ЦЕРН

ЦЕРН (CERN) — Европейская организация по ядерным исследованиям, крупнейшая в мире лаборатория физики высоких энергий. Также иногда переводится как Европейский Центр ядерных исследований[2]. Аббревиатура CERN произошла от фр. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (Европейский совет по ядерным исследованиям). В русском языке обычно используется аббревиатура ЦЕРН.

Главная площадка ЦЕРН, на переднем плане — Швейцария, на заднем — Франция

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 (Meyrin), т. н. site Meyrin. 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[1]. В настоящее время число стран-членов возросло до 20. Кроме того, некоторые страны и международные организации имеют статус наблюдателя. В ЦЕРНе постоянно работают около 2500 человек, ещё около 8000 физиков и инженеров из 580 университетов и институтов из 85 стран участвуют в международных экспериментах ЦЕРНа и работают там временно.

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  — как пример международного сотрудничества учёных из множества стран мира[3].

 — сказал координатор участия России в проекте ЦЕРН, заместитель директора НИИЯФ МГУ Виктор Саврин[4].

«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»,
Вид внутри здания 40, в котором находятся множество офисов учёных, работающих в коллаборациях CMS и ATLAS

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. 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.

Изначальные страны-участники, подписавшие соглашение в 19531954 годах:

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

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

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[10].

Украина в 2013 году также начала процесс вступления в ЦЕРН в качестве ассоциированного участника[11]. Хорватия стала ассоциированным членом в 2019 году[12]

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

ЦЕРН также имеет научные контакты с Кубой, Ганой, Ирландией, Латвией, Ливаном, Мадагаскаром, Малайзией, Мозамбиком, Палестинской автономией, Филиппинами, Катаром, Руандой, Сингапуром, Шри-Ланкой, Тайванем, Таиландом, Тунисом, Узбекистаном[13].

Несколько крупных открытий было сделано в экспериментах, проведённых в ЦЕРНе. Наиболее важные из них:

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».

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[16]. Так же он, совместно с американскими исследователями, принял активное участие в разработке предназначенного для замены стандартов NIM и КАМАК стандарта FASTBUS[16],[17]

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[16].

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[18].

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 огромный поток 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.

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.

Инженеры ЦЕРНа в 2015 году представили миниатюрный линейный ускоритель длиной 2 метра, пригодный для применения в медицинской визуализации и рентгенографии[19].

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.

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.