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

Дар вулкана Дар вулкана

Крупнейшее месторождение, сформированное вулканом

Популярная механика
Семейная мастерская Семейная мастерская

Хочешь стать ближе своему ребенку? Занимайся вместе с ним творчеством

Лиза
Пламенные моторы будущего Пламенные моторы будущего

Интервью с генеральным директором ЦИАМ Михаилом Гординым

Популярная механика
Звездные войны Андрея Могучего Звездные войны Андрея Могучего

Андрей Могучий – одна из самых ярких фигур на российской сцене

СНОБ
Брат небесный, брат земной Брат небесный, брат земной

NASA исследует близнецов: астронавта и его брата, оставшегося на Земле

Популярная механика
15 видов скрытого саморазрушения 15 видов скрытого саморазрушения

Истории обычных людей рассказывают о незаметном саморазрушительном поведении

Psychologies
Чистый тяжелый металл Чистый тяжелый металл

Как производят слитки драгоценных металлов

Популярная механика
5 книг для тех, кто хочет заниматься творчеством, но боится начать 5 книг для тех, кто хочет заниматься творчеством, но боится начать

Подборка книг, которые помогут поверить, что творчество доступно каждому

Psychologies
Ради тишины и чистоты Ради тишины и чистоты

Корабли на электричестве покоряют фьорды Норвегии

Популярная механика
Как одежда помогает нам чувствовать себя лучше Как одежда помогает нам чувствовать себя лучше

Что такое «лечебная» одежда и почему ее ждет большое будущее

Vogue
Выход дракона Выход дракона

Впервые в истории лидером по количеству космических запусков станет Китай

Популярная механика
Статуи, фальшивые доллары и еще 6 статей экспорта Северной Кореи Статуи, фальшивые доллары и еще 6 статей экспорта Северной Кореи

Материал о главных статьях экспорта Северной Кореи

Maxim
С горочки спустился С горочки спустился

Мы встретились с чемпионом России по форкроссу Иваном Кунаевым

Популярная механика
Шанс для рубля. Смогут ли власти уменьшить роль доллара в экономике Шанс для рубля. Смогут ли власти уменьшить роль доллара в экономике

Правительство хочет увеличить роль рубля в международных расчетах

Forbes
Метательные планеры Метательные планеры

Один из самых молодых видов авиамодельного спорта

Популярная механика
Диплом отличника. Как проверить эффективность онлайн-курса Диплом отличника. Как проверить эффективность онлайн-курса

Чем меньше эксперт разбирается в предмете, тем больше у него хороших отзывов

Forbes
Наука о прикосновениях Наука о прикосновениях

Белорусский стартап реализовал технологию передачи тактильных ощущений для VR

Популярная механика
Эффект домино. Инвесторы бегут с развивающихся рынков Эффект домино. Инвесторы бегут с развивающихся рынков

Почему проседают курсы валют и есть ли повод опасаться новой волны кризиса?

Forbes
Знаки и смыслы Китая Знаки и смыслы Китая

Китайская иероглифика прекрасна чувствует себя даже в цифровую эпоху

Популярная механика
Надя Михалкова: «Стать режиссером – последнее, что я могла сделать» Надя Михалкова: «Стать режиссером – последнее, что я могла сделать»

Легко ли Наде Михалковой находить общий язык с молодыми людьми и самой собой

Grazia
Очень сложная игра Очень сложная игра

Первая полезная компьютерная игра

Популярная механика
Совет да лайфхак Совет да лайфхак

Лучшие полезные советы от авторов журнала MAXIM

Maxim
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
Положительно заряженные Положительно заряженные

Сравнительный тест Ford Focus и Kia Ceed

АвтоМир
У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
Плюс два Плюс два

Из Lexus RX 450hL будет убрана гибридная трансмиссия

Популярная механика
Интеллект для самолета Интеллект для самолета

Многофункциональная боевая машина следующего поколения

Популярная механика
Обида на мать: что делать? Обида на мать: что делать?

Наша читательница рассказывает историю отношений с матерью

Psychologies
Кошка на пути домой Кошка на пути домой

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

Популярная механика
Роковая ошибка: как защищаться от бракованных товаров Роковая ошибка: как защищаться от бракованных товаров

Что делать, если товар изменил назначение и угрожает потребителям?

Forbes
Открыть в приложении