ЦЕРН
Шаблон:Карточка научной организации
Европе́йская организа́ция по я́дерным иссле́дованиям (в других переводах — Европейский <templatestyles src="Шаблон:Comment/styles.css" />{{#if: Правильнее, по французскому наименованию — «совет» | {{#if:
| [[{{{3}}}|центр]]
| центр
}}
| центр }}{{#if: |}} ядерных исследований), ЦЕРН (от фр. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, CERN) — межгосударственная научная организация Европейского союза, крупнейшая по размерам в мире лаборатория физики высоких энергий. Учреждена в 1954 году, штаб-квартира расположена в Мерене у границы Швейцарии и Франции.
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<ref name="автоссылка1" />. 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<ref name="автоссылка2" />, ещё около 13.5 тысяч физиков и инженеров из университетов и институтов 77 стран <ref name="автоссылка3" /> участвуют в международных экспериментах на территории ЦЕРНа.
Годовые взносы стран-участников ЦЕРНа в 2008 году составляют 1075,863 миллиона 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<ref name="UNESCO2013">Шаблон:Cite web</ref>.
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 подписали соглашение о создании временного Совета, тогда и возникло название ЦЕРН.
На третьей сессии временного Совета в октябре 1952 года Женева 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 Шаблон:Columns-list
Участники
Изначально ЦЕРН был учреждён 12 странами, подписавшими соглашение в 1953—1954 годах: Бельгия, Великобритания, Германия, Греция, Дания, Италия, Нидерланды, Норвегия, Швейцария, Швеция, Франция и ЮгославияШаблон:Refn.
К началу 2025 года участниками ЦЕРНа является 24 государства (Австрия, Бельгия, Болгария, Великобритания, Венгрия, Германия, Греция, Дания, Израиль, Испания, Италия, Нидерланды, Норвегия, Польша, Португалия, Румыния, Сербия, Словакия, Финляндия, Франция, Чехия, Швейцария, Швеция и Эстония), при этом страны-наблюдатели активно участвуют в проектах ЦЕРНа<ref>Шаблон:Cite web</ref>.
Бюджет
Бюджет ЦЕРН 2024 года распределён между странами участниками и ассоциированными членами следующим образом<ref>Final Budget of the Organization for the seventieth financial year 2024 Шаблон:Wayback, CERN, Geneva, December 2023.</ref>:
| Государство | присвоение статуса | вклад, млн. CHF | доля | вклад в расчёте на численность населения CHF/чел |
|---|---|---|---|---|
| Основатели | ||||
| Шаблон:BEL | 29 сентября 1954 | 33.39 | 2.79 % | 2.81 |
| Шаблон:GBR | 29 сентября 1954 | 180.83 | 15.09 % | 2.63 |
| Шаблон:GER | 29 сентября 1954 | 253.18 | 21.13 % | 2.99 |
| Шаблон:GRC | 29 сентября 1954 | 11.94 | 1.00 % | 1.15 |
| Шаблон:DNK | 29 сентября 1954 | 22.28 | 1.86 % | 3.72 |
| Шаблон:ITA | 29 сентября 1954 | 118.33 | 9.88 % | 2.01 |
| Шаблон:NLD | 29 сентября 1954 | 56.17 | 4.69 % | 3.12 |
| Шаблон:NOR | 29 сентября 1954 | 26.29 | 2.19 % | 4.71 |
| Шаблон:FRA | 29 сентября 1954 | 160.94 | 13.43 % | 2.35 |
| Шаблон:CHE | 29 сентября 1954 | 44.95 | 1.18% | 4.99 |
| Шаблон:SWE | 29 сентября 1954 | 31.95 | 2.67 % | 3.02 |
| Присоединившиеся | ||||
| Шаблон:AUT | 1 июня 1959 | 26.84 | 2.24 % | 2.92 |
| Шаблон:ESPШаблон:Refn | 1 января 1983 | 84.02 | 7.01 % | 1.72 |
| Шаблон:PRT | 1 января 1986 | 13.25 | 1.11 % | 1.25 |
| Шаблон:FIN | 1 января 1991 | 16.22 | 1.35 % | 2.88 |
| Шаблон:POL | 1 июля 1991 | 37.45 | 3.13 % | 1.00 |
| Шаблон:HUN | 1 июля 1992 | 8.95 | 0.75 % | 0.93 |
| Шаблон:CZE | 1 июля 1993 | 14.19 | 1.18 % | 1.30 |
| Шаблон:SVK | 1 июля 1993 | 6.43 | 0.54 % | 1.19 |
| Шаблон:BUL | 11 июня 1999 | 4.49 | 0.37 % | 0.70 |
| Шаблон:ISR<ref>Шаблон:Cite web</ref> | 6 января 2014 | 26.68 | 2.23 % | 2.67 |
| Шаблон:ROM<ref>Шаблон:Cite web</ref> | 17 июля 2016 | 15.86 | 1.32 % | 0.83 |
