Немногие, приезжающие в Женеву, подозревают, что жизнь в этом городе бьет ключом (а точнее, фонтаном, ставшим его визитной карточкой) не только в городе, но и глубоко под землей. Там, на глубине сотни метров, по многокилометровым туннелям носятся со скоростью света пучки элементарных частиц, протонов, пытаясь пролить свет на загадки происхождения нашей Вселенной. ЦЕРН – это место, изменившее жизнь всего человечества. Именно здесь появилась «всемирная паутина» Интернет, именно от этого заведения все ждали конца света во время пуска адронного коллайдера, именно здесь расположена крупнейшая в мире Лаборатория физики высоких энергий.
История создания
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 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. На момент открытия в состав организации вошло 12 стран, сегодня в ЦЕРНе работают представители уже 20 держав, в том числе Китая, Японии, США и России. Здесь работает 7 тыс. человек 80 национальностей из 500 научных центров.
Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса
В то время, когда создавался ЦЕРН чисто физические исследования были сосредоточены на понимании составляющих атома, поэтому в названии используется понятие «ядерные исследования». В задачи ЦЕРНа также входит изучение прикладных вопросов разных сфер науки – медицины, фармацевтики, энергетики, исследования в области высоких технологий и многое другое. За последние годы в лабораториях научного центра было сделано множество громких открытий, одно из которых – обнаружение бесструктурной частицы – бозона Хиггса. Это открытие может перевернуть все современное представление о материи и подорвать статус Стандартной модели элементарных частиц – популярной квантовой теории о взаимодействии частиц.
Компьютерное моделирование события рождения бозона Хиггса
Общие сведения
Главная площадка ЦЕРН, на переднем плане — Швейцария, на заднем — Франция.
Вид внутри здания, в котором находятся множество офисов учёных, работающих в коллаборациях CMS и ATLAS.
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 Мейрин (Meyrin), т. н. site Meyrin. Другой основной площадкой является территория возле французской коммуны Превессен-Моэн — site Prevessin. 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).
В 2013 году ЦЕРН был награждён Золотой медалью Нильса Бора — наградой Организации Объединённых Наций по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО) — как пример международного сотрудничества учёных из множества стран мира.
Компьютерные технологии в ЦЕРН
Помимо открытий в области физики, ЦЕРН прославился тем, что в его стенах был предложен гипертекстовый проект Всемирная паутина. Английский учёный Тим Бернерс-Ли и бельгийский учёный Роберт Кайо, работая независимо, предложили в 1989 году проект связывания документов посредством гипертекстовых ссылок для облегчения обмена информации между группами исследователей, занимающихся проведением больших экспериментов на большом электрон-позитронном коллайдере (LEP). Первоначально проект использовался только во внутренней сети ЦЕРНа. В 1991 году Бернерс-Ли создал первые в мире веб-сервер, сайт и браузер. Однако Всемирная паутина становится действительно всемирной только когда были написаны и опубликованы спецификации URI, HTTP и HTML. 30 апреля 1993 года ЦЕРН объявил, что Всемирная паутина будет свободной для всех пользователей.
Самый первый сайт в мире
Ещё до создания Всемирной паутины, в начале 1980-х ЦЕРН стал пионером в использовании технологии интернета в Европе.
В конце 1990-х годов ЦЕРН стал одним из центров развития новой компьютерной сетевой технологии грид. ЦЕРН присоединился к разработкам сети GRID, решив, что подобная система, поможет сохранить и оперативно обработать огромный поток данных, которые появятся после запуска большого адронного коллайдера (LHC). Под руководством ЦЕРНа, пригласившего в качестве партнёров Европейское космическое агентство и национальные научные организации Европы, создаётся крупнейший сегмент сети системы — DataGRID.
В настоящее время ЦЕРН входит в крупный грид-проект Enabling Grids for E-sciencE (EGEE) и, также, развивает собственные грид-сервисы. Этим занимается специальное отделение, связанное с коллайдером — LHC Computing Grid.
ЦЕРН также является одной из двух точек обмена интернет-трафиком в Швейцарии CINP (CERN Internet Exchange Point). В нем собирают и используют свой собственный дистрибутив операционной системы Linux — Scientific Linux.
Сотрудники ЦЕРН Джейсон Стокман, Энди Йен и Вэй Сун создали популярный сервис веб-почты с шифрованием ProtonMail.
Достижения ЦЕРН
К достижениеям ЦЕРН относят:
- первый синхроциклотрон SC с энергией 600 МэВ (открыт в 1957, закрыт в 1990);
- протонный синхротрон PS, 28 ГэВ (1959);
- пропорциональная камера (1968);
- первый в мире протон-протонный коллайдер ISR (Intersecting Storage Rings), 62 ГэВ (открыт в 1971, закрыт в 1984);
- протонный суперколлайдер SPS, 300 ГэВ, позже — 400 ГэВ (1976);
- открытие W-бозонов и Z-бозонов (1983);
- коллайдер LEP, длина кольца 27 км, энергия 45 ГэВ (запущен в 1989, остановлен в 2000 для переделки в LHC).
В 1990 году сотрудник ЦЕРН Тим Бернес-Ли создал протокол HTTP и заложил основу World Wide Web. А в 1999 году было начато строительство Большого адронного коллайдера (LHC, Large Hadron Collider) — крупнейшего ускорителя на встречных протонных пучках. Он был создан в туннеле LEP и опробован в 2008 году.
Экспозиция «Вселенная частиц»
Европейский Центр ядерных исследований также известен как подготовительный центр научных кадров. На его базе созданы школы, в которых студенты и молодые аспиранты могут совершенствовать свои знания в изучении физики частиц, ускорительной физики и вычислительной техники. Для студентов, аспирантов, школьных учителей и преподавателей высших учебных заведений доступны стажировки, образовательные программы и курсы, проводимые на родном языке слушателя, а также летние школы.
После того, как ЦЕРН «засветился» в книге Дена Брауна «Ангелы и Демоны», организация стала местом паломничества массы туристов. Руководство центра не могло отказать в гостеприимстве и разрешило проводить экскурсии. Гостям предлагается посетить постоянную экспозицию «Вселенная частиц», а также заглянуть в исследовательскую лабораторию «ATLAS», где проводится один из самых громких экспериментов столетия – поиск гипотетических частиц – от бозона Хиггса, называемого «частицей Бога» до элементов, составляющих темную материю. Поток желающих увидеть адронный коллайдер настолько большой, что экскурсию лучше бронировать за несколько месяцев.