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

Нашествие Нашествие

Кролики-убийцы и другие животные-захватчики

Популярная механика
Пора найти наставника: 6 типов людей, с которых ты должен брать пример Пора найти наставника: 6 типов людей, с которых ты должен брать пример

Какой наставник подойдет именно тебе?

Playboy
Нечеловеческая еда Нечеловеческая еда

Как делают сухой корм для животных

Популярная механика
Смерть в Сети: 5 блогеров, убитых за свои посты Смерть в Сети: 5 блогеров, убитых за свои посты

Чем больше у блогера аудитория, тем выше риск, что найдутся и хейтеры

Cosmopolitan
Рисующие роботы Пиндара ван Армана Рисующие роботы Пиндара ван Армана

Может ли робот стать художником

Популярная механика
Венецианские картины Венецианские картины

Главные находки кинофестиваля в Венеции

GQ
Мир Дикого Востока Мир Дикого Востока

Как в Китае рождается медицина будущего

Популярная механика
Подсмотрено в Instagram: 5 юбок, которые есть у всех блогеров Подсмотрено в Instagram: 5 юбок, которые есть у всех блогеров

Осенью (и зимой, к слову, тоже) не обойтись без стильной юбки

Cosmopolitan
Танки против крепостей Танки против крепостей

Миф об уничтоженных танковых армиях на улицах Берлина

Популярная механика
5 мифов об оружии, сформированных кинематографом 5 мифов об оружии, сформированных кинематографом

Стереотипы о стрельбе из кинофильмов

Популярная механика
Креативная глубинка Креативная глубинка

Сердце концерна IКЕА, ворочающего миллиардами, находится в глухой провинции

Популярная механика
Вечный винтаж Вечный винтаж

Игра с прошлым затрагивает самые неожиданные струны души

Домашний Очаг
Выдуманная природа Рогана Брауна Выдуманная природа Рогана Брауна

Роган Браун создает из бумаги огромные колонии вымышленных микробов

Популярная механика
Последний русский олигарх: как Алишер Усманов поспорил с Аристотелем Последний русский олигарх: как Алишер Усманов поспорил с Аристотелем

Сформулированное в Древней Греции понятие «олигарх» не дожило до наших дней

Forbes
Пластмассовая армия Пластмассовая армия

Сборные модели с высокой степенью детализации и технической достоверности

Популярная механика
Нил Армстронг и пустота Нил Армстронг и пустота

На экраны выходит фильм «Человек на луне». Смотреть его тяжело, но необходимо

СНОБ
Метательные планеры Метательные планеры

Один из самых молодых видов авиамодельного спорта

Популярная механика
Внимание, тинейджер: инструкция для родителей Внимание, тинейджер: инструкция для родителей

Рассказываем, как ужиться с хаотичным подростком

Psychologies
Крейсер «Кенигсберг» в африканских водах: Паровой партизан Крейсер «Кенигсберг» в африканских водах: Паровой партизан

Эпопея немецкого рейдера «Кенигсберг» времен Первой мировой

Популярная механика
Apple представила новый MacBook Air, Mac Mini и iPad Pro Apple представила новый MacBook Air, Mac Mini и iPad Pro

Осенний урожай гаджетов Apple официально собран.

Maxim
Мир завтрашнего дня Мир завтрашнего дня

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

Популярная механика
«Я никогда не гнушался гуманитарным подкупом» «Я никогда не гнушался гуманитарным подкупом»

Сергей Гармаш успевает быть актером, сценаристом, продюсером, отцом и дедом

Огонёк
Имею скафандр, готов путешествовать Имею скафандр, готов путешествовать

Скафандров для других планет у человечества нет даже в перспективе

Популярная механика
«Маруся отравилась: секс и смерть в 1920-е»: отрывок из новой книги Дмитрия Быкова «Маруся отравилась: секс и смерть в 1920-е»: отрывок из новой книги Дмитрия Быкова

Фрагмент из антологии литературы эпохи НЭПа о сексуальной революции и смерти

Esquire
Кто спасет МКС Кто спасет МКС

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

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
У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
Сдержать эмоции Сдержать эмоции

Дом во Франции от архитектурного бюро Ольги Кушнаревой-Леоне

AD
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
Как провести выходные в Хойане — самом красивом городе во Вьетнаме Как провести выходные в Хойане — самом красивом городе во Вьетнаме

Хойан, пожалуй, самый романтичный старый город в центральной части Вьетнама

Esquire
Открыть в приложении