Мегапроекты, которые придут на смену Большому адронному коллайдеру

Популярная механикаНаука

Когда погаснет БАК

Текст Роман Фишман

Запомните эту дату: 18 декабря 2018 года Европейская организация по ядерным исследованиям (ЦЕРН) завершит прием предложений о дальнейшей стратегии своей работы и развития. ЦЕРН – ключевая организация, координирующая международные усилия в области физики высоких энергий. Здесь эксплуатируется большой адронный коллайдер и планируются ускорители завтрашнего дня, и от выбора, который должен быть сделан до лета 2020 года, во многом зависит будущее фундаментальной науки. Тем же днем 18 декабря ожидается и другое важное известие: власти Японии должны озвучить свое окончательное решение по финансированию строительства линейного коллайдера на одном из островов страны. В общем, к новому году туман вокруг будущего фундаментальной науки должен несколько рассеяться, а пока перед нами целый сад расходящихся тропок.

Поезд вышел из пункта А в пункт Б, навстречу ему вышел другой такой же поезд. В пункте В они встретились лоб в лоб и, судя по записям с видеокамер, – испарились, превратившись в 52 автомобиля, три вертолета, ракету «Ангара» и 18 старушек, тут же покинувших место происшествия. Столкновения протонов и других субатомных частиц выглядят примерно так: они распадаются, излучают и переходят одна в другую. В конце концов, развалиться на более мелкие составляющие им зачастую невозможно, ведь частиц мельче просто не существует.

Но превращения эти никак не случайны, и Стандартная модель физики элементарных частиц великолепно предсказывает, что, как и с чем должно столкнуться, чтобы привести к тому или иному результату. С помощью Большого адронного коллайдера (БАК) исследователи завершили проверку этой гипотезы жирным росчерком «работает», обнаружив последнюю из 17 элементарных частиц, существование большинства из которых было сперва показано «на кончике пера», а затем и доказано экспериментально. Шесть кварков и шесть лептонов, четыре бозона – переносчика фундаментальных взаимодействий, плюс бозон Хиггса, плюс их античастицы – но ведь это далеко не все.

Компактный мюонный соленоид – один из двух ключевых детекторов бак – компактным не назовешь: он выстроен вокруг шестиметровой катушки из сверхпроводящего сплава, способной создавать магнитное поле силой до 4 Тесла. Но для будущих коллайдеров и этого будет маловато.

Большая часть общей энергии Вселенной приходится на темную материю и темную энергию, природа которых совершенно неизвестна. Их действие достоверно доказывается наблюдениями, но их не втиснуть в рамки Стандартной модели, как не добавить несколько дополнительных ячеек в периодическую таблицу химических элементов: здесь все взвешено и распределено слишком точно для того, чтобы нашлось хотя бы одно незанятое место. Ясно, что при всем своем блеске Стандартная модель не описывает фундаментальные основы нашего мира целиком и полностью. Но что тогда описывает – теория струн? Или квантовая гравитация? И какие указания найти для движения за пределы привычной физики? Нам остается сталкивать частицы – и подсчитывать все эти «автомобили» и «вертолеты», пытаясь найти хоть какие-то подсказки.

Большой. Адронный

По большому счету, получать, разгонять и сталкивать мы умеем только электроны и протоны (и их античастицы): они обладают зарядом, который позволяет ускорить их в электромагнитном поле. Простейшие системы, созданные еще в первой половине прошлого века, использовали для разгона обычные постоянные магниты и пузырьковую камеру для регистрации частиц. Впрочем, уже вскоре в ускорителях начали использовать куда более мощные электромагниты, а частицы стали ускорять в кольцевых трубках: наматывая круги, они могут набирать все большую скорость.

Международный линейный коллайдер (ILC) будет вести столкновения электронов и позитронов, разогнанных в тоннеле длиной 30–50 км. Для сравнения: самый большой из созданных до сих пор линейных ускорителей, работающий в Стэнфордском университете, насчитывает лишь 3,2 км.

В БАК для этого используется кольцевой тоннель длиной 26,7 км, оснащенный 1624 сверхпроводящими электромагнитами: на огромный инструмент приходится около 10% годового энергопотребления всего кантона Женева. Включаясь и выключаясь в строго определенной последовательности, заданной колебаниями управляющего сигнала, электромагниты разгоняют протоны до энергии в 6,5 ТэВ. На такой скорости они делают порядка 10 тыс. оборотов по тоннелю, двигаясь в противоположных направлениях, – и сталкиваются с огромной силой, порождая целый зоопарк частиц, распады которых регистрируют семь детекторов коллайдера.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Выход дракона Выход дракона

