Помоги проекту - поделись книгой:
Феномен: Безопасные связи
Для многих живых существ способность продуцировать клейкие вещества является жизненно важной необходимостью. Способов использования природного клея не счесть. Некоторым он нужен, чтобы совершать головокружительные движения по отвесным стенам, кто-то не может обойтись без него на охоте, а для иных он – незаменимый строительный материал. Будь то липкий язык хамелеона, вязкий пчелиный прополис, тончайшая нить шелкопряда или «желудочный сок» росянки – в самых разных случаях природа изящно решила многочисленные проблемы за счет специально подобранного состава клея.
Среди тех, кто самым активным образом использует природный клей, – пауки. Их ловчие сети состоят в основном из фиброина – белка, выделяемого паутинными бородавками. Это сиропообразное вязкое вещество затвердевает на воздухе, превращаясь в прочную и нерастворимую в воде нить. Липкая паутина – прекрасное охотничье приспособление. Однако «паутинный» клей должен не только надежно удерживать добычу, но и не превратиться в ловушку для самого паука. Решение этой проблемы лежит на молекулярном уровне. Клей содержат лишь шелковинки, образующие спиральную нить паутины. Паук может безнаказанно бегать по радиальным нитям. Такая избирательная липкость паутины достигается за счет использования пауком различных типов паутинных желез, продуцирующих специальные виды нитей.
Паутину производят особые железы, расположенные в брюшной полости паука. Внутри желез шелк нитей содержится в жидкокристаллической форме, но, просачиваясь сквозь фильеры, жидкость превращается в прочный протеин фиброин. Липкие нити – основной материал, используемый при изготовлении паутины. Другие, не липкие виды шелка могут использоваться для радиальных паутинок, обматывания добычи или в качестве коконов.
Легко передвигаться по ловчей сети помогает пауку удивительное устройство его лап, которое представляет собой шедевр конструкторской мысли. На каждой паучьей ноге есть по два коготка, используемых при ходьбе, а между ними расположен третий, с четырьмя волосками и гребенчатыми зубцами по бокам. Когда надо схватиться за паутину, волоски откидываются назад и третий коготок захватывает шелковую нить. Сдвинув волоски вперед, паук может выпустить нить, независимо от того, липкая она или нет.
Клей собственного производства позволяет многим насекомым проявлять чудеса акробатики. Мухи и долгоносики способны с необычайной легкостью удерживаться на совершенно отвесных поверхностях и даже ходить «вверх ногами». Лапки этих насекомых снабжены щетиной, а заодно и когтями, которые очень удобны для передвижения по шершавой поверхности.
Долгоносик – насекомое-вредитель древесных и травянистых растений, таких как рододендроны и клубника. Все взрослые особи – самки. Они размножаются партеногенезом (бесполое размножение).
Каждый волосок на ноге мухи внутри пустой и заканчивается острием, как соломинка для коктейля, срезанная наискосок. Через эти волоски муха выделяет маслянистую жидкость, которая помогает им прилипать к поверхностям. Поскольку это очень слабая склейка, мухе, чтобы двинуть лапкой, достаточно просто поднять волоски. В контакте со стеной останутся только их заостренные кончики, что позволяет при необходимости немедленно оторваться от поверхности.
Способность слизней и улиток ползать по листьям и мокрым камням вниз головой не может не удивлять. Между тем подобные феноменальные качества эти моллюски приобрели, решив проблему контакта с гладкими и скользкими поверхностями за счет липкой слизи, выделяемой железами, расположенными на подошве ноги. Кроме того, поверхность подошвы покрыта мельчайшими волосками. Они приводятся в движение силой мускулов, когда моллюск ползет по болоту из слизи собственного производства. Слизни и улитки продуцируют так называемый полисахаридный клей. Его главное свойство – необыкновенная «липучесть». Оторвать улитку от камня довольно сложно, трудно и отмыть руки, запачканные ее слизью. Тем не менее сами эти создания легко скользят, контролируя при помощи мышц степень контакта волосков с поверхностью камня.
Иногда животным требуются гораздо более надежные соединения – бабочки, например, приклеивают к листьям растений яйца, некоторые виды стрижей строят гнезда из застывающих подъязычных выделений слюнных желез, осетровые крепят икру на придонных камнях. В подобных случаях применяются вещества, способные твердеть, создавая при этом прочное сцепление.
Феноменальных результатов в умении пользоваться клеящими составами добились улитки. Эти предусмотрительные хозяйки на зиму или в периоды засухи снабжают раковины своеобразной «дверью», которую сама улитка возводит из клейкого твердеющего протеина, содержащего известь. Отгородившись от внешнего мира достаточно твердой преградой, улитка пережидает неблагоприятные времена в раковине. Когда ситуация меняется, она попросту съедает ее и перестает жить затворницей.
