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

Небо для катамаранов Небо для катамаранов

Современные самолеты построены по так называемой нормальной схеме

Популярная механика
Законы против прогресса: как регулировать высокие технологии Законы против прогресса: как регулировать высокие технологии

Игорь Дроздов — о том, какие законы способствуют развитию технологий

Forbes
С горочки спустился С горочки спустился

Мы встретились с чемпионом России по форкроссу Иваном Кунаевым

Популярная механика
Арестованный миллиардер Магомедов разбогател после продажи акций НМТП Арестованный миллиардер Магомедов разбогател после продажи акций НМТП

После объявления о сделке котировки порта резко подскочили

Forbes
Квантовое превосходство Квантовое превосходство

В IT сложилась предреволюционная ситуация

Популярная механика
Девушка, живущая в сети Девушка, живущая в сети

Как строить отношения через онлайн-знакомства

Cosmopolitan
Незастывающее слово Незастывающее слово

Языку так тяжело в тисках учебников и словарей

Популярная механика
Ночь гламура Ночь гламура

Атмосфера гламура хороша тем, что сразу предлагает сыграть главную роль

Домашний Очаг
Интеллект для самолета Интеллект для самолета

Многофункциональная боевая машина следующего поколения

Популярная механика
Путь воина Путь воина

Бунтующая творческая натура Гарика Burito

OK!
Нервные клетки не восстанавливаются? Нервные клетки не восстанавливаются?

Может ли мозг взрослого человека образовывать новые нейроны взамен утраченных

Популярная механика
Деньги из воздуха. Как Ким Кардашьян заработала $350 млн Деньги из воздуха. Как Ким Кардашьян заработала $350 млн

Все, к чему бы ни прикасалась рука семейства Кардашьян, превращается в деньги

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
Красивы и талантливы: Хадид, Миддлтон и другие знаменитые сёстры, покорившие мир Красивы и талантливы: Хадид, Миддлтон и другие знаменитые сёстры, покорившие мир

Эти звездные сестрички делят не только родителей, но еще и поклонников

Cosmopolitan
Метательные планеры Метательные планеры

Один из самых молодых видов авиамодельного спорта

Популярная механика
Актер Филипп Авдеев — о «Кислоте» и поколении молодых Актер Филипп Авдеев — о «Кислоте» и поколении молодых

Четвертого октября на экраны выходит фильм «Кислота»

Esquire
Кто спасет МКС Кто спасет МКС

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

Популярная механика
Как научиться принимать собственное тело Как научиться принимать собственное тело

Современная эпоха заставляет девушек стесняться своей внешности

Psychologies
Танки против крепостей Танки против крепостей

Миф об уничтоженных танковых армиях на улицах Берлина

Популярная механика
Цена лояльности. Выгодны ли бонусные программы банкам и их клиентам Цена лояльности. Выгодны ли бонусные программы банкам и их клиентам

Эффективность программ лояльности вызывает вопросы

Forbes
Топор плывет Топор плывет

В середине прошлого десятилетия в море вышло судно странной наружности

Популярная механика
Ммм! 7 свежих идей, которые 100% пригодятся в постели (клубники тут нет) Ммм! 7 свежих идей, которые 100% пригодятся в постели (клубники тут нет)

Заниматься сексом классно, но всегда можно сделать ЭТО еще круче

Playboy
Пластмассовая армия Пластмассовая армия

Сборные модели с высокой степенью детализации и технической достоверности

Популярная механика
Актер и амбассадор Bvlgari Ник Бейтман: «Чтобы получить черный пояс, мне понадобилось почти 18 лет» Актер и амбассадор Bvlgari Ник Бейтман: «Чтобы получить черный пояс, мне понадобилось почти 18 лет»

Ник Бейтман о парфюме и о том, как ему удается все успевать

Esquire
Кошка на пути домой Кошка на пути домой

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

Популярная механика
Уходи красиво Уходи красиво

Как победитель «Замуж за Бузову» обманул Ольгу

StarHit
Броня легка Броня легка

Алюминиевые сплавы давно и прочно обосновались на бронемашинах

Популярная механика
Новая эра: почему Уоррен Баффет начал инвестировать в финтех Новая эра: почему Уоррен Баффет начал инвестировать в финтех

Наследники миллиардера в Berkshire Hathaway перешли к онлайн-платежам

Forbes
У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
Бешеный счетчик. В домах ограничат дешевое электричество Бешеный счетчик. В домах ограничат дешевое электричество

Правительство вернулось к идее ввести социальную норму энергопотребления

Forbes
Открыть в приложении