Впервые в истории лидером по количеству космических запусков станет Китай

Популярная механика
Долой рабство. Гибкие условия работы принесут триллионы мировой экономике Долой рабство. Гибкие условия работы принесут триллионы мировой экономике

Гибкие условия работы принесут триллионы мировой экономике

Forbes
Спим на уроке: обучение в состоянии осознанного сновидения Спим на уроке: обучение в состоянии осознанного сновидения

Возможно, скоро мы сможем тренироваться, не вылезая из-под одеяла, прямо во сне

Популярная механика
Все рухнуло: как инвесторам реагировать на обвал мировых рынков Все рухнуло: как инвесторам реагировать на обвал мировых рынков

Фондовые индексы США и Азии завершили торги резким падением

Forbes
Очень сложная игра Очень сложная игра

Первая полезная компьютерная игра

Популярная механика
«За 30, не замужем и счастлива»: истории шести женщин «За 30, не замужем и счастлива»: истории шести женщин

Истории женщин, которые счастливы без отношений и наслаждаются одиночеством

Psychologies
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
Удар с запада. Банки упустили 15% прибыли из-за санкций Удар с запада. Банки упустили 15% прибыли из-за санкций

Если бы не западные санкции, прибыль российских банков была бы выше

Forbes
_Не музыка еще, уже не шум _Не музыка еще, уже не шум

Как научить машину сочинять музыку и писать картины

Популярная механика
Звонок из будущего. Зачем банкам свои операторы сотовой связи Звонок из будущего. Зачем банкам свои операторы сотовой связи

Создание операторов сотовой связи — часть процесса эволюции банковской системы

Forbes
Ракетный маневр Ракетный маневр

С S7 Space связывают надежды на развитие отечественной частной космонавтики

Популярная механика
Детская ненависть: откуда она берется и как ее победить Детская ненависть: откуда она берется и как ее победить

Что такое ненависть у детей и как с ней бороться?

Psychologies
Чистый тяжелый металл Чистый тяжелый металл

Как производят слитки драгоценных металлов

Популярная механика
Amazon выходит из берегов. Как Джефф Безос создал компанию стоимостью $1 трлн Amazon выходит из берегов. Как Джефф Безос создал компанию стоимостью $1 трлн

Безос хотел сделать огромный книжный магазин, а в итоге возглавил список Forbes

Forbes
Имею скафандр, готов путешествовать Имею скафандр, готов путешествовать

Скафандров для других планет у человечества нет даже в перспективе

Популярная механика
Наш в Google. История успеха Сергея Брина Наш в Google. История успеха Сергея Брина

Если вы не знаете, кто такой Сергей Брин, срочно загуглите это имя

Forbes
Кресла вместо бомб Кресла вместо бомб

Бомбардировщик превратили в бизнес-джет

Популярная механика
Сценарист «Кислоты» Валерий Печейкин — о потерянном поколении двадцатилетних и российском кино Сценарист «Кислоты» Валерий Печейкин — о потерянном поколении двадцатилетних и российском кино

Валерий Печейкин — о новом поколении молодых, русском сплине, Фаусте и рэперах

Esquire
Конец всему Конец всему

Несколько вариантов сценария будущего для Вселенной

Популярная механика
За что мы любим Софию Чконию За что мы любим Софию Чконию

Как грузинская столица попала на карту мировой моды

Vogue
Нечеловеческая еда Нечеловеческая еда

Как делают сухой корм для животных

Популярная механика
TeamViewer для смартфона: как чинить компьютеры на лету TeamViewer для смартфона: как чинить компьютеры на лету

Мобильный клиент TeamViewer помогает решить проблемы с компьютером дистанцинно

CHIP
Ударные стройки науки Ударные стройки науки

Национальный научный фонд (NSF) опубликовал детальную статистику за 2016 год

Популярная механика
Комсомольский комсомолец Комсомольский комсомолец

Уголок желтой прессы

Maxim
Кошка на пути домой Кошка на пути домой

Кошка на пути домой. От совершенного хищника к совершенному домашнему питомцу

Популярная механика
Как убить самооценку: 22 вредных совета Как убить самооценку: 22 вредных совета

Как наконец поверить в себя и начать жить в полную силу

Psychologies
С горочки спустился С горочки спустился

Мы встретились с чемпионом России по форкроссу Иваном Кунаевым

Популярная механика
Кончина «Кеплера»: охотник на инопланетян ушел на покой Кончина «Кеплера»: охотник на инопланетян ушел на покой

Комический телескоп Kepler официально закончил свою работу

Forbes
У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
Эмоциональный шантаж: что это и как противостоять Эмоциональный шантаж: что это и как противостоять

На чем строится эмоциональный шантаж и как с ним бороться

Psychologies
Открыть в приложении