ЦЕРН ( CERN ) — европейская организация по ядерным исследованиям, крупнейшая по размерам 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 Мерен ( фр. site Meyrin ) кантона Женева . Другой основной площадкой является территория возле французской коммуны Превессен-Моэн — 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. Над инфраструктурой в ЦЕРНе постоянно работают около 2500 человек , ещё около 13.5 тысяч физиков и инженеров из университетов и институтов 77 стран участвуют в международных экспериментах на территории ЦЕРНа.

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 .

«Хотя Россия не является членом ЦЕРНа,… Россия финансировала сооружение как детекторов, всех четырёх, так и самого ускорителя. Доля примерно, если говорить о детекторах, это в среднем около 5 %. Если говорить об ускорителе, то порядка 3 %. Это деньги, которые Минобрнауки, Агентство по науке и инновациям выделяло специально на эти цели, в наши институты, и наши институты на эти деньги могли закупить все необходимое», — сказал координатор участия России в проекте ЦЕРН, заместитель директора НИИЯФ МГУ Виктор Саврин .

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. Француз 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 (1952 год) 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 ( ). 29 сентября 1954 года соглашение подписали Франция и Германия , родилась Европейская организация по ядерным исследованиям, Совет распался, но французский акроним CERN сохранился.

Директора ЦЕРН

См.

Участники

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

Изменения после 1954 года :

Бюджет 2009 года

Государство-член	пожертвование	млн. CHF	млн. EUR
Германия	19,88 %	218,6	144,0
Франция	15,34 %	168,7	111,2
Великобритания	14,70 %	161,6	106,5
Италия	11,51 %	126,5	83,4
Испания	8,52 %	93,7	61,8
Нидерланды	4,79 %	52,7	34,7
Швейцария	3,01 %	33,1	21,8
Польша	2,85 %	31,4	20,7
Бельгия	2,77 %	30,4	20,1
Швеция	2,76 %	30,4	20,0
Норвегия	2,53 %	27,8	18,3
Австрия	2,24 %	24,7	16,3
Греция	1,96 %	20,5	13,5
Дания	1,76 %	19,4	12,8
Финляндия	1,55 %	17,0	11,2
Чехия	1,15 %	12,7	8,4
Португалия	1,14 %	12,5	8,2
Венгрия	0,78 %	8,6	5,6
Словакия	0,54 %	5,9	3,9
Болгария	0,22 %	2,4	1,6

Обмен валюты : 1 CHF = 0,659 EUR (25.05.2009 г.)

Страны, имеющие статус ассоциированного члена в процессе вступления в ЦЕРН:

• Украина
• Турция
• Хорватия
• Индия
• Литва
• Пакистан

Страны, являющиеся ассоциированными государствами-членами на этапе подготовки к членству:

• Кипр
• Словения

Страны и организации, имеющие статус наблюдателя:

• Европейская комиссия
• Россия — статус приостановлен в марте 2022 года из-за вторжения на Украину
• США
• Япония
• ЮНЕСКО
• ОИЯИ (взаимный статус)

Современность

В настоящее время участниками ЦЕРНа является 23 государства (Австрия, Бельгия, Болгария, Чешская Республика, Дания, Финляндия, Франция, Германия, Греция, Венгрия, Израиль, Италия, Нидерланды, Норвегия, Польша, Португалия, Румыния, Сербия, Словакия, Испания, Швеция, Швейцария и Великобритания), при этом страны-наблюдатели активно участвуют в проектах ЦЕРНа. В 2012 году Россия подала заявку на вступление в ЦЕРН в качестве ассоциированного участника, но отозвала её в 2018 году .