Пожалуй, умением создавать наиболее прочные соединения природа наделила морских животных. Тут они – бесспорные лидеры. И это неудивительно. Ведь клеящие вещества, которыми пользуются такие обитатели моря, как, например, рачки и мидии, должны застыть под водой, а потому их химический состав довольно сложен – в него входят несколько различных протеинов, отталкивающих воду и взаимодействующих в создании одного из самых сильных природных клеев. Мидии прикрепляются к подводным предметам при помощи биссуса – продукта особой железы, который по мере выделения очень быстро твердеет, образуя прочные шелковистые нити, обеспечивающие моллюску надежное сцепление с субстратом.
Досье: Элементарная вселенная
Идею организации в Европе объединенного института ядерных исследований впервые озвучил французский ученый Луи де Бройль в 1949 году на Европейской конференции по культуре, проходившей в Лозанне. Вот фрагмент его речи: «…Наше внимание сосредоточено на создании новой международной организации для проведения научно-исследовательских работ, выходящих за рамки национальных программ… Эта организация могла бы взять на себя решение таких задач, объем и сущность которых не под силу какому-либо одному национальному институту… Это начинание оправдает затраченные усилия… укрепит связи между учеными разных стран, расширит сотрудничество, упростит распространение результатов научных работ и информации в целом. Кроме того, создание научного центра явится символом объединения интеллектуальных сил Европы».
Спустя год на Генеральной конференции ЮНЕСКО Пьер Оже и Эдоардо Амальди при поддержке Изидора Раби убедили европейские государства приступить к работе. В результате Европейская организация по ядерным исследованиям (Conseil Europeen de la Recherche Nucleaire) появилась на свет уже в 1952 году. Но официальной датой ее создания считается 29 сентября 1954 года, когда все 12 стран-участниц ратифицировали договор. Сегодня их количество возросло до 20. Есть страны, такие как Россия, Китай, США и Япония, которые не являются членами ЦЕРН, хотя научные институты и промышленность этих стран принимают активное участие в создании ускорителей и детекторов, а также в проведении экспериментов и анализе полученных данных.
Руководящий совет организации состоит из представителей стран-участниц, по два – от каждой: один представляет правительство, другой – научное сообщество. Таким образом, совет имеет возможность соотносить пожелания ученых с финансовыми возможностями государств.
ЦЕРН размещается по обе стороны французско-швейцарской границы у подножия горного массива Юра, геологические и сейсмические условия которого являются наиболее подходящими для постройки столь огромных и точных сооружений, как ускорители элементарных частиц. Кроме того, расположение международной организации на территории двух стран как нельзя более соответствует демократическому духу ЦЕРН: открытости, сотрудничеству и солидарности в распространении знаний. В отличие от многих подобных национальных и интернациональных организаций как в России, так и в других странах эту ядерную «лабораторию» можно посетить с экскурсией без бюрократической волокиты и особых разрешений.
Сотрудничество ЦЕРН с Россией началось в 1960-х годах, когда европейские физики приехали под Серпухов, в поселок Протвино, чтобы принять участие в исследованиях на самом мощном (76GeV) по тем временам ускорителе. Холодная война 1950-х годов не располагала к доверию на международной арене. Но ученые – не политики: взаимный интерес к физике и желание понять друг друга помогли найти общий язык, завязалось не только тесное сотрудничество, но и крепкая дружба между учеными и даже их семьями. А когда в 1974 году в ЦЕРН построили ускоритель SPS мощностью 400 GeV, российские физики из многих научно-исследовательских институтов приняли участие в 20 проводимых на нем экспериментах. Часть этой программы продолжается и сегодня. В целом же сотрудничество с Россией, длящееся уже почти 40 лет, особенно окрепло за последние годы, когда руководство ЦЕРН приняло решение о строительстве нового сверхмощного ускорителя LHC.
Предназначение ЦЕРН – чистая наука, исследование фундаментальных вопросов Природы. Что такое вещество? Откуда оно появилось? Как оно объединяется в сложные объекты, такие как звезды, планеты и живые существа? Еще одна важная задача ЦЕРН – развитие технологий будущего: от материаловедения и электроснабжения до информатики и глобальных распределенных вычислений.
Сегодня микромир парадоксальным образом встретился с макромиром: свойства элементарных частиц стали определять судьбы Вселенной. Те эксперименты, которые планируются на Большом Адронном Коллайдере (LHC), должны вплотную приблизить нас к первым мгновениям жизни Вселенной. Ученые предполагают, что после Большого взрыва, породившего нашу Вселенную, стабильная материя, из которой все мы состоим, возникала не сразу, и некоторое время мир представлял собой некий конгломерат основных строительных кирпичиков – действительно элементарных частиц: электронов, мюонов, кварков, глюонов, нейтрино и гамма-квантов.
В глубинах Вселенной астрономы с интересом ищут отголоски тех далеких времен. И вот совсем скоро, в 2007 году, ученые-физики планируют воспроизвести в ядерной лаборатории те далекие первозданные условия, когда еще не было протонов и нейтронов, а существовала сплошная кварк-глюонная плазма. Иными словами, исследователи надеются увидеть мир элементарных частиц в том виде, каковым он был всего через доли микросекунд после Большого взрыва.
