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 и читайте статьи из популярных журналов

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Swarovski: резьба по свету и стеклу Swarovski: резьба по свету и стеклу

История революционных инноваций от Swarovski длится уже более столетия

Популярная механика, август'18
Вопрос-ответ Вопрос-ответ

Присылайте ваши вопросы

Вокруг света, октябрь'18
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика, ноябрь'18
Девочка-вопреки Девочка-вопреки

Мари Краймбрери — успешный молодой артист и номинант премии «Больше чем звёзды»

OK!, октябрь'18
«Границы на карте мира условны» «Границы на карте мира условны»

Ладислав Бубнар — яркий пример того, как талант может в изменить жизненный путь

OK!, октябрь'18
Бой тридцати: легендарная битва Столетней войны Бой тридцати: легендарная битва Столетней войны

О сражении, которое произвело огромное впечатление на умы современников

Maxim, октябрь'18
Не только Слендермен: самые страшные городские легенды Не только Слендермен: самые страшные городские легенды

Какие только ужасы не рождаются в глубокой тьме интернета

Cosmopolitan, октябрь'18
Тест суперемкого жесткого диска Seagate BarraCuda Pro: 14 Тбайт хватит надолго Тест суперемкого жесткого диска Seagate BarraCuda Pro: 14 Тбайт хватит надолго

Будет ли достигнут когда-либо предел емкости жестких дисков?

CHIP, октябрь'18
Роботы вместо внуков: гаджеты для пользователей 60+ Роботы вместо внуков: гаджеты для пользователей 60+

Сегодня пожилым людям адресован целый рынок высокотехнологичных устройств

Forbes, октябрь'18
«Нужно пробовать разное»: шеф-повар о кулинарных изменах «Нужно пробовать разное»: шеф-повар о кулинарных изменах

Шеф-повар Виталий Истомин об изменах в гастрономическом мире

Men’s Health, октябрь'18
Каналы в Голландии могут замерзнуть вновь, но это не отменяет глобального потепления Каналы в Голландии могут замерзнуть вновь, но это не отменяет глобального потепления

О том, как алармизм подменяет собой реальные проблемы глобального потепления

СНОБ, октябрь'18
Актер Филипп Авдеев — о «Кислоте» и поколении молодых Актер Филипп Авдеев — о «Кислоте» и поколении молодых

Четвертого октября на экраны выходит фильм «Кислота»

Esquire, октябрь'18
Амстердам хотят лишить знаменитой достопримечательности Амстердам хотят лишить знаменитой достопримечательности

Власти Амстердама решают, убрать ли с улиц знаменитую инсталляцию I amsterdam

National Geographic, октябрь'18
Вау-эффект: как произвести впечатление на работодателя Вау-эффект: как произвести впечатление на работодателя

Приемы, которые помогают быстро трудоустроиться

Forbes, октябрь'18
Что почитать Что почитать

Где и как искать хорошее чтиво

Лиза, октябрь'18
Правила жизни Массимо Карреры Правила жизни Массимо Карреры

Правила жизни тренера «Спартака» Массимо Карреры

Esquire, октябрь'18
Как жить после предательства близкого человека Как жить после предательства близкого человека

Как справиться с болью и что делать, когда любимый человек предает

Psychologies, октябрь'18
Один день в Соломео Один день в Соломео

Брунелло Кучинелли отметил свой юбилей большим приемом в родном городке Соломео

СНОБ, октябрь'18
«Фэнтези способно объединять поколения» «Фэнтези способно объединять поколения»

Интервью с писательницей Екатериной Соболь

Мир Фантастики, ноябрь'18
Боевые искусства помогли тараканам спастись от зомбирующих ос Боевые искусства помогли тараканам спастись от зомбирующих ос

Таракан, вовремя заметивший врага, умеет от него отбиваться

National Geographic, октябрь'18
Творит историю Творит историю

Клэр Фой готова представить нам сразу две новые премьеры!

Grazia, октябрь'18
Тимур Бекмамбетов Тимур Бекмамбетов

Правила жизни Тимура Бекмамбетова

Esquire, ноябрь'18
Трое в MINI: до свидания, Кострома, привет, Ярославль! Трое в MINI: до свидания, Кострома, привет, Ярославль!

Сегодня мы стартуем в последний город нашего путешествия – Ярославль

Cosmopolitan, октябрь'18
Китайский дублер. «Роснефть» нашла кому поставлять нефть вместо CEFC Китайский дублер. «Роснефть» нашла кому поставлять нефть вместо CEFC

Компанию CEFC в сделке заменит «дочка» китайского государственного инвестфонда

Forbes, октябрь'18
Ретроградный Меркьюри Ретроградный Меркьюри

Двойник Фредди Меркьюри — актер Рами Малек

GQ, ноябрь'18
Ресурсная федерация. Сохранит ли Россия лидерство на рынке нефти Ресурсная федерация. Сохранит ли Россия лидерство на рынке нефти

Ресурсная федерация. Сохранит ли Россия лидерство на рынке нефти

Forbes, октябрь'18
Второй лишний Второй лишний

Как избавиться от ненужного жира в области подбородка

Лиза, октябрь'18
Танцы с бубном. Почему компании избавляются от сотрудников-звезд Танцы с бубном. Почему компании избавляются от сотрудников-звезд

Граница между звездным и невыносимым работником удивительно тонкая

Forbes, октябрь'18
7 советов от экспертов, как познакомиться с мужчиной в общественном транспорте 7 советов от экспертов, как познакомиться с мужчиной в общественном транспорте

Способы обратить на себя внимание мужчины в общественном транспорте

Лиза, октябрь'18
Очень странные дела Очень странные дела

Производители усвоили, что суеверная аура привлекает внимание покупательниц

Elle, ноябрь'18