БАК: Будет Аннигиляционная Катастрофа?

Представляет ли строящийся в ЦЕРНе Большой адронный коллайдер угрозу для жизни на Земле?

Распад гипотетической частицы - бозона Хиггса - в Большом адронном коллайдере. Рисунок с сайта cern.ch.

Новости об успешном продвижении строительства Большого адронного коллайдера (БАКа), опубликованные недавно в рубрике "Прогресс", вызвали в редакции "Ленты.ру" неожиданный спор: а не может ли быть так, что все эти исследования антивещества и других опасных материй до добра не доведут? Предположив, что и у читателей могли возникнуть подобные вопросы, мы обратились к отчету специальной комиссии, посвященному именно оценке безопасности проекта, и к популярной статье, которую Европейский центр ядерных исследований (ЦЕРН) опубликовал после выхода книги Дэна Брауна "Ангелы и демоны".

Страх, как известно, обладает некоторой притягательной силой. Бояться чего-то загадочного и непонятного - вдвойне притягательно, поэтому разговоры об опасности, которая таится в науке, никогда не умолкнут. Впрочем, их совершенно нельзя считать беспочвенными: двадцатый век дал достаточно убедительных подтверждений тому, как безобидные научные исследования могут привести к созданию мощнейшего оружия или страшным техногенным катастрофам.

Первые ускорители частиц (циклотроны) были построены более семидесяти лет назад. С тех пор они постоянно совершенствовались, достигались все более и более высокие энергии. Строя ускорители, физики надеются получить, в частности, новые, неожиданные, непредсказанные результаты - и в последние годы перед введением в строй новых ускорителей встает вопрос: если мы не знаем, чего ждем, не может ли эта неизвестность оказаться опасной?

На самом деле абсолютные цифры здесь обманчивы: 14 тераэлектронвольт - это очень мало, во много раз меньше джоуля. Важно то, что в БАКе достигается огромная "концентрация" энергии на микроскопических участках пространства.

Первая серьезная оценка безопасности ускорителя была проведена перед запуском Релятивистского коллайдера тяжелых ионов (RHIC) в Брукхэвенской национальной лаборатории США в 1999 году. Никакой угрозы не нашли. Однако в БАКе тяжелым ионам будет придаваться еще большая энергия - до 14 тераэлектронвольт (для сравнения: средняя энергия условной молекулы воздуха при комнатной температуре меньше в 560 триллионов раз), а спектр экспериментов еще шире. Поэтому в начале двадцать первого века руководство ЦЕРНа поручило специальной комиссии в составе шести ученых из Великобритании, Германии, Дании, Франции и Швейцарии проанализировать все вообразимые опасности, которые может представлять новый ускоритель. В 2003 году отчет комиссии был опубликован.

Широкой общественности удовольствие испытывать страх перед возможностями ЦЕРНа доставил писатель Дэн Браун. В его романе "Ангелы и демоны", вышедшем в свет в 2000 году, группа злоумышленников похищает из ЦЕРНа некоторое количество антивещества и намеревается с его помощью взорвать Ватикан. В связи с огромной популярностью книги ЦЕРН счел необходимым опубликовать прекрасную популярную статью о том, насколько роман правдоподобен с научной точки зрения.

В отчете комиссия рассматривает опасности трех основных типов: отрицательно заряженные страпельки (фрагменты странной материи), черные дыры и магнитные монополи. В популярной статье рассказывается главным образом об антивеществе (и о ЦЕРНе вообще).

Кварки - фундаментальные элементарные частицы, из которых состоят адроны (в частности, протоны и нейтроны). Известно шесть типов кварков: нижний, верхний, странный, очарованный, прелестный, истинный.

Страпельки ("странные капельки", англ. strangelets) - гипотетические объекты, состоящие из странной материи - условно говоря, свободных кварков (верхних, нижних и странных), не объединенных в адроны. Предполагается, например, что из нее состоят некоторые нейтронные звезды, однако их обычно страпельками не называют, сохраняя это слово для небольших объектов.

По одной из гипотез (внимание: по одной из гипотез!), попадание отрицательно заряженной страпельки на Землю может привести к тому, что вся планета превратится в странную материю: сталкиваясь с ядром какого-нибудь атома, страпелька вызывает его превращение в странную материю, которое сопровождается выделением энергии и разлетанием во все стороны страпелек - получается цепная реакция.

Авторы отчета отмечают, что существование страпелек пока не доказано. Даже если предположить, что они существуют, то, по современным теориям, в БАКе не будет условий для их возникновения - а даже если возникновение все-таки произойдет, страпелька не сможет просуществовать сколь-нибудь значительное время и распадется прежде, чем начнется "опасная" цепная реакция. Наконец, принимая самые невыгодные для себя предположения, что страпельки могут возникнуть и оказаться сравнительно устойчивыми, авторы доказывают, что опасности они представлять не будут - в частности, потому, что заряд их с большой степенью вероятности окажется не отрицательным, а положительным (то есть они будут отталкиваться от положительно заряженных ядер, а не притягиваться к ним).