Интерес теоретиков к ускорителю LHC крайне велик. Уже более 30 лет в научном мире выстраиваются теории, объясняющие наличие массы у элементарных частиц. Одна из них предполагает существование бозона Хиггса. Эту элементарную частицу называют еще божественной, поскольку, возможно, именно благодаря хиггсовским полям наш мир приобретает массу и способность двигаться по инерции в нужном направлении. Но экспериментально существование бозона пока подтвердить не удалось: все надежды – на ускоритель LHC.
Процессы, происходящие при столкновении элементарных частиц на ускорителях, поразительны: кинетическая энергия там преобразуется в массу! Разогнанные до предельных – почти световых – скоростей частицы, врезаясь друг в друга, рождают целый каскад новых частиц, в том числе и таких, которые имеют массу в тысячи раз больше, чем изначально сталкивающиеся. В нашем мире это можно было бы представить как появление десятков ядер для Царь-пушки при лобовом столкновении двух бильярдных шаров… Микромир устроен совершенно иначе. В нем энергия легко переходит в массу и, наоборот, – масса превращается в энергию. Именно за этими процессами наблюдают сегодня ученые-физики, сталкивая между собой электроны, позитроны, протоны, антипротоны и ядра тяжелых атомов. Сейчас трудно предугадать, во что воплотятся через 50 лет те открытия, которые произойдут в ближайшие десятилетия, но если открытий не делать, то не будет и воплощений…
Быстро привыкая к удобствам: плоским экранам, компактным СВЧ-печам, компьютерным навигаторам в автомобилях и так далее, мы часто даже не задумываемся над тем, что все это стало реальным благодаря физике. Точнее, благодаря открытию электрона – частицы, отвечающей за абсолютное большинство протекающих вокруг нас электрических процессов. Это открытие полностью изменило нашу жизнь, и еще очень долго именно электромагнитные процессы будут определять наши успехи, достижения и неудачи в освоении окружающего мира. В целом же вся современная техника основана на достижениях, сделанных в областях физики и химии еще в первой половине XX века. Так, без разработки полупроводниковых приборов не было бы и современных компьютеров, и Всемирной сети Интернет. Именно в тот период человечество шагнуло в эру освоения электричества как универсального источника энергии, как носителя и средства обработки информации.
Что же касается ускорителей, то на первый взгляд эксперименты на них кажутся очень далекими от задач народного хозяйства. Но это далеко не так! Ускорители «притягивают» к себе самых умных и активных представителей человечества, а те, в свою очередь, выдают «на-гора» полезнейшие разработки, начиная от рентгеновского аппарата и кончая новой компьютерной системой GRID. Эта система в скором времени станет незаменимой при обработке огромного потока информации, которая начнется с запуском ускорителя LHC.
В нашей жизни есть и другие ускорители, компактность которых не мешает им также «притягивать к себе». Это, конечно же, телевизоры. Совсем недавно каждый из них обязательно имел электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) – простейший линейный ускоритель электронов, который, кстати, содержит практически все принципиальные узлы ускорителя. А именно – катод, испускающий заряженные частицы; электроды, модулирующие и ускоряющие частицы; систему фокусировки луча; магниты, отклоняющие поток частиц; вакуум, не препятствующий полету частиц, и люминофор, делающий видимым поток электронов (аналог системы датчиков, регистрирующих частицы).
На самом деле ускорителей вокруг нас гораздо больше – это все электровакуумные приборы, начиная от диодов и триодов и кончая магнетронами, работающими в СВЧ-печах и радиолокаторах. Стоит отметить, что и привычная флюорография родилась как побочный продукт изучения процесса ускорения и резкого торможения электронов в катодной трубке. Оказалось, что, резко тормозя, заряженные частицы излучают жесткое электромагнитное излучение – Х-лучи, как назвал их первооткрыватель В.К. Рентген в ноябре 1895 года.
Обыкновенный портативный дозиметр, позволяющий спокойно гулять по загрязненной нашими общими усилиями Земле, – это тоже изделие ядерной физики, и входящий в его состав счетчик Гейгера-Мюллера в некотором смысле – тоже ускоритель электронов. Способность рентгеновских и гамма-лучей убивать все живое сегодня активно применяют для того, чтобы стерилизовать продукты и обеззараживать медицинские изделия. Такая холодная дезинфекция часто бывает гораздо эффективнее горячей и требует меньше времени и энергии.
Упомянутые выше Х-лучи стали причиной еще одного важного начинания. Именно за их открытие в 1901 году Вильгельму Конраду Рентгену была присуждена первая в мире Нобелевская премия по физике. При награждении отмечалась «важность этого открытия для практической хирургии… и лучевой терапии…». Таким образом, ядерная физика и ускорительная техника с самых первых дней стали верой и правдой служить людям. Эти два направления из области физики элементарных частиц – наблюдение скрытых от глаз процессов и явлений и воздействие на живую и неживую природу с помощью специальных «лучей» – и сегодня являются самыми перспективными и востребованными.