| Шаблон:SRB<ref>Шаблон:Cite web</ref> | 24 марта 2019 | 3.38 | 0.28 % | 0.51 |
| Шаблон:EST | 30 августа 2024 | 1.43 | 0.12 % | 1.04 |
| Ассоциированные члены, в очереди на вступление | ||||
| Шаблон:CYP | 1 апреля 2016 | 1.09 | - | 1.19 |
| Шаблон:SLO | 4 июля 2017 | 2.28 | - | 1.07 |
| Ассоциированные члены | ||||
| Шаблон:TUR | 6 мая 2015 | 4.68 | - | 0.05 |
| Шаблон:PAK | 31 июля 2015 | 1.98 | - | 0.01 |
| Шаблон:UKR | 5 октября 2016 | 1.03 | - | 0.03 |
| Шаблон:IND | 16 января 2017 | 17.36 | - | 0.01 |
| Шаблон:LIT | 8 января 2018 | 1.0 | - | 0.35 |
| Шаблон:CRO<ref>Шаблон:Cite web</ref> | 10 октября 2019 | 1.0 | - | 0.26 |
| Шаблон:LAT | 2 августа 2021 | 1.05 | - | 0.57 |
| Шаблон:BRA | 13 марта 2024 | - | - | - |
Страны и организации, имеющие статус наблюдателя:
- Шаблон:Флаг ЕС Европейская комиссия
- Шаблон:USA
- Шаблон:Флагификация
- Шаблон:Флаг ЮНЕСКО ЮНЕСКО
- ОИЯИ (взаимный статус)<ref>Шаблон:Cite web</ref><ref>Шаблон:Cite web</ref>
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<ref>Шаблон:Cite web</ref>.
Отношения России и ЦЕРН
«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 в 2016 году координатор участия России в проекте ЦЕРН, заместитель директора НИИЯФ МГУ Виктор Саврин<ref>Большой адронный коллайдер создавали более 700 российских физиков | РИА Новости Шаблон:Webarchive</ref>.
В 2012 году Россия подала заявку на вступление в ЦЕРН в качестве ассоциированного участника, но отозвала её в 2018 году<ref>Шаблон:Cite web</ref>.
Статус страны-наблюдателя приостановлен в марте 2022 года из-за вторжения на Украину<ref>Шаблон:Cite web</ref>. В декабре 2023 года ЦЕРН объявила о прекращении сотрудничества с Россией с ноября 2024 года, проголосовав за исключение России из списка партнеров ЦЕРН, а также за окончание работы на коллайдере учёных с аффилиацией в российских НИИ и вузах<ref>Шаблон:Cite web</ref><ref>Шаблон:Cite web</ref>. Утратила статус 30 ноября 2024 года<ref>Шаблон:Cite web</ref>
Ускорительный комплекс
Действующие ускорители
Ускорительный комплекс ЦЕРНа состоит из большой цепи линейных и циклических ускорителей, питающих Большой адронный коллайдер, а также нескольких независимых экспериментальных установок, получающих первичные пучки от промежуточных звеньев цепи комплекса БАК, либо имеющих свои собственные источники пучков.
- Большой адронный коллайдер (LHC, Large Hadron Collider)Шаблон:Переход
- Протонный суперсинхротрон<ref name="tto1" /> (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.
- Протонный синхротрон (PS)<ref name="tto1" />, 28 ГэВ протонный синхротрон. Запущен в 1959 году<ref name="tto1" />.
- Бустер Протонного синхротрона<ref name="tto1" />, увеличивает энергию частиц для последующего перепуска в Протонный синхротрон (PS)<ref name="hanke2013">Шаблон:Статья</ref>.
- Linac4 — первичный ускоритель отрицательно заряженных ионов водорода до энергии 160 МэВ. Пучок из Linac4 инжектируется в четырёхколечный накопитель Бустер Протонного синхротрона (PSB) методом перезарядной инжекции, с обдиркой обоих электронов, что позволяет накапливать в бустере более интенсивный пучок. Linac4 заменил собой протонный линейный ускоритель Linac2<ref>Шаблон:Cite web</ref><ref>LHC Run 3: the final countdown, CERN Courier, 18 February 2022.</ref>.
- Шаблон:Нп5 (Low Energy Ion Ring) — накопительное кольцо и ускоритель-синхротрон для накопления, охлаждения и ускорения пучков тяжёлых ионов до энергии 72 МэВ/н. Работает с 2005 года, заменив собой предшественника, накопитель LEAR. Кольцо оборудовано установкой электронного охлаждения, позволяющего производить накопление пучка высокой интенсивности. Из LEIR пучок перепускается в Протонный синхротрон (PS)<ref>Шаблон:Статья</ref>.
