Від дитячої книжки про колайдер — до ЦЕРНу у 18: історія української студентки

Богдана Мороз обійшла майже 2 500 кандидатів зі 120 країн, щоб потрапити до ЦЕРНу (Європейської організації з ядерних досліджень). Вона розповіла #ШОТАМ, як пройшов тиждень там, де намагаються зрозуміти, як виник Всесвіт: як спускалася на 80 метрів під землю до детектора, що допоміг здійснити одне з найважливіших наукових відкриттів XXI століття, чому колайдер не «підриває Ватикан» та як виглядає Фабрика антиматерії зсередини.

Богдана Мороз

студентка прикладної фізики КАІ

Лише 2,8% пройшли відбір із 2 500 кандидатів

Я з дитинства захоплювалася наукою. Ще коли була маленькою, прочитала серію книжок Люсі та Стівена Гокінґів, написану, аби зацікавити дітей фізикою. І у моєму випадку вона точно спрацювала.

Особливо запам’яталася книга «Джордж і таємний ключ до Всесвіту», де йшлося про подорож головних героїв до Великого адронного колайдера. Тоді я вперше дізналася про ЦЕРН. Це неймовірно мене захопило і надихнуло вивчати фізику. А згодом — і податися на міжнародну програму від ЦЕРНу та компанії Solvay, щоб потрапити туди, де відбувалися події цієї книжки.  

Конкурс був справді великий — проходили лише 2,8% кандидатів. Із 2 500 претендентів зі 120 країн, відібрали лише 72 учасників. Я подалася на програму ще школяркою, а поїхала вже студенткою прикладної фізики з Київського авіаційного інституту. До речі, я єдина дівчина-першокурсниця цієї освітньої програми. 

На заїзд на цю програму я потрапила у квітні. Він був п’ятим і поки що останнім, адже колайдер на етапі модернізації, а оновлення триватиме кілька років.

80 метрів під землю — до детектора, який відкрив «частинку Бога»

Територія ЦЕРНу велетенська й увесь ми обійти не встигли. Ми перебували здебільшого на основному кампусі — на кордоні між Швейцарією і Францією. Побачити сам Великий адронний колайдер — те, чим ЦЕРН найбільш відомий — на жаль, це не вдалося: на момент нашого перебування він працював, і з безпекових причин нас до нього не пустили. Проте підвели максимально близько — буквально через стіну бетону. Це був той досвід, про який 17-річним школярам можна лише мріяти.

Натомість ми спускалися на 80 метрів під землю до Компактного мюонного соленоїда (CMS). Це один із двох гігантських детекторів, які у 2012 році здійснили науковий прорив століття: відкрили Бозон Гіґґса, «частинку Бога» — фінальний елемент сучасної фізики, без якого наука не могла пояснити, чому матерія взагалі має вагу й не розлітається у просторі. За це відкриття вчені отримали Нобелівську премію. 

Це були неймовірні враження — стояти поруч із фотографією 15-метрового кільця у його реальну величину, знаючи, що справжній прилад працює зовсім неподалік. Настільки ж воно справді велике, щоб працювати з найменшими частинками, які в нас є!

Колайдер не створює чорні діри й не «підриває Ватикан»

Кожен день був мега насичений. Нам показали перший прискорювач, який там був збудований і який зараз уже не працює. До детектора ATLAS, де, до речі, працює багато українців, нас, на жаль, не допустили, оскільки він працював і доступ до нього був дуже обмежений. Проте ми побували в центрі керування детектором ATLAS — невеликій кімнаті з десятками моніторів, де фізики в реальному часі стежать за зіткненнями частинок.

Були лекції і про сам ЦЕРН, його історію, про те, як усе там працює, про колайдер і детектори, а також про те, навіщо це все взагалі робиться. Розповідали про те, що колайдер не створює чорні діри й не «підриває Ватикан», як інколи можна почути. Насправді все навпаки — колайдер є цілком безпечним і дуже потрібним. Із цих, на перший погляд, суто фізичних досліджень, які проводять у ЦЕРНі, виходить багато речей, які потім використовуються в цивільному житті. Наприклад, завдяки ним створили World Wide Web (Всесвітню павутину) та навіть адронну терапію для лікування раку. 