Современные компьютерные томографы, позволяющие заглянуть внутрь человеческого организма и понять, что там неправильно функционирует, – это детище ядерной физики, научившейся не только формировать узкие сканирующие пучки и регистрировать интенсивность невидимого излучения, но и восстанавливать картину поглощения рентгеновских лучей, то есть строение внутренних органов человека.
Сегодня в руках медиков и биологов находятся уникальные диагностические инструменты: ядерно-магнитный резонанс (ЯМР), спиральная компьютерная томография (КТ), однофотонная томография (ОФЭКТ) и позитронная эмиссионная томография (ПЭТ). Все эти технологии стали результатом работ по прикладной физике, улучшению детекторов излучения и введению компьютерной обработки данных. Диагностика стала коллективным делом, и медики работают совместно с физиками, инженерами и программистами, получая отчетливые изображения того, что происходит внутри человека, и определяя in vivo, без хирургического вмешательства, структуру и функции организма. Как известно, физики с медиками очень скоро обнаружили, что проникающая радиация не только позволяет заглянуть внутрь живого организма, но и при определенных условиях нарушает нормальную работу этого самого организма, вызывая разнообразные проявления лучевой болезни. Поняв, что радиация совсем даже не безвредна, ученые быстро нашли применение и этому ее свойству, используя его для лечения злокачественных новообразований.
Первый циклотронный ускоритель, построенный в Беркли Эрнестом Орландом Лоуренсом в 1932 году, с самого начала применялся не только для изучения микромира, но и для производства изотопов и нейтронных пучков. Мать Лоуренса стала первой пациенткой с онкологическим заболеванием, которую вылечили с помощью нейтронов, полученных на циклотроне, и произошло это в 1938 году.
Сегодня для такого рода терапии используют уже синхроциклотроны и ударяют по злокачественным клеткам не только протонами и нейтронами, но и тяжелыми ионами. Облучение ионами углерода и кислорода оказалось наиболее щадящим для здоровых тканей, окружающих раковую опухоль, и поэтому более эффективным, чем обычный рентген. Вот почему онкологи в самых разных странах сразу стали практиковать этот способ лечения. На сегодняшний момент только в России облучение с помощью ускорителей заряженных частиц прошли десятки тысяч пациентов.
Известно, что гоночный автомобиль разгоняется до 100 км/ч всего за 3 секунды, а за 10 – достигает скорости 300 км/ч. Однако дальше процесс ускорения существенно замедляется: даже машины «Формулы-1» не могут достичь 400 км/ч. В микромире – другие законы: в ускорителях скорости элементарных частиц практически равны скорости света (более миллиарда километров в час). Здесь идет борьба за приближение к той самой скорости, быстрее которой в нашей Вселенной не может двигаться ни одно материальное тело. Выглядит это так: уже в самом начале разгона частицы набирают скорость, близкую к скорости света, и дальше носятся по кругу с практически неизменной скоростью, увеличивая свою массу и накапливая энергию, которая при столкновении пойдет на рождение новых частиц.
Почему современные ускорители имеют невероятно большие размеры? Ответ прост: ускоряющий импульс частицы должны получать многократно, постоянно прибавляя при этом к своей кинетической энергии по нескольку мегаэлектрон-вольт. Далее, чтобы в процессе такого ускорения частицы не улетели на Луну, их отклоняют с помощью магнитного поля, и они, соответственно, как по команде, вращаются по кругу. Максимально достижимая величина магнитного поля определяет радиус ускорительного кольца, необходимого для получения нужных энергий.
Есть, правда, и еще одно обстоятельство, не позволяющее делать мощные ускорители маленькими – синхротронное излучение. Двигаясь по кругу, заряженные частицы излучают. Принцип таков: чем меньше радиус орбиты и чем ближе скорость частиц к скорости света, тем излучение сильнее. Иначе говоря, мы их ускоряем, а они тормозятся, в результате чего получается максимум рентгеновского излучения и минимум разгона.
Сегодня именно по этой причине после закрытия в ЦЕРН Большого Электрон-Позитронного Коллайдера (LEP) ученые рассматривают несколько проектов линейных ускорителей электронов, которые не требуют мощных отклоняющих магнитов и не тратят энергию на гамма-излучение. Оказывается, электроны, как самые легкие заряженные частицы, можно разогнать до сотен GeV на расстоянии всего 10 км. В этом смысле наи+более продуманным представляется проект германского ускорителя TESLA в рамках германского комплекса DESY.
В целом общее свойство всех ускорителей, включая линейные, – постепенность в накапливании энергии. Еще одна их особенность – это одновременное ускорение нескольких больших сгустков заряженных частиц – банчей (bunch). Так, на ускорителе LHC (Большом Адронном Коллайдере) планируется ускорять около пяти тысяч таких банчей, и каждый из них будет содержать до сотен миллиардов протонов. Суммарная энергия этих суперрелятивистских частиц будет достигать 500 миллионов джоулей при толщине сфокусированного пучка 20 миллионных долей метра.
