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
5 случаев, когда пиар-акции окончились грандиозным провалом 5 случаев, когда пиар-акции окончились грандиозным провалом

Об этих промоакциях вспоминают с содроганием

Maxim
КВ-1 к маршу готов КВ-1 к маршу готов

Танки, участвовавшие в битве на Неве

Популярная механика
Дом для всех Дом для всех

Красота и функциональность в интерьере для семьи из трёх поколений

SALON-Interior
Квантовое превосходство Квантовое превосходство

В IT сложилась предреволюционная ситуация

Популярная механика
По домам! По домам!

Об интересных новинках московского девелоперского рынка

AD
Интеллект для самолета Интеллект для самолета

Многофункциональная боевая машина следующего поколения

Популярная механика
Звездные войны Андрея Могучего Звездные войны Андрея Могучего

Андрей Могучий – одна из самых ярких фигур на российской сцене

СНОБ
Танки против крепостей Танки против крепостей

Миф об уничтоженных танковых армиях на улицах Берлина

Популярная механика
Аукцион без покупателей. Почему Минфину не хотят давать взаймы Аукцион без покупателей. Почему Минфину не хотят давать взаймы

Министерство финансов вернулось на рынок ОФЗ после месячного перерыва

Forbes
Когда лайнер бьет хвостом Когда лайнер бьет хвостом

Авиаинциденты с «тейлстрайком»

Популярная механика
Ректор Путина против СМИ: чем опасно дело Владимира Литвиненко Ректор Путина против СМИ: чем опасно дело Владимира Литвиненко

Мы начинаем забывать, что защита деловой репутации — это не карательная операция

Forbes
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
Подарок от арестантов. Можно ли заработать на акциях НМТП Подарок от арестантов. Можно ли заработать на акциях НМТП

Долго ли будут дорожать акции и стоит ли участвовать в этом ралли

Forbes
Лунный заяц, картофель и звезды Лунный заяц, картофель и звезды

Китайская миссия Chang’e 4 – первая на обратной стороне луны

Популярная механика
Варвара Слуцкая: «У мамы не хватает нервов меня тренировать» Варвара Слуцкая: «У мамы не хватает нервов меня тренировать»

Варя Слуцкая рассказала про свой острый язык и домашний салон красоты

StarHit
Новая бронетанковая доктрина Новая бронетанковая доктрина

О зарождении новой бронетанковой доктрины

Популярная механика
Русский травник: как заработать 100 млн рублей на промышленной конопле Русский травник: как заработать 100 млн рублей на промышленной конопле

Предприниматель, сколотивший состояние на промышленной конопле в Голландии

Forbes
Топор плывет Топор плывет

В середине прошлого десятилетия в море вышло судно странной наружности

Популярная механика
Перспективная ниша: что выгодно экспортировать в Китай Перспективная ниша: что выгодно экспортировать в Китай

Китай превращается в перспективный рынок для экспорта российской продукции

Forbes
Летающая парта нового поколения Летающая парта нового поколения

Сверхманевренный учебный самолет с крыльями обратной стреловидности

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
Фантастика в открытом поле Фантастика в открытом поле

Иннополис – город, в котором нет старости

Популярная механика
При чем тут гардероб?! Секрет идеальных отношений от экспертов из США При чем тут гардероб?! Секрет идеальных отношений от экспертов из США

Почему парни забивают на внешность

Playboy
Кошка на пути домой Кошка на пути домой

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

Популярная механика
Хождение по мукам Хождение по мукам

Знаменитости рассказали, почему они не стали бы поздравлять своих педагогов

StarHit
У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
Лучшие шутки дня и Причинно-следственный комитет! Лучшие шутки дня и Причинно-следственный комитет!

Добрососедский дайджест авторского юмора с авторской орфографией

Maxim
С горочки спустился С горочки спустился

Мы встретились с чемпионом России по форкроссу Иваном Кунаевым

Популярная механика
Город золотой. Почему платный въезд стал проблемой для мегаполисов Город золотой. Почему платный въезд стал проблемой для мегаполисов

Результаты платного въезда в Нью-Йорке, Лондоне и Осло

Forbes
Открыть в приложении