Украина в 2013 году также начала процесс вступления в ЦЕРН в качестве ассоциированного участника . Хорватия стала ассоциированным членом в 2019 году

Государства, не являющиеся членами, с соглашениями о сотрудничестве с CERN, включают Австралию , Азербайджан , Албанию , Алжир , Аргентину , Армению , Бангладеш , Беларусь , Боливию , Бразилию , Вьетнам , Грузию , Египет , Исландию , Иран , Иорданию, Канаду , Китай , Колумбию , Республику Корея , Коста-Рику , Мальту , Марокко , Мексику , Монголию , Новую Зеландию , Перу , Саудовскую Аравию , Северную Македонию , Хорватию , Черногорию , Чили , Эквадор , Эстонию , Южно-Африканскую Республику , Объединённые Арабские Эмираты .

ЦЕРН также имеет научные контакты с Ганой , Ирландией , Катаром , Китайской Республикой , Кубой , Латвией , Ливаном , Мадагаскаром , Малайзией , Мозамбиком , Палестиной , Руандой , Сингапуром , Таиландом , Тунисом , Узбекистаном , Филиппинами , Шри-Ланкой .

В марте 2022 года статус России как страны-наблюдателя приостановлен из-за вторжения на Украину .

Целый год коллаборации ЦЕРНа не публиковали статьи о научных открытиях.

Научные сотрудники из России и Беларуси могут публиковаться в статьях ЦЕРНа, но только без указания их принадлежности к организации с 27 марта 2023 года.

Перспективы

Планируется построить 91 километровый коллайдер , который до 2060 года будет разгонять адроны, а затем до 2091 года электроны и позитроны

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 UA1 и UA2 .
• 1989 : Определение количества сортов нейтрино в экспериментах на ускорителе LEP .
• 1995 : Создание первых атомов антиматерии — атомов антиводорода в эксперименте .
• 2000 : Первые признаки образования кварк-глюонной плазмы .
• 2001 : Открытие прямого нарушения CP-симметрии в эксперименте NA48 .
• 2012 : Открытие новой элементарной частицы бозона Хиггса ( БАК : ATLAS и CMS ).
• 2014 : Открытие новой элементарной частицы тетракварка ( БАК : LHCb ) .
• 2015 : Открытие новой элементарной частицы пентакварка ( БАК : LHCb ) .

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

В 1992 году 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 длительное время был одним из передовых инженерных центров, создававших принципиально новые разработки и стандарты в сфере компьютерных технологий что привело к созданию интернета.

Создание и сопровождение промышленных стандартов в сфере управления оборудованием

Созданный в 1961ом году в рамках ЦЕРН Европейский Комитет по стандартам в ядерной электронике (ESONE) разработал и внедрил такой широко известный стандарт крейтовых систем как КАМАК . Так же он, совместно с американскими исследователями, принял активное участие в разработке предназначенного для замены стандартов NIM и КАМАК стандарта FASTBUS ,

Впоследствии, ESONE сосредоточился на поддержке использования уже существующих стандартов и поддержке и обеспечении их взаимодействия с другими промышленными системами, такими как VMEbus , сменив расшифровку своей аббревиатуры с European Standards On Nuclear Electronics на European Studies On Norms for Electronics .

Всемирная паутина

В стенах ЦЕРН 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 CERN объявил, что Всемирная паутина будет свободной для всех пользователей.

Ещё до создания Всемирной паутины, в начале 1980-х CERN стал пионером в использовании технологии интернета в Европе .

Грид и суперкомпьютерные вычисления

В конце 1990-х годов CERN стал одним из центров развития новой компьютерной сетевой технологии грид . CERN присоединился к разработкам сети GRID, решив, что подобная система, поможет сохранить и оперативно обработать огромные потоки 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 CERN 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.

Иная активность в компьютерной сфере

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

В CERN 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 .