В ускорителе, вращаясь навстречу друг другу, одновременно будут носиться два таких пучка. В четырех точках, как раз там, где расположены измерительные комплексы, эти пучки будут пересекаться, порождая столкновения протонов между собой. Сгустки протонов будут встречаться 40 миллионов раз в секунду, каждый раз выдавая около 20 протонпротонных столкновений. Далеко не все из происходящих в ускорителе событий будут интересны физикам, но все акты столкновения они обязательно зафиксируют и поместят в базу данных. Причем каждое столкновение будет генерировать до 10 миллионов бит информации. Помимо этого, здесь планируется запечатлеть рождение хиггсовского бозона, упомянутого выше. Если все состоится, то само рождение будет хоть и неоднократным, но все же для микромира крайне редким: одно на 10 триллионов столкновений. Ведь для такой удачи нужно, чтобы не только протоны, но и входящие в их состав кварки врезались точно «лоб в лоб», поэтому в день ожидается одна «божественная частица» и не более. Управлять процессом столкновения частиц, то есть направлять их «лоб в лоб», пока невозможно. Они летят навстречу случайным образом, цепляя друг друга, как получится. И только благодаря огромному количеству этих касаний и столкновений у исследователей появляется материал для самого разного рода теорий и гипотез, позволяющих во многом понять, как устроен мир.
На Большом Электрон-Позитронном Коллайдере, который раньше находился в 27-километровом подземном кольце ЦЕРН, при единичном столкновении возникало до 1 500 вторичных частиц. На новом ускорителе LHC это число возрастет до 50 000. Расшифровка процессов соударения разогнанных частиц будет происходить с помощью огромной системы датчиков, фиксирующих пути и энергии родившихся частиц. Сегодня это возможно: современные измерительные комплексы содержат миллиарды транзисторов и сотни тысяч индивидуальных датчиков – сцинтилляционных пластин, кремниевых сенсоров, дрейфовых трубок, газоразрядных камер, мюонных и адронных калориметров, фотодиодов и фотоэлектронных умножителей. Для того чтобы можно было развести между собой пути заряженных частиц с разными массой и энергией, на всю эту систему датчиков накладывается еще и магнитное поле.
Потоки данных, генерируемых LHC, ожидаются огромными. Для сравнения можно сказать, что они будут превышать объемы всей телекоммуникационной информации, циркулирующей сегодня по Европе. Такие прогнозы заставляют искать принципиально новые способы обработки и хранения данных. И как в свое время «WWW» – простой и доступный для любого пользователя способ вхождения в сеть – был изобретен именно в ядерной лаборатории, так и сегодня новая технология распределенных компьютерных вычислений GRID рождается и испытывается здесь же.
Тысячи ученых во всем мире готовятся и с нетерпением ждут этой лавины информации, поскольку глубинные тайны Вселенной обещают открыться в ближайшие годы. Если же ожидаемые частицы не будут найдены, то придется пересматривать не только Стандартную Модель современной физики частиц, но и множество других теорий мироздания. Сегодня трудно точно сказать, какие загадки Природы сумеет разгадать LHC, но одно известно точно – человечество шагнет в новую эпоху фундаментальных открытий.
Самой популярной остается идея об объединении всех сил в единой теории, названной теорией суперсимметрии, или SUSY. Следуя этой теории, для каждой известной частицы существует суперсимметричный партнер. Если SUSY верна, то часть этих суперсимметричных частиц должна быть найдена с помощью ускорителя LHC. По этой теории – на каждый кварк должна существовать другая частица с равным зарядом, но с другими спином и массой, называемая «скварк», а на каждый лептон – свой «слептон». Такие переносчики энергии, как фотоны, W– и Z-бозоны, также должны иметь партнеров, а хиггсовский бозон приобретает сразу несколько партнеров.
SUSY объясняет, почему различные взаимодействия имеют разные силы, она также может обосновать наличие таинственного «темного» вещества во Вселенной, которое существует и создает гравитацию, но больше никак себя не проявляет. Некоторые физики предполагают, что кварки и лептоны не являются фундаментальными частицами, а состоят из более элементарных частиц, которые еще предстоит открыть. Таким образом, предельно высокие уровни энергии LHC позволят экспериментально проверить многие теории. Для разрешения этих вопросов в 2007 году на ускорителе LHC будут запущены два самых крупных эксперимента – ATLAS и CMS.
Детекторы напоминают цилиндрические «луковицы» размером с многоэтажный дом, наполненные сложной сверхсовременной аппаратурой и электроникой. Столкновения происходят в центре детектора, различные слои которого определяют свойства рождающихся частиц. Ближайшие к центру трековые детекторы позволяют «видеть» траектории заряженных частиц, образовавшихся при столкновении. Затем размещены калориметры – приборы, измеряющие энергию, – здесь большинство частиц заканчивает свой путь. Внешние слои «луковицы» состоят также из трековых детекторов для регистрации мюонов.
