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

Нечеловеческая еда Нечеловеческая еда

Как делают сухой корм для животных

Популярная механика
Обзор смартфона Apple iPhone Xr 128 GB: новая звезда среди айфонов Обзор смартфона Apple iPhone Xr 128 GB: новая звезда среди айфонов

iPhone Xr выгодно отличается от других новинок Apple

CHIP
Китайский Карлсон Китайский Карлсон

Самой сложной и красивой игрушкой в мире был радиоуправляемый вертолет

Популярная механика
Пять причин не менять экран смартфона, а купить новый Пять причин не менять экран смартфона, а купить новый

Почему замена треснувшего экрана на смартфоне не стоит свеч

CHIP
Темный карнавал Темный карнавал

Об экзотических гипотезах темной материи

Популярная механика
Васту: что снаружи, то и внутри Васту: что снаружи, то и внутри

Как получить жизненную силу, меняя пространство дома

Yoga Journal
Кто спасет МКС Кто спасет МКС

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

Популярная механика
Миллионер из шоу Миллионер из шоу

Миллионер из шоу "Замуж за Бузову" предлагает читательницам Cosmo познакомиться

Cosmopolitan
Пламенные моторы будущего Пламенные моторы будущего

Интервью с генеральным директором ЦИАМ Михаилом Гординым

Популярная механика
Jaguar I-Pace Jaguar I-Pace

Jaguar I-Pace. Марка решилась на борьбу за достойное место в электропремиуме

Quattroruote
Наука о прикосновениях Наука о прикосновениях

Белорусский стартап реализовал технологию передачи тактильных ощущений для VR

Популярная механика
Королева говорит Королева говорит

Клэр Фой на пике карьеры собирается в большой отпуск

Glamour
Не просто фантастика Не просто фантастика

Городской тест-драйв беспилотного автомобиля

Популярная механика
Брат меньший: как филиал может влиять на стратегию штаб-квартиры Брат меньший: как филиал может влиять на стратегию штаб-квартиры

Эксперт: как локальный офис может повлиять на решения штаб-квартиры компании

Forbes
Незастывающее слово Незастывающее слово

Языку так тяжело в тисках учебников и словарей

Популярная механика
Как правильно бросить старую надоевшую работу Как правильно бросить старую надоевшую работу

Как расстаться с опостылевшей работой максимально безболезненно

Maxim
Сколько можно спать? Сколько можно спать?

Еще несколько сотен лет назад европейцы спали дважды за сутки

Популярная механика
Поиск жизни на Марсе: братья Стругацкие предсказали точное место Поиск жизни на Марсе: братья Стругацкие предсказали точное место

Предполагаемое место посадки марсохода часто упоминалось в научной фантастике

Forbes
Техпарад Техпарад

Новости мира науки

Популярная механика
Три уровня финансовых отношений в паре Три уровня финансовых отношений в паре

Как разумно договариваться друг с другом в финансовых вопросах

Psychologies
Мир завтрашнего дня Мир завтрашнего дня

Дизайн – это вовсе не то, как выглядит какой-то предмет

Популярная механика
Что говорить на собеседовании — правду или то, что от тебя хотят услышать? Что говорить на собеседовании — правду или то, что от тебя хотят услышать?

Сделай работу своей мечты работой своей реальности!

Maxim
Знаки и смыслы Китая Знаки и смыслы Китая

Китайская иероглифика прекрасна чувствует себя даже в цифровую эпоху

Популярная механика
Взяли на пробу Взяли на пробу

Верный способ узнать город или страну – пробовать местную еду

Grazia
Фантастика в открытом поле Фантастика в открытом поле

Иннополис – город, в котором нет старости

Популярная механика
Первобытная теория. Почему не следует делить бизнес на женский и мужской Первобытная теория. Почему не следует делить бизнес на женский и мужской

Общество отказывается признать, что успех и неудача в работе не зависят от пола

Forbes
У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
Выдуманная природа Рогана Брауна Выдуманная природа Рогана Брауна

Роган Браун создает из бумаги огромные колонии вымышленных микробов

Популярная механика
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
Нью–Йорк в Москве Нью–Йорк в Москве

Эта квартира, предназначенная для приёма гостей, призвана произвести впечатление

SALON-Interior
Открыть в приложении