Теоретически представимо возникновение в коллайдере гравитационного феномена - черной дыры, очень маленькой, но от того не менее опасной. Авторы отчета, однако, доказывают, что возникновение устойчивой черной дыры невозможно. Даже если дыра образуется, она не сможет аккрецировать (поглощать) материю, а к тому же благодаря излучению Хокинга испарится прежде, чем начнет представлять угрозу.

Магнитный монополь - еще один гипотетический объект, который можно описать примерно как полюс магнита, существующий отдельно от другого полюса магнита. Ни одного монополя пока не обнаружено - как ни дели любой магнит на части, он все равно имеет два полюса и остается диполем. Тем не менее, его существование теория не исключает, а одна из гипотез предполагает, что присутствие магнитных монополей может ускорить распад протона - тоже теоретическое и никогда не наблюдавшееся явление (протон предположительно имеет период полураспада порядка 1036 лет, что гораздо больше возраста Вселенной).

Авторы отчета доказывают, что даже если магнитный монополь на такое способен, даже если он возникнет в коллайдере и окажется устойчив, то он неизбежно скоро покинет Землю. До покидания он успеет уничтожить, по самым пессимистичным оценкам, 1018 протонов, что ничтожно мало.

Еще одним важным универсальным аргументом авторов отчета, которые, как читатель наверняка давно понял, пришли к выводу, что эксперименты ЦЕРНа безопасны, является уже само существование Земли. Наша планета постоянно подвергается воздействию космических лучей, энергии которых не уступают церновским (а то и превосходят их), - и до сих пор не уничтожена ни страпельками, ни черной дырой, ни магнитным монополем, ни чем-либо еще.

Что же касается антивещества, то все еще проще. В ЦЕРНе (и не только там) его действительно умеют производить и постоянно производят. Столкновение частиц с античастицами действительно приводит к аннигиляции, при которой часть материи может переходить в энергию (соотношение энергии и материи описывается формулой E=mc2). Однако те количества антивещества, которые возможно произвести на Земле, не представляют никакой угрозы: их не хватило бы даже на самую маленькую бомбу, тем более что хранить и накапливать антивещество по понятным причинам исключительно трудно (а некоторые его виды - вообще невозможно).

Так что, скорее всего (хотя, конечно, мы не можем быть полностью уверены), в 2008 году, когда БАК будет запущен на полную мощность, на границе Франции и Швейцарии глобальных катаклизмов не произойдет.

Обсудить
С братским приветом
В убийстве Ким Чен Нама официально обвинили Пхеньян
Real estate magnate Donald Trump waves as he leaves a Greater Nashua Chamber of Commerce business expo at the Radisson Hotel in Nashua, New Hampshire, May 11, 2011. Trump suggested Wednesday it's not much fun flirting with the idea of running for president in the face of relentless attacks and ridicule. REUTERS/Don Himsel/Pool (UNITED STATES - Tags: POLITICS)Прощание с иллюзией
Почему Трамп не мог оправдать надежд на нормализацию отношений с Россией
TEHRAN, Nov. 19, 2015 (Xinhua) -- Iranian engineers work at the South Pars gas field at the southern Iranian port of Assalouyeh, Iran, Nov. 19, 2015. The South Pars/North Dome field is a natural gas condensate field located in the Persian Gulf. The South Pars or North Dome field is a natural gas condensate field located in the Persian Gulf. It is one of the world's largest gas fields, shared between Iran and Qatar. (Xinhua/Ahmad Halabisaz) (Credit Image: Global Look Press via ZUMA Press)
Photographer: © Ahmad HalabisazПризрачная угроза
Сможет ли иранский газ бросить вызов интересам России?
Желтую расу — в лагеря
Жизнь японцев, интернированных в США во время войны
Фантастическая четверка
Люди со сверхъестественными способностями помогут ученым победить болезни
Мимимиметр сломался
Азиатский бум на умилительных собак пришел в Instagram
«Местные со мной два года не здоровались»
История программистки из Москвы, переехавшей в итальянские Альпы
Я не знаю, как она это делает
Личный опыт: быть фитнес-звездой Instagram и многодетной матерью одновременно
Тест: автомобиль на льду. Газ в пол или выпрыгиваем?
Хитрый тест на знание базовых правил управления автомобилем на льду
Внедорожники для асфальта
Внедорожники, которые беспомощны на бездорожье, но круты во всем остальном
Отпилите мне раму
Первый тест-драйв LR Discovery нового поколения – без рамы, но с пневмой
Бронированные машины для VIP-персон
ЗиЛ, «Гелик», «Комбат» и еще девять самых защищенных автомобилей в мире
Бог простит
В церкви нашли квартиру с красной мебелью и портретами в стиле поп-арт
Дворянское гнездо
Один из самых шикарных в мире домов нашли в диком лесу
«Пусть меня захоронят в отравленную, но родную землю»
Почему люди отказываются покидать чернобыльскую зону: реальные истории
Поставили баком
Англичане сделали идеальный дом из резервуара для воды