Магниты, встроенные в детекторы, позволяют измерить импульсы частиц по отклонению в магнитном поле. Каждую секунду на ускорителе будет происходить до миллиарда столкновений, а каждое столкновение даст около 10 миллионов единиц информации. Обработка и анализ информации будут одновременно вестись во всех участвующих институтах. Для этого разработан принципиально новый подход распределенных вычислений. А для его реализации будет создана всемирная компьютерная сеть GRID, которая в будущем дополнит WWW, обязанную своим появлением на свет также ЦЕРН. Именно здесь в 1989 году Тим Бернерс-Ли и Роберт Кай изобрели мировую компьютерную сеть WWW, что явилось откликом ЦЕРН на быстро развивающееся научное сотрудничество. Сегодня планируемые эксперименты LHC требуют невиданного до настоящего времени уровня глобальной интеграции вычислительных ресурсов. Особенность экспериментов – невероятно большой поток данных: годовой прирост объема будет составлять петабайты (миллионы гигабайт). Эта информация должна быть сохранена, обработана и проанализирована.
1967 Между ЦЕРН и Государственным комитетом СССР по использованию атомной энергии подписано первое соглашение о сотрудничестве.
1968-1975 Участие европейских физиков в экспериментах на ускорителе У-70 в Протвино. Более 300 физиков работали в 10 совместных экспериментах. Для этой программы ЦЕРН поставила научную аппаратуру стоимостью около 100 млн. швейцарских франков.
1975-1989 Участие российских ученых в 15 экспериментах на ускорителе SPS с энергией 400 ГэВ и в подготовке экспериментов на электрон-позитронном коллайдере LEP.
1989-2000 Проведение совместных экспериментов на коллайдере LEP в ЦЕРН. Для программ на SPS и LEP промышленностью России было изготовлено и поставлено в ЦЕРН уникальное научное оборудование общей стоимостью около 100 млн. швейцарских франков.
1993 Подписание соглашения между Правительством Российской Федерации и ЦЕРН о дальнейшем развитии научно-технического сотрудничества в области физики высоких энергий.
1996 Подписан протокол между Министерством науки и технической политики Российской Федерации и ЦЕРН об участии России в проекте «Большой Адронный Коллайдер» (LHC).
Около 720 российских физиков и инженеров (приблизительно 15% от общего числа членов коллабораций) принимают непосредственное участие в подготовке четырех экспериментов на LHC.
Россия получила статус Наблюдателя в Совете ЦЕРН, и все заседания по подготовке экспериментов на коллайдере проходят при непосредственном участии российских представителей.
Большое путешествие: Воюющий остров
Исландия – это Луна, иногда Марс. На Земле такого места быть не может. Но – есть. Пустыни черного песка, бескрайние лавовые поля, ледники, вулканы, ни одного дерева на многие километры… Потрясающая красота, но как здесь жить? Живут. На одиноких фермах, в маленьких городках. Верят в эльфов и в «тайный» народ, верят в троллей и духов. Не то, что каждый день сидят и верят, нет, просто знают, что они живут рядом: эльфы – в одиноких скалах, тролли – в пещерах. Ведь всякий должен где-то жить. Поэтому даже наличие эльфов не слишком поразило наше воображение. А вот реальная жизнь на ферме, посреди черной пустыни вулканического пепла или под нависшим огромным ледником, готовым сорваться в любой момент, что время от времени и происходит, – это поражает.
Но исландцы живут так уже многие сотни лет.
Исландия – одна из редких стран, жители которой детально знают свою историю. И это чудо стало возможно благодаря исландским сагам. Конечно, продолжается дискуссия – что подлинное в сагах, а что художественный вымысел, где кончается устная традиция и начинается письменная. Но как бы там ни было, исландцы, возможно, единственный в мире народ, который может проследить свою родословную до самого истока зарождения страны.
Название Исландия, то есть «Страна льдов», дал острову один из его первооткрывателей по имени Флоки. Первым Флоки не был. На самом деле еще в конце VIII века на этом острове поселились ирландские монахи-отшельники. Викинги попали в Исландию случайно – норвежец по имени Надод плыл из Норвегии на Фарерские острова, но корабль сбился с пути и Надод оказался в середине IX века на новом для норвежцев острове.
Флоки Исландия не понравилась – он и его люди провели там зиму, при этом забыв запасти сено, и скот погиб от бескормицы. Весной, поднявшись на гору, Флоки увидел, что фьорд затянут льдами, в сердцах сказал «Исланд!» и уплыл. Потом, правда, передумал и вернулся…
У исландцев есть традиционная дата заселения страны – 874 год, известно им также и имя первого поселенца – Ингольфр Арнарсон. Два норвежских викинга Ингольфр и Хьерлейв приплыли из Норвегии со своими домочадцами и рабами. Из рассказов Флоки они узнали, что не так давно был открыт новый необитаемый остров.
