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

Ракетный маневр Ракетный маневр

С S7 Space связывают надежды на развитие отечественной частной космонавтики

Популярная механика
Роботы вместо внуков: гаджеты для пользователей 60+ Роботы вместо внуков: гаджеты для пользователей 60+

Сегодня пожилым людям адресован целый рынок высокотехнологичных устройств

Forbes
КВ-1 к маршу готов КВ-1 к маршу готов

Танки, участвовавшие в битве на Неве

Популярная механика
Как заставить куклу умереть Как заставить куклу умереть

Создатель пепелаца Теодор Тэжик объявил самоимпичмент

Русский репортер
Креативная глубинка Креативная глубинка

Сердце концерна IКЕА, ворочающего миллиардами, находится в глухой провинции

Популярная механика
Атлантида. Почему исторические города закрываются для туристов Атлантида. Почему исторические города закрываются для туристов

Далеко не для всех туристы — желанные гости

Forbes
Рисунки на полях Рисунки на полях

На финале лиги чемпионов УЕФА-2018 засветился робот, рисующий разметку

Популярная механика
История самого знаменитого фальшивомонетчика СССР История самого знаменитого фальшивомонетчика СССР

Виктор Баранов — человек, который помогал советской стране делать деньги

Maxim
Двойные стандарты Двойные стандарты

Стоимость антиматерии падает

Популярная механика
Мама-писатель Мама-писатель

Три года назад у Маши Рупасовой вышла первая книга детских стихов

Домашний Очаг
Самая древняя Русь Самая древняя Русь

Животный мир давно минувших эпох

Популярная механика
Блог с вами Блог с вами

Своими мыслями делится Ирина Голдман – журналист и автор тревел-блога @veryire

Grazia
Марс, пульс, температура Марс, пульс, температура

Зонд InSight: заглянуть внутрь Марса

Популярная механика
Тревожный сигнал. Американские компании стали занимать меньше денег Тревожный сигнал. Американские компании стали занимать меньше денег

Компании США резко сократили объемы выпуска и размещения облигаций

Forbes
Чистый тяжелый металл Чистый тяжелый металл

Как производят слитки драгоценных металлов

Популярная механика
Без паники! Без паники!

Не так давно Эмма Стоун начала сотрудничать с Child Mind Institute

Grazia
Мир Дикого Востока Мир Дикого Востока

Как в Китае рождается медицина будущего

Популярная механика
Маршрут перестроен Маршрут перестроен

Надежда Михалкова сняла дебютный хоррор

Esquire
Наука о прикосновениях Наука о прикосновениях

Белорусский стартап реализовал технологию передачи тактильных ощущений для VR

Популярная механика
У Христа за пазухой У Христа за пазухой

В Ватикане в ноябре откроется выставка «Русский путь. От Дионисия до Малевича»

СНОБ
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
Страшное слово «коррекция». Как перестать бояться и начать инвестировать Страшное слово «коррекция». Как перестать бояться и начать инвестировать

Заработать на неспокойном рынке могут и начинающие инвесторы: рассказываем, как

Forbes
Мир завтрашнего дня Мир завтрашнего дня

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

Популярная механика
Девочка-вопреки Девочка-вопреки

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

OK!
Пластмассовая армия Пластмассовая армия

Сборные модели с высокой степенью детализации и технической достоверности

Популярная механика
Покорение Олимпа Покорение Олимпа

Jaguar готовится взобраться на вершину топ-сегмента с флагманами J-Pace и XJ

Quattroruote
Кошка на пути домой Кошка на пути домой

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

Популярная механика
Конец советского мира. Почему плацкартные вагоны уходят в прошлое Конец советского мира. Почему плацкартные вагоны уходят в прошлое

Смена парадигмы железнодорожных перевозок: плацкарт теряет актуальность

Forbes
Кто спасет МКС Кто спасет МКС

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

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
Открыть в приложении