- Linac3<ref name="tto1" /> — линейный ускоритель пучков ионов низкой энергии, работает с 1994 года. Используется для первичного ускорения и инжекции в накопительное кольцо LEIR<ref>CERN: Linear accelerator 3.</ref>.
- Бустер Протонного синхротрона<ref name="tto1" />, увеличивает энергию частиц для последующего перепуска в Протонный синхротрон (PS)<ref name="hanke2013">Шаблон:Статья</ref>.
- Протонный синхротрон (PS)<ref name="tto1" />, 28 ГэВ протонный синхротрон. Запущен в 1959 году<ref name="tto1" />.
- Протонный суперсинхротрон<ref name="tto1" /> (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.
- ELENA — накопительное кольцо для замедления и охлаждения антипротонов. Пучок в кольцо инжектируется из накопителя AD (Antiproton Decelerator).
- AD — накопитель-синхротрон для захвата, накопления, охлаждения и замедления антипротонов. Пучок захватывается в кольцо, полученный на конверсионной мишени, куда сбрасывается первичный пучок из Протонного синхротрона (PS).
- AWAKE — экспериментальная установка по ускорению электронов в плазме, с помощью первичного пучка протонов, выпущенных из SPS.
- Шаблон:Нп5 (CERN Linear Electron Accelerator for Research) — установка для экспериментов по ускорению пучков электронов для нужд будущих проектов (TLEP, CLIC, FCCee).
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.
Перспективные проекты
- FCC (Future Circular Collider) — Планируется построить 91 километровый коллайдер, который до 2060 года будет разгонять адроны, а затем до 2091 года электроны и позитроны<ref>Шаблон:Cite web</ref>.
- Шаблон:Нп5 — 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.
Остановленные ускорители
- LEP (Большой электрон-позитронный коллайдер) — коллайдер на энергию до 104.5 ГэВ в пучке, работавший в 1990-2000 годах в том же тоннеле, где позже был собран БАК.
Научные достижения лаборатории
Шаблон:Обновить Несколько крупных открытий было сделано в экспериментах, проведённых в ЦЕРНе. Наиболее важные из них:
- 1973: Открытие нейтральных токов с помощью пузырьковой камеры Гаргамель<ref name="tto1" />.
- 1983: Открытие W- и Z-бозонов<ref name="tto1" /> в экспериментах UA1 и UA2.
- 1989: Определение количества сортов нейтрино в экспериментах на ускорителе LEP.
- 1995: Создание первых атомов антиматерии — атомов антиводорода в эксперименте Шаблон:Iw.
- 2000: Первые признаки образования кварк-глюонной плазмы<ref name="tto1" />.
- 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)<ref>Эксперимент LHCb окончательно доказал реальность экзотического мезона Z(4430) Шаблон:Webarchive</ref>.
- 2015: Открытие новой элементарной частицы пентакварка (БАК: LHCb)<ref>В ЦЕРНе открыли предсказанный российскими физиками пентакварк Шаблон:Webarchive</ref>.
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 1961 году в рамках ЦЕРН Европейский Комитет по стандартам в ядерной электронике (ESONE) разработал и внедрил такой широко известный стандарт крейтовых систем как КАМАК<ref name=ESONE/>. Так же он, совместно с американскими исследователями, принял активное участие в разработке предназначенного для замены стандартов NIM и КАМАК стандарта FASTBUS<ref name=ESONE/>,<ref>Шаблон:Cite web</ref>
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<ref name=ESONE/>.
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<ref>Шаблон:Cite web</ref>.
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.
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<ref>CERN MusiClub Шаблон:Webarchive</ref> и даже филк-группа Les Horribles Cernettes<ref>Welcome to Adobe GoLive 6. Шаблон:Webarchive</ref>.
- В шестом эпизоде тринадцатого сезона сериала «Южный парк» Рэнди Марш, похищает с Большого адронного коллайдера сверхпроводящий магнит, чтобы помочь сыну выиграть гонки. 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
Примечания
Ссылки
- Статьи, использующие шаблон комментария с ссылками
- Страницы с неработающими файловыми ссылками
- Физика элементарных частиц
- Экспериментальная физика
- Научные институты Франции
- Научные институты Швейцарии
- Международные научные институты
- Центры ядерных исследований
- Ускорительные центры
- CERN
- Награждённые Золотой медалью Нильса Бора ЮНЕСКО
- Награждённые организации
- Научные организации Европы
- Наука в Европейском союзе