Были, таким образом, и до Ингольфра поселенцы, но они либо уезжали с негостеприимного острова, либо погибали. Друг Ингольфра, Хьерлейв, был убит, а Ингольфр поселился в месте, которое он назвал Рейкьявик – «Залив дымов» – из-за пара от горячих источников, поднимавшегося от земли. Согласно легенде, перед тем как пристать к берегу, он бросил в море высокие столбы от почетного сиденья из своего норвежского дома. Их прибило как раз в район Рейкьявика.
Так как в Исландии, христианство, пожалуй, не принимали ни в одной стране мира. В той же Норвегии, например, сомневающихся язычников и топили, и резали, и всячески преследовали.
В конце X века королем Норвегии стал Олав Трюггвасон. Он, приняв крещение и став ревностным поборником христианской веры, весьма активно стал распространять новую веру в своей стране, а затем и за ее пределами, в норвежских поселениях. Добрались его миссионеры и до Исландии. К сожалению, его посланцы действовали резко (то есть убивали несогласных), за что их с острова постоянно прогоняли. Такой поворот событий королю не мог понравиться, поэтому он вознамерился убивать всякого исландца-язычника, какой бы ни нашелся в Норвегии в это время. Прослышав про это, два исландца-христианина убедили короля подождать, а сами отправились в Исландию. Они понимали, что разрыв с Норвегией грозил их родине непредсказуемыми бедствиями.
В 1000 году они прибыли с уговорами на ежегодное всеисландское собрание – альтинг, который вскоре грозил перейти в побоище, поскольку язычники не хотели отказываться от своей веры, а христиане – от своей. Тогда старейшины решили, что законоговоритель этого года – язычник Торгейр примет решение, которому все подчинятся. Торгейр думал целый день и целую ночь, после чего вышел из своей палатки и произнес речь со скалы, которую исландцы считают самой главной в своей истории. Он сказал, что это ужасно, когда население разобщено, и что надо найти компромисс – всем креститься и стать христианами, но при этом не запрещалось почитание прежних богов в частном порядке, можно было есть конское мясо или выносить новорожденных на съедение диким зверям (это последнее скоро отпало само собой). И все подчинились этому решению. Сам же Торгейр, по преданию, выбросил своих богов в водопад, который теперь так и называется Годафосс («Водопад богов»).
Такой мирный способ принятия новой религии – один из редких случаев в истории человечества.
Исландия заселялась очень быстро – к 930 году были освоены все более или менее пригодные для жизни районы. Мужчина получал права на такое количество земли, какое он мог ограничить за один день цепью костров, так, чтобы от одного из них был виден другой. Женщине же за день надо было обвести вокруг приглянувшейся ей территории корову. Если учесть, что в других скандинавских странах земли катастрофически не хватало, то тот факт, что к 930 году в Исландии, по некоторым данным, проживало уже 60 тысяч человек, нисколько не удивляет.
В 930 году на острове в первый раз был созван альтинг (сами исландцы считают это собрание первым европейским парламентом). Альтинг – собрание вождей крупных общин – имел судебную и законодательную власть.
Верховного правителя в Исландии не было, поскольку из-за удаленности острова военной угрозы на тот момент не существовало. Самым главным членом альтинга был законоговоритель, который должен был знать все законы наизусть и оглашать их со Скалы Законов во время собраний в течение 3 лет. В остальное же время он был самым обычным, хотя и уважаемым, человеком.
Стоит почитать исландские саги, чтобы понять, что жизнь в те времена была непростой. Кровная месть, бесконечные поединки, нападения врасплох, сожженные вместе с женщинами и детьми фермы, грабежи. Впрочем, удивляться тут нечему – викинги все-таки. Один из известнейших героев исландских саг – Эгиль, сын Скаллагрима, начал свою «карьеру» еще в 7 лет, зарубив топором 11-летнего мальчика, которому он проиграл в игре в мяч. При этом Эгиль – герой несомненный, он – скальд, воин-поэт, за одну вису (стихотворение) которого короли платили золотом и серебром…
После некоторого периода вольности Исландия попала сначала в зависимость от Норвегии, а затем начиная с XIV века – от Дании.
В начале XX века совсем было зачахшую Исландию «спасла» Первая мировая война – всем потребовалась исландская рыба. Во время второй мировой остров оккупировали сначала англичане в 1940 году (чтобы такое важное стратегическое место не оказалось под контролем фашистов), а потом, в 1941 году, американцы. Оккупация произвела фурор в экономике острова. Начался рост промышленности, появились новые рабочие места. Исландия быстро развивалась и в 1944 году стала наконец независимым государством.
