Сабина Хоссенфельдер (Sabine Hossenfelder) не является большим именем в науке, но недавно ее статья вызвала множество споров среди научных специалистов. В своей статье, опубликованной в журнале New Scientist, журналист и физик-теоретик возражает против вложения огромных денег в создание нового коллайдера. Исследовательская организация ЦЕРН объявила о планах построить суперколлайдер стоимостью 21 млрд евро, предложение, которое, по словам Хоссенфельдер, не оправдывает своей значимости. Многие согласны с выводами Хоссенфельдер. Другие утверждают, что инвестиции необходимы для развития передовых технологий.
Неизвестно, будет ли построен дорогостоящий суперколлайдер, но нужно принять во внимание то, что происходит здесь и сейчас. Большой Адронный Коллайдер, главная гордость ЦЕРНа, появился всего десять лет назад. За это время мы стали свидетелями открытия гравитационных волн, бозона Хиггса и других квантово-механических явлений. Эти шаги вперед стали возможными только благодаря возможностям современных технологий. Ниже приведены все невероятные инженерные достижения, которые помогли совершить революцию в нашем понимании окружающего мира.
10. Камера для поиска темной энергии
Что такое темная энергия? Если честно, никто точно не знает. В некотором смысле, темная энергия является полной противоположностью гравитации, и оказывает отрицательное, отталкивающее давление, которое, как полагают, ускоряет расширение Вселенной. Считают, что эта неуловимая форма энергии составляет около двух третей общей массы — энергии Вселенной, остальная часть – это в основном темная материя.
Однако, тайная темная энергия вскоре может перестать быть тайной. Группа исследователей из Межамериканской обсерватории Серро-Тололо (Cerro Tololo Inter-American Observatory) исследует темную энергию, чтобы понять Вселенную на фундаментальном уровне. Их камера по обнаружению темной энергии, расположенная высоко в Чилийских Андах, получает изображения космоса высокой четкости. Это одна из самых сложных цифровых камер на планете.
Чтобы ее создать, ученым из шести разных стран потребовалось более десяти лет проектирования и тестирования. Проект позволил создать четкую карту примерно восьмой части неба, а также каталогизировать 300 миллионов галактик. В настоящее время эксперты занимаются анализом изображений.
9. Башня Эйнштейна
Башня Эйнштейна в Потсдаме (Германия), столь же экстравагантная внешне, сколь и жизненно важная с научной точки зрения, почти столетие изучала Солнце. Обсерватория была открыта в 1920-х годах с целью проверки недавно опубликованной теории относительности Эйнштейна. В башне находится нетрадиционный неподвижный вертикальный телескоп, который измеряет спектральные сдвиги в солнечных лучах.
Здание является еще более странным, чем проверяемая им теория. Башня Эйнштейна – это известный пример экспрессионистской архитектуры, которая принесла славу ее создателю Эриху Мендельсону (Erich Mendelsohn). Обычно у обсерваторий более спокойный внешний вид, но Мендельсон видел ее более авангардной. Результатом этого диковинного подхода к архитектуре является соблазнительное строение, словно из научной фантастики, выделяющееся на фоне типичного немецкого пейзажа. Говорят, что сам Альберт Эйнштейн, не одобрял футуристический дизайн башни.
8. Стоунхендж
По современным стандартам, это доисторический артефакт, но, когда 5000 лет назад камни впервые установили на равнине Солсбери, Стоунхендж был продвинутой технологией. Историки нашли убедительные доказательства того, что каменный круг был примитивной обсерваторией, используемой для наблюдения за небом.
Некоторые утверждают, что строители Стоунхенджа использовали теорему Пифагора за два тысячелетия до рождения греческого философа. Говорят, что оригинальный хендж окружали 56 деревянных столбов. Древние астрономы использовали их для составления карт циклов солнечного и лунного затмений.
