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

Космос, глубина и радиация. Экстремальная робототехника Космос, глубина и радиация. Экстремальная робототехника

Машины для работы в самых экстремальных условиях

Популярная механика
Технические моменты: чем «Яндекс» и «Сбербанк» могут помочь друг другу Технические моменты: чем «Яндекс» и «Сбербанк» могут помочь друг другу

Обсуждение альянса «Сбербанка» и «Яндекса»

Forbes
Ради тишины и чистоты Ради тишины и чистоты

Корабли на электричестве покоряют фьорды Норвегии

Популярная механика
Каникулы в форте Каникулы в форте

Проект La Dacha Олега Тинькова

AD
Наука о прикосновениях Наука о прикосновениях

Белорусский стартап реализовал технологию передачи тактильных ощущений для VR

Популярная механика
Сериал «Шучу» с Джимом Керри: куклы и депрессия в самом странном телешоу осени Сериал «Шучу» с Джимом Керри: куклы и депрессия в самом странном телешоу осени

По Showtime идет «Шучу» — комедия про ведущего детской программы

Esquire
Нечеловеческая еда Нечеловеческая еда

Как делают сухой корм для животных

Популярная механика
Судьбы красавиц со знаменитых портретов русских художников Судьбы красавиц со знаменитых портретов русских художников

Кем были женщины, которых художники избрали своими музами

Cosmopolitan
Выдуманная природа Рогана Брауна Выдуманная природа Рогана Брауна

Роган Браун создает из бумаги огромные колонии вымышленных микробов

Популярная механика
Вы поете великолепно Вы поете великолепно

Главный редактор Glamour Иляна Эрднеева пригласила Валерия Меладзе в караоке

Glamour
Кто спасет МКС Кто спасет МКС

МКС может завершить работу через шесть лет. Что будет дальше?

Популярная механика
Пора найти наставника: 6 типов людей, с которых ты должен брать пример Пора найти наставника: 6 типов людей, с которых ты должен брать пример

Какой наставник подойдет именно тебе?

Playboy
Очень сложная игра Очень сложная игра

Первая полезная компьютерная игра

Популярная механика
Datsun on-DO: игра в бренды Datsun on-DO: игра в бренды

Запас прочности Datsun on-DO

АвтоМир
Танки против крепостей Танки против крепостей

Миф об уничтоженных танковых армиях на улицах Берлина

Популярная механика
Покорение Олимпа Покорение Олимпа

Jaguar готовится взобраться на вершину топ-сегмента с флагманами J-Pace и XJ

Quattroruote
Ударные стройки науки Ударные стройки науки

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

Популярная механика
Алиса Лобанова: «Рисковать я любила всегда!» Алиса Лобанова: «Рисковать я любила всегда!»

Учредитель компании Toy.ru рассуждает о недетских амбициях в игрушечном бизнесе

Cosmopolitan
Операция «Ы» Операция «Ы»

Киргизия стала целью второй экспедиции Land Rover

Популярная механика
8 ошибок, из-за которых ты выглядишь старше: не допускай их! 8 ошибок, из-за которых ты выглядишь старше: не допускай их!

Чтобы выглядеть идеально, нужно просто не допускать эти ошибки в макияже

Cosmopolitan
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
Исследование: гаджеты привлекают детей больше, чем сладости Исследование: гаджеты привлекают детей больше, чем сладости

Смартфон или планшет вместо конфет — хорошая идея?

CHIP
Конец всему Конец всему

Несколько вариантов сценария будущего для Вселенной

Популярная механика
Бросаем курить: как избавиться от мыслей о сигаретах Бросаем курить: как избавиться от мыслей о сигаретах

Правила, которые останавливают механизм, запускающий мысли о сигаретах

Psychologies
У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
Из чего построить «умный» дом: ПДУ, датчики и чайник Из чего построить «умный» дом: ПДУ, датчики и чайник

Систему «умного» дома можно собрать своими руками: как сделать первый шаг

CHIP
Темный карнавал Темный карнавал

Об экзотических гипотезах темной материи

Популярная механика
Древний гигант в космосе: обнаружен прародитель сотен галактик Древний гигант в космосе: обнаружен прародитель сотен галактик

Гиперион в несколько сотен раз превышает массу нашей Галактики

Forbes
Кошка на пути домой Кошка на пути домой

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

Популярная механика
15 видов скрытого саморазрушения 15 видов скрытого саморазрушения

Истории обычных людей рассказывают о незаметном саморазрушительном поведении

Psychologies
Открыть в приложении