорителя электронов после LHC на энергию около 3 ТэВ. Одним из возможных вариантов является Компактный Линейный Коллайдер (CLIC, Compact LInear Collider), проект которого разрабатывается в ЦЕРНе.

См. также

• Джон Бертрам Адамс — Генеральный директор ЦЕРНа в 1976-80

Ссылки

• Официальный сайт ЦЕРНа
• Recruitment and training opportunities at CERN
• Научно-популярная информация о ЦЕРНе
• Журнал о ядерной физике «CERN Courier»
• Первый в мире веб-сайт (архив)
• Фотографии и путевые заметки о Женеве

Примечания

1. ↑ http://musiclub.web.cern.ch/musiclub/musiclub.html
2. ↑ http://musiclub.web.cern.ch/MusiClub/bands/cernettes/press_info.html