7. Обсерватория Пьера Оже
Космология полна тайн. Как возникла наша Вселенная? Из чего она состоит? Как можно объяснить ее необычное расширение? Одна из таких тайн – это космические лучи. Нашу планету бомбардирует непрерывный поток частиц высокой энергии, несущихся к Земле со скоростью, близкой к скорости света. Этот шквал субатомных частиц — явление, известное как космические лучи.
Известно, что лучи более низкой энергии рождаются из звезд, умирающих в нашей галактике Млечный Путь. Гораздо меньше известно о лучах с более высокой энергией. Предполагалось, что они исходят из далеких галактик, но точный источник ученым не удавалось обнаружить на протяжении десятилетий.
Космические лучи также чрезвычайно разрежены. В среднем на квадратный километр попадет всего одна высокоэнергетическая частица в столетие. Чтобы решить эту задачу, исследователи построили огромный детектор, который покрывает километры площади по всей Аргентине. Обсерватория Пьера Оже (Pierre Auger) покрывает около 3 000 квадратных километров, это примерно в 30 раз больше площади Парижа. Завершенная в 2008 году, обсерватория собирает космические лучи после того, как они попали в атмосферу и осыпались на Землю каскадом различных вторичных частиц.
6. Телескоп Ловелла
В деревушке в самом сердце Англии находится известный радиотелескоп, который последние 60 лет провел, исследуя космос. Расположенный в обсерватории Манчестерского университета (University of Manchester) Джодрелл-Бэнк (Jodrell Bank), телескоп Ловелла (Lovell) является одним из самых мощных когда-либо созданных радиотелескопов. Его выдающейся особенностью является управляемая белая чаша диаметром 76 метров, венчающая две башни. Она действует как гигантская спутниковая тарелка, собирая и фокусируя радиоволны от источников в небе, трансформируя их в электрические сигналы.
Будучи третьим по величине в своем роде за полвека с момента его сборки, телескоп Ловелла сыграл ключевую роль в формировании нашего понимания астрономии. Когда он был создан, теории, подтверждением которых он сейчас занимается, были просто невообразимыми.
5. Супер-Камиоканде
В последние годы нейтрино оказались в центре ряда интересных научных открытий. Эти мельчайшие субатомные частицы считаются одними из самых распространенных во Вселенной, а также одними из самых труднообнаруживаемых. В 2015 году Такааки Каджита (Takaaki Kajita) и Артур Б. Макдональд (Arthur B. McDonald) были удостоены Нобелевской премии за открытие, доказывающее, что во время перемещения нейтрино изменяет свои внутренние свойства. Эта неустойчивость подразумевает, что у частиц есть определенная масса, вопреки давнему убеждению, что у нейтрино нет массы. Теперь физикам придется пересмотреть свое понимание природы материи. Это, вероятно, приведет к появлению многочисленных научных теорий.
Открытие Каджита стало возможным исключительно благодаря Супер-Камиоканде (на фото выше), огромному подземному резервуару-детектору, заполненному 50 000 тоннами воды. Когда нейтрино проносятся через резервуар, подавляющее большинство из них не оставляет следов, но некоторые испускают ослепительные вспышки черенковского излучения (оптический эквивалент звукового гула). Анализируя эти всплески, исследователи могут изучать свойства самих нейтрино.
4. Телескоп Хаббл
Космический телескоп Хаббл, находящийся на орбите 547 километров над нашими головами, НАСА описало как самый важный шаг вперед в астрономии с тех пор, как в 1610 году Галилей представил свой телескоп. В апреле 1990 года, когда Хаббл впервые запустили в космос, наличие постоянного телескопа за пределами земной атмосферы рассматривалось как революция.
Почти три десятилетия спустя эта технология все еще остается на переднем крае современной науки. В отличие от традиционных наземных телескопов, Хаббл исследует глубины космоса без помех, создаваемых плотной, искажающей атмосферой Земли. Сложные камеры телескопа могут отслеживать астрономические события с большей четкостью и последовательностью, чем любая обсерватория на планете.
