ЦЕРН

ЦЕРН () — 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  — 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 () 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 (странами-участниками). 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. :en:List of Directors General of CERN

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

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Изменения после 1954 года:

  присоединилась в 1959 году
  покинула организацию в 1961 году
  присоединилась в 1961, затем покинула в 1969 году и снова присоединилась в 1983 году
  присоединилась в 1985 году
  присоединилась в 1991 году
  присоединилась в 1991 году
  присоединилась в 1992 году
  присоединилась в 1993 году
  присоединилась в 1993 году
  присоединилась в 1999 году
  присоединился в 2013 году (принят официально 14.01.2014)
  присоединилась в 2016 году
  присоединилась в 2019 году

Бюджет 2009 года 

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

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

 
 
 
 
 
 

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

 
 

Страны и организации, имеющие статус наблюдателя:

  Европейская комиссия
  — статус приостановлен в марте 2022 года из-за вторжения на Украину
 
 
  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:
 Linac2, Linac3. 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 Linac4, который будет разгонять отрицательно заряженные ионы водорода.
 PS Booster, 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 тяжёлых ионов) 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 упругих и дифракционных 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 (CLIC, 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 «Сосновое дерби» 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 

 
 
 Журнал «CERN Courier»
 Первый в мире веб-сайт (архив)

Физика элементарных частиц
Экспериментальная физика
Научные институты Франции
Научные институты Швейцарии
Международные научные институты
Центры ядерных исследований
Ускорительные центры
 
Награждённые Золотой медалью Нильса Бора ЮНЕСКО
Награждённые организации
Организации Европы