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

Цифровая лихорадка Цифровая лихорадка

Наиболее интересные выступления из конференции CG Event

Популярная механика
Почему быстро перегорают светодиодные лампы? Почему быстро перегорают светодиодные лампы?

Разобрались в причинах, которые могут быстро вывести светодиодные лампы из строя

CHIP
Гелий Гелий

Известно, что каждый элемент имеет свой, только ему одному принадлежащий спектр

Наука и жизнь
Молодые и многообещающие российские музыканты Молодые и многообещающие российские музыканты

Esquire экзаменует музыкантов, чьи песни пересылают друг другу в интернете

Esquire
Раскрыть денежный потенциал Раскрыть денежный потенциал

Алексей Ситников – о том, как психология денег влияет на их количество

Psychologies
Клуб разбитых сердец: начните жить заново Клуб разбитых сердец: начните жить заново

Как справиться с болью и вернуть вкус к жизни после расставания с любимым

Psychologies
Приехали: сеть кафе, где платят личными данными вместо денег, завоевывает мир Приехали: сеть кафе, где платят личными данными вместо денег, завоевывает мир

И тут слежка! Но все не так просто: они, может быть, еще и аферисты

Playboy
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
Наркотики для Трампа. Как фармацевтика влияет на политику США Наркотики для Трампа. Как фармацевтика влияет на политику США

Наркотики продолжают уносить жизни в США и по всему миру

Forbes
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
Из варяг в губернаторы: старому поколению управленцев грядет смена Из варяг в губернаторы: старому поколению управленцев грядет смена

Многие главы регионов становятся для власти «проблемными»

Forbes
Обходи стороной Обходи стороной

Альфонсы, маменькины сынки и вечные женихи...каких мужчин стоит избегать

StarHit
Очевидно невероятная Очевидно невероятная

Актриса Ева Грин о новой работе, природной скромности и актерской судьбе

Grazia
Высший разум Высший разум

Пуховики в эпоху Возрождения изображали бы так, как придумал Пьерпаоло Пиччоли

Vogue
Стоп-лист для капитала. Иностранные паспорта создадут проблемы богатым россиянам Стоп-лист для капитала. Иностранные паспорта создадут проблемы богатым россиянам

Список рискованных юрисдикций от ОЭСР

Forbes
Культурология на колесах Культурология на колесах

Какую Россию открывают исследовательские экспедиции

Русский репортер
Второй лишний Второй лишний

Как избавиться от ненужного жира в области подбородка

Лиза
Кошкин дом в музее Кошкин дом в музее

Пресс-секретарь эрмитажных котов Мария Халтунен о том, для чего музею нужны коты

Дилетант
Мачо против блондинки Мачо против блондинки

Существует ли «женская логика» и есть ли разница в мышлении разных полов

Psychologies
8 неожиданных фактов о фильме «Гостья из будущего» 8 неожиданных фактов о фильме «Гостья из будущего»

Как снимался знаковый детский фильм из прошлого

Maxim
Фиаско за миллиарды: эпические провалы ИТ-компаний Фиаско за миллиарды: эпические провалы ИТ-компаний

Чем больше корпорация, тем дороже ошибка

Forbes
По материнской линии По материнской линии

Бьянка Балти стала главным украшением Green Carpet Fashion Awards

Grazia
Возраст любви Возраст любви

Аль Пачино нашел новую возлюбленную среди подруг бывшей гражданской жены

StarHit
Невозможно отказать! 6 ну очень романтичных предложений руки и сердца Невозможно отказать! 6 ну очень романтичных предложений руки и сердца

Очень романтичные историй о том, как британцы предлагали руку и сердце

Cosmopolitan
72 дня каннибализма: годовщина авиакатастрфы в Андах 72 дня каннибализма: годовщина авиакатастрфы в Андах

История авиакатастрофы 1972 года в Андах: выжившим пришлось стать людоедами

Maxim
Хлебом не корми Хлебом не корми

Дискуссия лучших представительниц ресторанной индустрии

Cosmopolitan
Последний шанс турецкого султана Последний шанс турецкого султана

Война завершилась новой триумфальной победой русского оружия

Дилетант
Карта рисков. Что будет волновать инвесторов до конца года Карта рисков. Что будет волновать инвесторов до конца года

Инвесторы больше не рассчитывают, что мировые центробанки будут на их стороне

Forbes
Игра в глобализацию Игра в глобализацию

Издательство tinyBuild выводит независимые игры из СНГ на глобальный рынок

РБК
Dove помогает девочкам полюбить свою внешность и быть уверенными в себе Dove помогает девочкам полюбить свою внешность и быть уверенными в себе

Подлинную красоту нельзя определить формой, размером, цветом

Cosmopolitan
Открыть в приложении