Данные, поступающие с Хаббла полностью изменили наше понимание Вселенной. В среднем ежедневно около 150 научных работ ссылаются на данные, предоставленные телескопом. Он позволил астрономам углубиться в изучение разных тем, от сверхмассивных черных дыр до темной энергии. Это гигантское достижение, особенно, когда речь идет о спутнике размером с большой автобус.
3. Большой Адронный Коллайдер
Большой Адронный Коллайдер ЦЕРНа (БАК) на данный момент является самым мощным ускорителем частиц, хотя, как говорилось в начале статьи, в настоящее время разработчики обсуждают, следует ли строить еще один, почти в четыре раза больше первого. Внутри 27-километрового магнитного кольца два пучка частиц сближаются со скоростью, близкой к скорости света. Исследователи в Женеве сталкивают субатомные частицы друг с другом с 2009 года. В 2012 году, после того, как БАК работал всего несколько лет, заголовки газет кричали о том, что он подтвердил существование бозона Хиггса.
Первоначально предполагалось, что БАК поможет пролить свет на теорию струн и темную материю. С течением времени, за отсутствием доказательств, это выглядит все более маловероятным. Для того чтобы кольцо сохраняло магнетизм, катушки сверхпроводящего кабеля нужно охлаждать жидким азотом, который поддерживает температуру минус 271,3 градуса Цельсия. При такой температуре кабель становится суперпроводником и проводит электричество без малейших потерь энергии.
2. Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория
Гравитационные волны-это искажения в структуре пространства и времени, которые излучаются межзвездными телами с высокой энергией. Они исходят от ускоряющихся объектов и распространяются по космосу, как рябь по воде. Самые большие волны провоцируют крупные события, такие как взрыв сверхновой или столкновение двух черных дыр. Существует даже мнение, что до сих пор сохраняется гравитационное излучение, оставшееся после рождения Вселенной.
Впервые эти небесные волны представил в 1916 году Альберт Эйнштейн как часть своей теории относительности. Однако до 1974 года их существование не было доказано. Для того, чтобы обнаружить первую гравитационную волну, исследователям из обсерватории ЛИГО в Луизиане пришлось построить высокоточный инструмент, известный как интерферометр.
Интерферометры способны проводить мельчайшие измерения, сравнивая два почти идентичных луча света. Они часто используются для определения небольших изменений. В то время как технология интерферометра существует с конца 19-го века, ЛИГО является наиболее чувствительным, когда-либо созданным. Двойные детекторы изготовлены из двух 4-километровых стальных вакуумных трубок и измеряют колебания в тысячи раз меньшие, чем протон.
Первые гравитационные волны, которые засек ЛИГО, шли от двух черных дыр, столкнувшихся друг с другом почти 1,3 миллиарда лет назад. Это знаменательное достижение в 2017 году принесло трем исследователям ЛИГО Нобелевскую премию по физике, они также получили признание коллег и СМИ.
1.Международная космическая станция
Размером примерно с футбольное поле, Международная космическая станция (МКС) является самой большой искусственной конструкцией, которую мы когда-либо запускали в космос. С ноября 2000 года на станции постоянно находятся люди, здесь побывало более 200 человек из 18 разных стран.
За день МКС проходит расстояние, равное расстоянию до Луны и обратно. На борту МКС ведутся научно-исследовательские проекты по самым разным темам. Во время одной миссии экипажу было поручено сжигать небольшие сферические капельки топлива в рамках исследования горения в условиях микрогравитации. Во время другой миссии выращивались крупные кристаллы белка в рамках медицинских исследований.
Более того, на МКС установлен чрезвычайно чувствительный детектор частиц, известный как Альфа-магнитный спектрометр. В отличие от обсерватории Пьера Оже, этот прибор способен измерять космические лучи до того, как они распадутся в земной атмосфере. Данные AMS могут помочь космологам обнаружить источник космического излучения, а также подтвердить некоторые теории о составе темной материи.
