Лоуренс Краусс - Таємниці походження всесвіту

Ця проста хронологія приховує неймовірні труднощі, пов’язані з технологічними звитягами, досягнутими в ЦЕРН упродовж п’ятнадцяти років відтоді, як було запропоновано ідею цієї машини. Якщо приземлитися в аеропорту Женеви й озирнутися навколо, побачите тиху сільську місцевість і далекі гори. Без підказки ніхто нізащо не здогадається, що під цією сільською місцевістю розташована найскладніша машина з усіх коли-небудь збудованих людством. Ось кілька характеристик цієї машини, яка перебуває під цим тихим пасторальним краєвидом на глибині, яка подеколи сягає 175 метрів:

1. У тунелі завширшки 3,8 метра на 27 кілометрів розтягнулися два паралельні кругові пучкові канали, що перетинаються в чотирьох точках кола. Уздовж кільця розставлено понад 1600 надпровідних магнітів, більшість із яких важить понад 27 тонн. Тунель настільки довгий, що, дивлячись уздовж нього, практично неможливо побачити його кривизну:

2. 96 тонн надтекучої рідини 4He використовують для того, щоб тримати температуру магнітів на рівні менш ніж двох градусів вище від абсолютного нуля, що холодніше за температуру фонової радіації в глибинах міжзоряного простору. Загалом використовують 120 тонн рідкого гелію, які спершу охолоджують десятьма тисячами тонн рідкого азоту. Довелося зробити приблизно сорок тисяч герметичних трубних з’єднань. Об’єм використовуваного гелію робить LHC найбільшою кріогенною установкою у світі.

3. Вакуум у пучкових каналах має бути розрідженіший за вакуум у відкритому космосі, у якому опиняються астронавти під час виходів із МКС, а його тиск – удесятеро нижчий за атмосферний тиск на Місяці. Найбільший об’єм LHC, у якому досягнуто такого рівня вакууму, налічує дев’ять тисяч кубометрів, що порівнянне з внутрішнім об’ємом великого собору.

4. Протони, що розганяються тунелем в обох напрямках, рухаються зі швидкістю 0,999999991 с , себто лише на три метри за секунду повільніше за швидкість світла. Енергія, яку несе кожен із протонів, що беруть участь у зіткненнях, еквівалентна енергії летючого москіта, проте вона стиснута в радіусі, у мільйон мільйонів разів меншому за довжину тіла москіта.

5. Кожен пучок протонів розбивається по всій довжині кільця на 2808 окремих згустків, у кожному з яких налічується 115 мільярдів протонів і які в точках зіткнень стискаються до приблизно чверті ширини людської волосини, за рахунок чого маємо зіткнення пучків раз на одну двадцятип’ятимільярдну частку секунди та більш ніж 600 мільйонів зіткнень частинок щосекунди.

6. Обчислювальний ґрід, розроблений для обробки даних із LHC, є найбільшим у світі. Об’єм сирих даних, що генерується LHC щосекунди, достатній, щоб заповнити понад тисячу терабайтних жорстких дисків. Перед аналізом цей об’єм треба суттєво зменшити. За результатами 6 мільйонів мільярдів протонно-протонних зіткнень, проаналізованих упродовж лише 2012 року, було оброблено понад двадцять п’ять тисяч терабайтів даних – це більше, ніж кількість інформації у всіх коли-небудь написаних книгах, і для її зберігання знадобився б стос компакт-дисків заввишки майже двадцять кілометрів. Для цього було створено всесвітній обчислювальний ґрід, який охоплює 170 комп’ютерних центрів у 36 країнах. Коли машина працює, щосекунди генерується приблизно сімсот мегабайтів даних.

7. Вимоги до 1600 магнітів щодо створення достатньо інтенсивних для зіткнень пучків еквівалентні вимогам вистрілити назустріч одна одній двома голками з відстані десяти кілометрів із такою точністю, щоб вони зіткнулися точно посередині між позиціями стрільців.

8. Пучки зорієнтовано настільки точно, що необхідно брати до уваги припливні коливання кільця, спричинені гравітацією Місяця в процесі його переміщення над Женевою, унаслідок чого довжина тонелю LHC щодня змінюється на один міліметр.

9. Неймовірно інтенсивні магнітні поля, необхідні для керування протонними пучками, створюють шляхом пропускання через кожен із надпровідних магнітів струму потужністю майже 12 тисяч амперів, що приблизно у 120 разів перевищує струм, що протікає через пересічний сімейний будинок.

10. На створення магнітних котушок LHC пішло 270 тисяч кілометрів жил кабелів, що майже в шість разів перевищує довжину земного екватора. Якщо розгорнути й скласти докупи всі волокна в цих жилах, вони простягнуться від Землі до Сонця й назад більш ніж п’ять разів.