Американские власти заявили, что их присутствие на территории Исландии продлится только до окончания войны, после чего американские войска будут сразу же выведены с острова. Но на деле получилось так, что уходили они очень медленно и неохотно. В 1946 году США предложили исландскому правительству сдать в аренду сроком на 99 лет базу в Кеблавике. Жителям острова подобное предложение крайне не понравилось, и год спустя в результате сильного общественного нажима американские войска вынуждены были покинуть страну. Несмотря на многочисленные протесты, Исландия вступила в НАТО, заявив при этом, что непримет иностранные войска в мирное время. Но так как в 1950 году началась война в Корее и Соединенные Штаты посчитали это время немирным, то в 1951-м американские войска вновь оказались в Кеблавике и остаются там по сей день. Тут не следует забывать, что Исландия согласно плану Маршалла приобрела значительные суммы и не создала своих собственных вооруженных сил…
В 1955 году Исландия получила мировое признание – писатель Халльдоур Лакснесс был удостоен Нобелевской премии в области литературы. Этот факт – и по сей день предмет бесконечной гордости нации, в которой каждый первый – рассказчик, а каждый второй – писатель.
Исландцы ловили рыбу издревле. До XIX века они пользовались весьма примитивными средствами ловли, поэтому в их прибрежных водах и англичане (особенно), и французы, и немцы ловили гораздо больше рыбы, чем островитяне. К тому же многие столетия (вплоть до 1855 года) монополией на торговлю с Исландией владели датчане. В XIX столетии, с развитием производства, рыба стала главной статьей исландского экспорта. А после установления независимости исландцы начали все более активно расширять свою промысловую зону: с 3 миль – в 1952-м до 200 миль – в 1975-м. Подобные действия приводили к острым конфликтам с британцами прежде всего, а иногда и западными немцами, получившим название «тресковые войны». В них со стороны Исландии участвовали военные катера береговой охраны, а со стороны англичан – эсминцы. Последние, несмотря ни на что, продолжали ловить рыбу в исландских зонах. Исландцы, изобретя специальное «секретное оружие» – тралорезку, стали обрезать патрульными катерами рыболовные сети. В ответ на это английские эсминцы начали таранить исландские катера. На протяжении 20 лет эти «потасовки» то затихали, когда англичане признавали очередную зону, то накалялись до предела, вплоть до разрыва дипломатических отношений. В итоге, когда всеми государствами были признаны законными 200-мильные зоны вокруг своих стран, исландцы одержали окончательную победу. А капитанов и матросов патрульных кораблей в Исландии по сей день чтят как героев.
Оказалось, что историческая замкнутость, возможность проследить родственные связи исландцев начиная с X столетия и сравнительно небольшая численность населения острова (около 290 тысяч человек) могут представлять неоценимую пользу для науки.
Исландская биотехнологическая компания deCODE, специализирующаяся на генетических исследованиях, уже на протяжении последних 6 лет занимается прослеживанием родственных связей исландцев в надежде на то, что с помощью этих исследований ей удастся не только выявить гены, или вызывающие, или, наоборот, не вызывающие наследственные заболевания, но и разработать эффективные методики лечения различных недугов. Надо сказать, что у этого проекта в стране существуют как сторонники, так и противники. Последних очень беспокоит этический аспект проводимой акции – несмотря на то что компания deCODE обещает обеспечить максимальный уровень сохранности данных, заменив все подлинные имена кодами, существуют опасения, что в результате исследований данные о всех болезнях исландцев могут стать достоянием гласности. Другим поводом для беспокойства является финансовое вовлечение правительства Исландии в этот проект (оно должно гарантировать 200 млн. долларов). За многие годы нигде в мире не было найдено эффективных методик или лекарств для лечения генетических заболеваний. Таким образом, огромные средства могут быть потрачены впустую.
Компания же deCODE, уже добившаяся на этом поприще определенных успехов, утверждает, что благодаря уникальным разработкам ее специалистов Исландия может стать мировым лидером в развитии нового типа генетических технологий и производстве уникальных лекарственных препаратов.
Территория Исландии находится как раз на месте разрыва двух тектонических плит, где Евразия отходит от Северной Америки со скоростью 2 сантиметра в год. По иронии судьбы место сбора древних «парламентариев» острова оказалось на одной из линий этого разрыва, что в итоге привело к понижению уровня земли и затоплению большей части этой исторически важной территории.
Из-за тектонической активности жизнь в Исландии всегда была трудной. За многие века, еще со времен первых поселенцев, население страны не только не росло, а даже сокращалось. В начале XV века от трети до половины островитян погибли от чумы. Вулканы заливали лавой и засыпали пеплом жилые районы. Вулкан Гекла во времена Средневековья считался воротами ада – 1 104 извержения! Вообще же с начала поселения лавой было покрыто 1 040 км
В XX веке вулканы также не успокоились. В 1973 году произошло извержение на островах Вестман. В результате возник новый вулкан, население пришлось эвакуировать, 40% домов было разрушено. От окончательного разрушения всей гавани спасло лишь отчаянное сопротивление жителей – насосы стали под давлением закачивать морскую воду на наступающую лаву. Охладившись с 1 100° до 100°, лава остановилась…
Поделиться книгой: