БАК – это прибор, который должен ни много ни мало пролить свет на то, как образовалась наша Вселенная.
Коллайдер – это устройство, в котором элементарные частицы разгоняют до больших скоростей, сталкивают вместе и следят за последствиями этих соударений. БАК разгоняет протоны и ионы до скорости, стремящейся к скорости света (которую, как известно, достичь нельзя). Два луча заряженных частиц будут наворачивать круги по 27-километровому туннелю под Женевой до тех пор, пока не столкнутся друг с другом. Энергию каждого луча можно упрощенно представить так: вообразите себе объект размером меньше вашего ногтя, при этом имеющий инерцию авианосца, идущего на предельной скорости.
Задач, которые коллайдер может решить описанным выше способом, множество. Но, напомню, ключевая из них такова – столкновение пучков заряженных частиц должно повторить в миниатюре так называемый Большой взрыв, с которого началось существование Вселенной. Эксперимент даст физикам много новой информации об устройстве нашего мира на уровне элементарных частиц, меньших по размеру, чем атомы.
В теоретической физике существует система уравнений, называемая Стандартной моделью. Она призвана описать все возможности взаимоотношения элементарных частиц – то есть, попросту говоря, все законы физики. Построена она была, когда далеко не все элементарные частицы были открыты, и предсказала существование «незнакомцев». Теперь в Стандартной модели есть всего одна «темная лошадка» – бозон Хиггса, неуловимая элементарная частица, ответственная за гравитацию. Грубо говоря, мы до сих пор не знаем, почему предметы обладают разной массой, и обнаружение бозона позволит ответить на этот фундаментальный физический вопрос. Эксперименты меньшего масштаба, чем БАК, здесь, увы, не годятся. Мировой научной элите потребовалось много лет, чтобы наконец спроектировать и возвести это грандиозное сооружение.
Чтобы вы представили себе сложность задачи, приведу метафору. Авторами ее являются создатели одного из учебников по ядерной физике Ю. М. Широков и Н. П. Юдин.
«Посредине темной сферической полости размером с земной шар размещено очень большое количество одинаковых предметов, например радиоприемников одной и той же марки. В условиях невесомости и отсутствия сопротивления воздуха вы стреляете по ним из пулемета, а на поверхности полости регистрируете скорость и место падения осколков. Подумайте, как по этим данным восстановить конструкцию приемника, и вы получите представление о том, как изучают элементарные частицы».