Идея создания Большого адронного коллайдера была впервые высказана в 1990 году на совещании в Аахене (Германия) директором Европейской организации ядерных исследований, нобелевским лауреатом Карло Рубиа. Он предложил построить протон-протонный коллайдер с энергией 16ТэВ с громадной светимостью в 1034 частиц/см2 в 27-километровом туннеле уже существующего в ЦЕРН электрон-позитронного ускорителя LEP. Для этого требовалось изготовить сверхпроводящие магниты, обеспечивающие напряженность поля в 10 Тесла. Подход Карло Рубиа к созданию LHC был нетривиальным. Он сразу ориентировался на возможные открытия и “под них” подбирал параметры будущего ускорителя.

Спустя четыре года проект был утвержден Советом ЦЕРН, правда, с несколько измененными характеристиками: из экономических соображений магниты решено было создавать на 9,1 Тесла, при этом обеспечивалась энергия каждого пучка протонов в 7 ТэВ, а общая энергия коллайдера - 14 ТэВ. Сегодня, спустя 14 лет после утверждения проекта LHC и 18 лет после первого программного выступления на эту тему, самый мощный в мире ускоритель частиц готов к работе. А весь мир замер в ожидании предсказанных Карло Рубиа открытий.

...Взяв старт вблизи Женевского озера, протон проделает путь, сравнимый с расстоянием до звезды Альфа Центавра. При этом пересечет французско-швейцарскую границу миллионы миллионов раз прежде, чем столкнется со своим “собратом”, летящим ему навстречу. Тысячи ученых со всего мира будут внимательно следить за его движением, чтобы не пропустить редкое событие - лобовое столкновение с таким же протоном с общей рекордной энергией 14 триллионов электрон-вольт. Две маленькие частички материи, исчезнув, породят тысячи других, воспроизведя условия, которые существовали во Вселенной сразу же после Большого взрыва. Будет удачей, если среди рожденной материи окажется так называемый бозон Хиггса - ключевая фигура физики микромира, которая до сих пор носит статус гипотетической частицы. Что даст его регистрация?

- Одна из основных теорий физики, так называемая Стандартная модель, позволяет описать практически все процессы, происходящие в микромире с беспрецедентной точностью, - поясняет директор Института ядерных исследований РАН академик Виктор Матвеев. - Но все попытки ввести в нее непротиворечивым образом массы элементарных частиц оканчиваются “катастрофой” - возникают неустранимые бесконечные величины. Единственный способ от них избавиться и спасти теорию - предположить существование специального поля, кванты которого и получили название хиггсовых бозонов. Большой адронный коллайдер обладает достаточной мощностью, чтобы расставить все точки над “i”: либо неуловимый бозон будет обнаружен, либо придется выйти за рамки Стандартной модели.

Как же физики узнают, что при соударении протонов родился именно “хиггс”? Ведь согласно расчетам, он крайне нестабилен и распадается, едва успев появиться на свет.

- У каждой элементарной частицы свой характерный “почерк” распада, - объясняет заведующий Отделом экспериментальной физики высоких энергий НИИ ядерной физики МГУ доктор физико-математических наук Эдуард Боос. - Если бозон Хиггса имеет массу менее 200 миллиардов электрон-вольт, то он распадется на два фотона, а если более - то на четыре мюона. Оба эти события достаточно специфичны, и именно их будут искать физики в первую очередь.

Другого участника эксперимента, сотрудника Национальной лаборатории им. Э.Ферми (США), председателя совета коллаборации CMS, профессора Дэна Грина больше волнуют космологические проблемы: “Сейчас астрономы пришли к выводу, что наша Вселенная состоит в основном из невидимой темной материи. Рассмотрев и отбросив один за другим всех кандидатов на ее роль, ученые остановились на последней возможности - все пространство заполнено массивными слабовзаимодействующими реликтовыми частицами, сохранившимися еще со времен Большого взрыва. Я считаю, энергии ускорителя достаточно, чтобы выявить такие частицы и пролить свет на происхождение Вселенной”.

Итак, Большой адронный коллайдер, разогнав частицы до недостижимых ранее энергий, откроет дверь в мир новой физики. С его помощью ученые рассчитывают проникнуть в глубины микромира и исследовать мельчайшие структуры материи. Для регистрации событий, сопровождающих столкновения частиц, LHC оснащен шестью детекторами. Два основных - ATLAS и CMS (каждый размером с многоэтажный дом) - предназначены для решения самого широкого спектра задач, стоящих перед физикой элементарных частиц. Цели физических экспериментов, которые будут проводиться на этих детекторах, совпадают. Возникает вопрос: тогда зачем сооружать две аналогичные по функциям установки? Как мы помним, по замыслу Карло Рубиа, LHC должен стать “ускорителем открытий”. Открытия же требуют подтверждения. Где еще в мире можно подтвердить результаты, сделанные на коллайдере с уникальной энергией и светимостью? Только на нем самом.