Ученые против «Ангелов и демонов»

0

Фильм «Ангелы и демоны», мировая премьера которого состоялась 7 мая в Японии (на Украине — 13 мая), вызвал небывалую активность в среде… физиков. Феерическая история гарвардского учёного Роберта Лэнгдона (в его роли — Том Хэнкс), спасающего Рим от исчезновения в ярчайшей вспышке света, задела за живое. На фоне ещё недавно обсуждавшейся вероятности превращения всей Земли в чёрную дыру этот вопрос кажется мелким. Но интерес публики к новому блокбастеру — высок. И учёные просто не могли не воспользоваться случаем, чтобы расставить все точки над i.

Квантовый ликбез

Лента снята по одноимённому роману американского писателя Дэна Брауна и является продолжением нашумевшего «Кода да Винчи». По сюжету, тайное сообщество иллюминатов (заговорщиков, которые стремятся негласно управлять мировыми делами) крадёт из Европейского центра ядерных исследований (CERN) магнитную ловушку с четвертью грамма антивещества.

Этот «сосуд» по сути является бомбой, способной при аннигиляции уничтожить если не целый город, то его большую часть. Одновременно иллюминаты похищают четырёх кардиналов, претендующих на папский трон, чтобы убить их перед окончательной расправой над Ватиканом. Специалист по религиозной символике Лэнгдон пускается в опасную гонку, пытаясь предотвратить катастрофу…

Такова завязка голливудского сюжета, отправной точкой в котором послужил Большой адронный коллайдер (БАК). Именно на нём, по сценарию, и было получено то самое антивещество, что обратилось бомбой против сердца католической церкви.

Да, только-только утихли разговоры, что, мол, «эти безумные физики» превратят с помощью БАК нашу планету в чёрную дыру, и вот киноиндустрия подбросила дровишек в огонь, картинно показав, какими «опасными» игрушками «балуются» исследователи.

Реакция научного сообщества на этот раз последовала более развёрнутая. Американская «диаспора» Большого адронного коллайдера, специалисты из министерства энергетики США, лаборатории Ферми, Национального научного фонда и ещё учёные из более чем 30 колледжей организовали массовую серию лекций Angels&Demons Lecture Nights, дабы познакомить публику с реальной наукой антиматерии. Лекции эти проходят не только в США, но и в ряде других стран.

Вдобавок CERN запустил образовательный проект: Angels&Demons — The science behind the story, в котором популярно расписал и работу ускорителя, и загадку происхождения массы, и кучу других действительно увлекательных тайн, связанных не с мифическими заговорщиками, так волнующими широкую публику, — а с мирозданием.

А что с фильмом? В нём есть немало неточностей и грубых ляпов – как по части физики, так и по части внутренних дел Святого Престола, и даже — в географии Рима. Но нас интересуют первые — можно всё же создать бомбу на антиматерии?

Уничтожить Ватикан по голливудскому сценарию

В фильме говорится об украденных 1/4 грамма антивещества. В тротиловом эквиваленте они содержат энергию около 10 килотонн, что сравнимо с 14 килотоннами, взорванными над Хиросимой. Правда, в ленте говорится о 5 килотоннах. Вероятно, сценаристы не учли долю энергии от обычной материи, участвующей в аннигиляции (реакция превращения частицы и античастицы при их столкновении в какие-либо иные частицы), так что ошиблись вдвое. Но это не столь уж и важно. Куда интереснее вопрос о наработке такого количества антиматериальной взрывчатки.

Хотя в фильме фигурируют CERN и БАК, самым мощным производителем антивещества на данный момент является лаборатория Ферми. И она генерирует около 2 нанограммов антипротонов в год. Так что при таких темпах ей потребуется свыше 100 миллионов лет, чтобы создать четверть грамма, заложенных в бомбу иллюминатов. CERN мог бы вырабатывать 10 нанограммов в год, — утверждают физики, но принципиально это ничего бы не меняло.

Более того, как замечает один из ведущих исследователей в CERN Рольф Ландуа, производство антиматерии на ускорителе — очень неэффективный процесс. Чтобы создать антивещество, нужно затратить огромное количество энергии. При этом КПД низок: в коллайдере только одна миллиардная доля джоулей, закачанных во встречные пучки, при столкновении этих частиц оборачивается античастицами. А ведь в фильме антивещество представлено чуть ли не как источник свободной энергии, берущейся ниоткуда. Но о том, что сначала эту энергию нужно потратить, создатели ленты как-то не потрудились сказать. Как заметил Сет Зенс, один из американских аспирантов, работающих сейчас в CERN, по этому поводу: «Бесплатных обедов не бывает».

И ещё. С учётом расходов на сложнейшие установки и их эксплуатацию, по разным оценкам, один грамм антивещества стоит от 10 до 1000 триллионов долларов. Заговорщиков это, конечно, никоим образом не коснулось. Они-то антиматерию украли. Но вообще колоссальные эти цифры также говорят о невыполнимости голливудского сценария. Впрочем, не только они.

Вселенная в бутылке

Интересный вопрос: как хранить антиматерию в таком количестве? В фильме для этого служит компактное устройство, которое может нести человек. В реальности, говорят учёные, это была бы тяжеленная и громоздкая установка, непрерывно потребляющая к тому же просто прорву энергии для своей работы.