Ускорители

Ускорительный комплекс ЦЕРНа состоит из шести главных ускорителей:

• , . Два линейных ускорителя низкоэнергетических частиц. Используются для инжекции частиц в протонный синхротрон (Proton Synchrotron, PS). Один используется для инжекции протонов , другой — тяжёлых ионов . К 2020 году добавится , который будет разгонять отрицательно заряженные ионы водорода .
• , увеличивает энергию частиц из линейных ускорителей для передачи в PS.
• PS (Proton Synchrotron), 28 ГэВ протонный синхротрон. Запущен в 1959 году .
• Протонный суперсинхротрон (Super Proton Synchrotron; SPS) диаметром кольца 2 км, запущенный в 1971 году , изначально имел энергию 300 ГэВ , но пережил несколько улучшений. 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

Медицинская техника

Инженеры ЦЕРНа в 2015 году представили миниатюрный линейный ускоритель длиной 2 метра, пригодный для применения в медицинской визуализации и рентгенографии .

Коллаборации

Все учёные ,работающие в ЦЕРНе состоят в какой-нибудь коллаборации . На сегодня на БАКе их четыре основных : CMS, LHcb, ATLAS, Alice. Также работают коллаборации: TOTEM, LHCF, Moedal.Коллаборации на других объектах: Медипикс, RD51, NA64, AWAKE. Как правило, коллектив коллаборации направляет статью в научные журналы , для описания открытия. После 24 февраля 2022 публикация статей коллаборации в научных журналах приостановлена.

Большой адронный коллайдер

Основным проектом в данное время является Большой адронный коллайдер (LHC), протон -протонный (также рассчитан на ускорение ) 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 важных, эксперимента — TOTEM и LHCf . TOTEM предназначен для измерения полного сечения и процессов на LHC, а LHCf — для изучения сверхблизких к оси пучка ускорителя частиц и применения этих сведений в физике космических лучей .

Тестовый запуск Большого адронного коллайдера транслировался в прямом эфире европейского информационного телеканала Евроньюс . 10 сентября 2008 года первый пучок успешно преодолел 27-километровое кольцо.

4 июля 2012 года коллаборации ATLAS и CMS объявили о нахождении бозона массой около 125—126 ГэВ, который позже был подтверждён как бозон Хиггса .

Рассматриваются варианты будущей модернизации ускорителя и детекторов .

CLIC

Ведутся исследования по возможности создания электронного линейного коллайдера, после завершения программы LHC , на энергию около 3 ТэВ .

Одним из возможных вариантов является Компактный Линейный Коллайдер ( , Compact LInear Collider), проект которого разрабатывается в ЦЕРНе в тесном сотрудничестве с научными учреждениями 36 стран мира.

Энергоснабжение

Так как потребление электроэнергии в ЦЕРНе очень велико существуют планы соединить ЦЕРН подводным кабелем с солнечными электростанциями на севере Африки.

В поп-культуре

• В начале XXI века новую волну популярности ЦЕРНу принесла книга- бестселлер Дэна Брауна « Ангелы и демоны ». По сюжету книги, в ЦЕРНе был украден большой образец антивещества , при помощи которого злоумышленник задумал взорвать город- государство Ватикан .
• В визуальной новелле Steins;Gate (Врата Штейна) ЦЕРН является жестокой организацией, основная цель которой — захват власти над всем миром, для реализации этой цели они работают над созданием машины времени, основным компонентом которой является БАК (Большой адронный коллайдер). По сюжету данного произведения, в будущем ЦЕРН удалось захватить весь мир и установить правление путём жёсткой диктатуры .
• В ЦЕРН есть свой музыкальный клуб и даже филк -группа Les Horribles Cernettes .
• В сериале « Южный парк » в эпизоде 1306 « » отец Стэна Марша , чтобы помочь ему выиграть гонки, похищает из ЦЕРНа сверхпроводящий магнит . Во время заезда машинка внезапно ускоряется и выходит в космос, и при этом достигает так называемой « варп-скорости ».
• ЦЕРН является одной из главных составляющих сюжетной линии игры дополненной реальности Ingress .

См. также

• Большой адронный коллайдер
• Фермилаб
• Объединённый институт ядерных исследований

Примечания

Ссылки

• — официальный сайт ЦЕРНа (англ.) (фр.)
• Андрей Борисов. (неопр.) . Lenta.ru (11 июня 2014). Дата обращения: 23 апреля 2020.
• (англ.)
• (англ.)