Також у нас були воркшопи: перший — з електроніки, потім ми будували власні детектори частинок — Камери Вільсона, експериментували з надпровідною керамікою та електромагнетизмом. У ЦЕРНі я починала глибше розуміти те, що вже знала раніше. 

Єдине місце у світі, де антиматерія живе постійно

Найцікавішим був візит на Фабрику антиматерії. Це єдине місце у світі, де антиматерія (речовина, частинки якої мають протилежний заряд до звичайної матерії — ред.) продукується на постійній основі і де над нею проводять експерименти. Також це єдине місце в ЦЕРНі, де замість прискорення частинок відбувається їх сповільнення. Тобто це фактично «прискорювач у зворотний бік» — унікальна установка.

Важливість цих досліджень у тому, що якщо ми зрозуміємо, у чому різниця між матерією й антиматерією — наприклад, у реакції на гравітацію — ми зможемо відповісти на одне з ключових питань: чому матерії стало більше, ніж антиматерії? Адже коли матерія й антиматерія стикаються, вони анігілюють — повністю зникають. І якщо ми існуємо, значить, на початку Всесвіту матерії було більше. Але чому? У теорії все мало б бути симетрично, тобто порівну.

Загалом основне, що намагаються зрозуміти у ЦЕРНі — як виник Всесвіт і чому він став таким, яким ми його бачимо. Це одна з головних задач і ЦЕРНу, і Великого адронного колайдера, і понад двох десятків експериментів.

Фактично вся команда фізиків — жінки

Було дуже багато знайомств із науковцями з усього світу. І, напевно, одна з найцінніших речей, яку дала ця програма, — це нетворкінг і зв’язки, які в майбутньому точно можуть стати у пригоді.  Першу вступну лекцію нам читала доктор Джулія Войц, яка очолює департамент освіти — тобто всі освітні програми в ЦЕРНі.

Найяскравішою для мене була лекція докторки Клари Нелліст — популяризаторки науки. Я давно дивилюся її відео й дуже ними захоплююся, тож можливість особисто з нею поспілкуватися, сказати про це, сфотографуватися була дуже цінною.

Взагалі ЦЕРН відкрив мені зовсім інший погляд на наукову спільноту. В Україні існує стереотип про фізиків як про людей у білих халатах у лабораторіях. Але ЦЕРН показав, що це зовсім не так. Фактично вся команда нашої програми — це жінки в науці. Багато науковиць, з якими ми спілкувалися, роками працюють там і були дотичні до справді великих відкриттів.

У Женеві шукають початок Всесвіту — а в Києві студенти створюють алгоритми для захисту неба

Під час поїздки у мене було чітке розуміння того, що я представляю свою країну. Для мене було важливо донести і школярам, і науковцям, з якими ми спілкувалися, що наука в Україні є, вона працює і має великі перспективи. Бо насправді в багатьох людей було досить специфічне уявлення про те, як зараз відбувається навчання і життя в Україні. Було багато запитань про те, чому я не виїхала, як я можу залишатися в Україні під час війни. Та мені здається, що більшості людей я все ж змогла пояснити, як усе виглядає насправді.

Це було дивне відчуття: у Женеві я бачила, що наука працює заради миру, розвивається своїм темпом, а в стрічці новин з України — як фізика та інженерія в моїй країні прямо зараз змінюють хід історії. Поки в Женеві розганяють протони в пошуках причин початку Всесвіту, у Києві мої однолітки створюють алгоритми для захисту неба. 

«Якщо вчити фізику — магії не існує»: і саме це захоплює найбільше

Навряд чи я зроблю якесь супернеймовірне відкриття, варте Нобелівської премії. Бо майже все, що ми знаємо, вже можемо підтвердити, а те, що ще ні, навряд чи підтвердимо найближчими десятиліттями. Але саме це нерозуміння повної картинки захоплює мене найбільше. Бо, як кажуть, якщо не вчити фізику, світ здається магією, а якщо вчити — магії не існує.

Враховуючи, що я щойно закінчила перший курс, зараз зарано вирішувати, чим саме я займатимуся далі. Але зараз в мене є багато різних ідей. Зокрема, я хочу долучитися до чогось максимально практичного, більш інженерного: до тих розробок, які мають прикладне оборонне значення. Тому я залишилася в Україні й вступила на прикладну фізику в Києві. Бо фізика — і в авіації, і в аеродинаміці, і в матеріалах, зокрема композитах, з яких створюють літаки й дрони.