Ведь на данный момент надёжно удерживать антиматерию мы умеем только при помощи магнитных полей (при этом античастицы, понятно, должны быть заряжены, то есть это должны быть не антиатомы, а, допустим, антипротоны). И существующие ныне установки могут хранить вместе сразу порядка 10 в 12 степени античастиц. А почему не больше?

Поскольку одноимённые заряды отталкиваются друг от друга, чем больше частиц вы помещаете в ловушку, тем мощнее должны быть поля. И если вы думаете, что для воплощения замысла иллюминатов (точнее, авторов сценария фильма) нужно просто немного добавить мощности магнитной ловушке, то вот вам цифры: четверть грамма — это примерно 4х10 в 23 степени антипротонов.

А ведь ещё мы не сказали о том, что помимо полей для хранения антипротонов требуются высокий вакуум и температура, близкая к абсолютному нулю. Представляете нагромождение сопутствующей аппаратуры, способной обеспечить всё это для ловушки?

Хорошо, а если это будут нейтральные антиатомы? Возможность хранения нейтрально заряженных частиц (у Брауна это был антиводород) также изучается ныне учёными (в частности, тем же Ландуа), для чего предлагаются хитроумные оптические ловушки или магнитные «бутылки» со сложными управляемыми полями. Но всё это ещё находится на уровне предварительных исследований и вряд ли приведёт к созданию установки, которую можно было бы нести на руках. Не для четверти грамма, во всяком случае.

Сетуя на то, что для широкой публики голливудский фильм куда интереснее научных лекций, физики замечают: чудеса Вселенной не менее удивительны. Создавая БАК, учёные рассчитывали ответить на много важных вопросов.

Скажем, есть шанс, что наконец-то удастся поймать так называемую частицу Бога, не имеющую к теологии ни малейшего отношения.

Также возможно, что опыты в Женеве приоткроют завесу тайны исчезновения антиматерии. В космическом масштабе её считай что и нет (облако антиматерии в центре Млечного Пути — продукт уже современных космических процессов).

А ведь по существующим теориям во время Большого взрыва материя и антиматерия должны были возникнуть в равных пропорциях. Но по непонятной причине в первые же мгновения жизни Вселенной образовался крошечный дисбаланс (порядка 1 частицы на 10 миллиардов) в пользу вещества. Большая часть первоначальной материи и антиматерии аннигилировали, а остаток послужил сырьём для создания звёзд и галактик, что мы видим сегодня вокруг нас.

Вся правда о БАКе

Но спустимся с небес на землю. Некоторые учёные ворчат, что «Ангелы и демоны» представляют науку в неверном свете. Вот, к слову, в фильме CERN — чуть ли не тайная лаборатория, целиком скрытая под землёй и наполненная мрачными личностями. На деле же это довольно открытая для общения организация, созданная 20 странами, а работает тут 9 тысяч человек. Причём пусть сам ускоритель и находится в туннеле, большая часть зданий и лабораторий — это наземные сооружения.

Другая часть исследователей, впрочем, фильму только рада. Это хоть и с искажениями, но какая-никакая популяризация науки. И, мол, есть вероятность, что больше людей заинтересуется — как обстоит всё на самом деле. Вот и для новых лекций (и сетевых ресурсов, снабжённых кучей видео о передовых проблемах науки) блокбастер — только реклама.

А ведь на самом деле опыты с антиматерией сулят человечеству кучу интересных перспектив. Например, быстрые космические полёты – корабли, работающие на антиматерии, могут быть сравнительно недорогими и безопасными, правда, если специалистам удастся все-таки найти оптимальный вариант конструкции. Но это — будущее. А сейчас антиматерию даже генерируют прямо внутри тел пациентов. Удивлены? Но существует и активно развивается позитронно-эмиссионная томография, выдающая медикам картинку внутренностей человека – для обеспечения точности диагноза. А ещё в мире не один год ведутся исследования по уничтожению раковых опухолей при помощи антипротонных пучков. И проводят их учёные в том же CERN.

Стало быть, можно сказать, что исследования на БАК многогранны. И негативная реакция части общества на его запуск обидна для учёных.

Кстати, 30 апреля 2009 года 53-й и последний магнит, подлежащий ремонту и замене, был опущен в туннель БАК, знаменуя собой выход ремонтных работ после сентябрьской аварии на финишную прямую. Из этих 53 магнитов 16 получили в ходе прошлогоднего инцидента незначительные повреждения и потому были подняты на поверхность лишь для лёгкого ремонта, а вот другие 37 были заменены на новые.

Сейчас все эти магниты подключают в общую схему управления пучком. Но главное — нынешним летом специалисты займутся монтажом в туннеле БАК новых систем безопасности, призванных исключить подобные аварии в будущем. Также будет создан солидный банк запасных магнитов, — сообщает CERN.

Повторный запуск коллайдера намечен на осень нынешнего года, и тогда уже установка должна проработать так долго, пока не накопится достаточно данных для получения и объявления первых научных результатов.
А пока их нет, физикам остаётся только готовить почву, воюя с Голливудом за умы людей. Кто же победит?

Пожалуй, никто. У Голливуда и просветителей из CERN аудитории в основном разные.

Подготовила Мирослава Наумова,
по материалам Membrana.ru, «Википедия»

Поделиться.

Комментарии закрыты