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

Заблудился в Америке Заблудился в Америке

Дизельпанк: параллельная вселенная словенского художника Андрея Трохи

Популярная механика
14 способов развить эмпатию 14 способов развить эмпатию

Эмпатию, способность сопереживать и понимать чувства другого, можно развить

Psychologies
Рисунки на полях Рисунки на полях

На финале лиги чемпионов УЕФА-2018 засветился робот, рисующий разметку

Популярная механика
Осенний марафон Осенний марафон

Красота окружающей природы—здесь главное действующее лицо и идейный вдохновитель

SALON-Interior
Дом во льдах Дом во льдах

История дрейфующих станций «Северный полюс» – это летопись подвига во имя науки

Популярная механика
Границы элегантности: как носить 5 спорных трендов и не выглядеть пошло Границы элегантности: как носить 5 спорных трендов и не выглядеть пошло

По́шло или пошло? Тренер по стилю Роман Медный научит видеть разницу!

Cosmopolitan
Очень сложная игра Очень сложная игра

Первая полезная компьютерная игра

Популярная механика
Союз ржавых 3 Союз ржавых 3

Фотоэкскурсия по заброшенным объектам индустриального наследия продолжается

Maxim
С горочки спустился С горочки спустился

Мы встретились с чемпионом России по форкроссу Иваном Кунаевым

Популярная механика
Личное место силы Личное место силы

Преподаватели йоги об особенном энергетическом пространстве — своём доме

Yoga Journal
Сон разумов Сон разумов

Гибернация – одна из ключевых технологий для пилотируемых экспедиций в космос

Популярная механика
Нил Армстронг и пустота Нил Армстронг и пустота

На экраны выходит фильм «Человек на луне». Смотреть его тяжело, но необходимо

СНОБ
Техпарад Техпарад

Новости мира науки

Популярная механика
На воспитании у бабушки: можно ли заменить родителей? На воспитании у бабушки: можно ли заменить родителей?

Часто вместо родителей детей воспитывают бабушки. Как это влияет на психику?

Psychologies
Креативная глубинка Креативная глубинка

Сердце концерна IКЕА, ворочающего миллиардами, находится в глухой провинции

Популярная механика
Оденьтесь на Хеллоуин как героиня классического фильма ужасов Оденьтесь на Хеллоуин как героиня классического фильма ужасов

На этот Хеллоуин мы подобрали крутые образы для костюмированной вечеринки

Vogue
Знаки и смыслы Китая Знаки и смыслы Китая

Китайская иероглифика прекрасна чувствует себя даже в цифровую эпоху

Популярная механика
Jeep Compass Jeep Compass

Jeep Compass. Кроссовер второго поколения наконец-то добрался до России

Quattroruote
Самая древняя Русь Самая древняя Русь

Животный мир давно минувших эпох

Популярная механика
Лифт или не лифт? Кое-что об олимпиаде «Кандидат в университет» Лифт или не лифт? Кое-что об олимпиаде «Кандидат в университет»

Нужно ли нам социальное предпринимательство олимпийского толка?

Forbes
Имею скафандр, готов путешествовать Имею скафандр, готов путешествовать

Скафандров для других планет у человечества нет даже в перспективе

Популярная механика
Век Живи Век Живи

Прожить 100 лет теперь проще, чем кажется

GQ
Китайский Карлсон Китайский Карлсон

Самой сложной и красивой игрушкой в мире был радиоуправляемый вертолет

Популярная механика
Тест Sapphire Radeon RX Vega 56 Nitro: тихая и мощная видеокарта класса High-End Тест Sapphire Radeon RX Vega 56 Nitro: тихая и мощная видеокарта класса High-End

Обзор бесшумной видеокарты класса High-End с отличной проивзодительностью

CHIP
У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
Страшно горячо! 22 невероятно горячих красотки Хэллоуина (ты точно не устоишь) Страшно горячо! 22 невероятно горячих красотки Хэллоуина (ты точно не устоишь)

Настоящие бестии. Но такие привлекательные

Playboy
Кто спасет МКС Кто спасет МКС

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

Популярная механика
Чашечку чая? Чашечку чая?

Консультант по светскому общению знает, что такое хорошо и что такое плохо

Grazia
Кошка на пути домой Кошка на пути домой

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

Популярная механика
Приключения «Мультикубика» Приключения «Мультикубика»

Как коробка из пластика с мультфильмами внутри пытается стать серьезным бизнесом

РБК
Открыть в приложении