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

Танки против крепостей Танки против крепостей

Миф об уничтоженных танковых армиях на улицах Берлина

Популярная механика
Том Харди: «Я больше не хулиган» Том Харди: «Я больше не хулиган»

Актер Том Харди рассказал, как из двоечника превратиться в суперзлодея

Esquire
_Не музыка еще, уже не шум _Не музыка еще, уже не шум

Как научить машину сочинять музыку и писать картины

Популярная механика
Страх и риск. Насколько подорожает ОСАГО из-за реформы Страх и риск. Насколько подорожает ОСАГО из-за реформы

Необходимость в реформе ОСАГО давно назрела, но провести ее качественно непросто

Forbes
Мир-кольцо Мир-кольцо

Земли в форме бублика: добро пожаловать на обруч и пончик

Популярная механика
Слушать своё тело Слушать своё тело

Медитируйте на физических ощущениях, чтобы чувствовать себя спокойным

Yoga Journal
Дело жизни Казуаки Харады Дело жизни Казуаки Харады

Японский художник Казуаки Хараде нашел свое дело почти случайно

Популярная механика
Обзор смартфона Apple iPhone Xs Max: самое крупное яблоко Обзор смартфона Apple iPhone Xs Max: самое крупное яблоко

Стоит ли новинка Apple iPhone Xs Max своих денег? Разбираемся в обзоре

CHIP
Очень сложная игра Очень сложная игра

Первая полезная компьютерная игра

Популярная механика
Кто я? Кто я?

Кто ты такой? Вопрос, который мы задаем себе в течение жизни

Psychologies
Ради тишины и чистоты Ради тишины и чистоты

Корабли на электричестве покоряют фьорды Норвегии

Популярная механика
Среда для единорогов: возможна ли в России Кремниевая долина Среда для единорогов: возможна ли в России Кремниевая долина

Эффект Кремниевой долины — это совпадение потенциала людей, идей и финансов

Forbes
Выход дракона Выход дракона

Впервые в истории лидером по количеству космических запусков станет Китай

Популярная механика
Ты следующий! Ты следующий!

BMW iNEXT: как будет выглядеть автомобиль будущего

АвтоМир
Лунный заяц, картофель и звезды Лунный заяц, картофель и звезды

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

Популярная механика
Против правил Против правил

Принц Гарри не выпил ни капли алкоголя с тех пор, как узнал о беременности жены

StarHit
Фантастика в открытом поле Фантастика в открытом поле

Иннополис – город, в котором нет старости

Популярная механика
Операция прикрытия. Действия ЦБ ослабят курс доллара до 62 рублей Операция прикрытия. Действия ЦБ ослабят курс доллара до 62 рублей

Курс рубля может укрепиться до отметки 62 рубля за доллар

Forbes
Пластмассовая армия Пластмассовая армия

Сборные модели с высокой степенью детализации и технической достоверности

Популярная механика
Физики сфотографировали молекулу в наномасштабе с помощью МРТ Физики сфотографировали молекулу в наномасштабе с помощью МРТ

Ученые сфотографировали молекулу в ультравысоком разрешении

Популярная механика
Мир завтрашнего дня Мир завтрашнего дня

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

Популярная механика
Инна Баженова: «Моя коллекция не укладывается в привычные рамки» Инна Баженова: «Моя коллекция не укладывается в привычные рамки»

Инна Баженова – одна из ключевых фигур российского арт-сообщества

СНОБ
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
5 правил, которые помогут сохранить место на жестком диске 5 правил, которые помогут сохранить место на жестком диске

Несколько актуальных советов, как изменить свое пользовательское поведение

CHIP
Имею скафандр, готов путешествовать Имею скафандр, готов путешествовать

Скафандров для других планет у человечества нет даже в перспективе

Популярная механика
10 признаков, что вы пассивно-агрессивны 10 признаков, что вы пассивно-агрессивны

Накопленная агрессия обладает разрушительной силой, но нам сложно распознать ее

Psychologies
У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
Робот-надзиратель. ЦБ будет регулировать рынок с помощью Big Data Робот-надзиратель. ЦБ будет регулировать рынок с помощью Big Data

Центробанк намерен взять под контроль быструю цифровизацию банковского сектора

Forbes
Кошка на пути домой Кошка на пути домой

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

Популярная механика
Нейрографика: как управлять жизнью с помощью рисования Нейрографика: как управлять жизнью с помощью рисования

Как рисование может помочь лучше понять себя и свою жизнь

Psychologies
Открыть в приложении