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

Выход дракона Выход дракона

Впервые в истории лидером по количеству космических запусков станет Китай

Популярная механика
Как это по-русски: названия 10 самых актуальных моделей сумок нашего времени Как это по-русски: названия 10 самых актуальных моделей сумок нашего времени

Как называются самые актуальные из современных сумок на разных языках

Cosmopolitan
Яндекс.Станция Яндекс.Станция

Вот уже неделю Яндекс.Станция живет у меня дома

Популярная механика
Разбогатели на бумаге Разбогатели на бумаге

В большинстве регионов бюджеты исполняются с профицитом, но богаче они не стали

Эксперт
Операция «Ы» Операция «Ы»

Киргизия стала целью второй экспедиции Land Rover

Популярная механика
Почему я одна: четыре причины Почему я одна: четыре причины

Быть одной — это нормально

Psychologies
Целого мира мало Целого мира мало

Человечеству грозит дефицит самых простых минеральных ресурсов

Популярная механика
Новая жизнь Москва-Сити Новая жизнь Москва-Сити

Москва-Сити наконец окончательно сформировался как деловой район

Эксперт
Небо для катамаранов Небо для катамаранов

Современные самолеты построены по так называемой нормальной схеме

Популярная механика
Без отделки не предлагать Без отделки не предлагать

Без отделки не предлагать

Эксперт
Имею скафандр, готов путешествовать Имею скафандр, готов путешествовать

Скафандров для других планет у человечества нет даже в перспективе

Популярная механика
Гибель Березовского. Какое отношение к ней имеет Михаил Саакашвили Гибель Березовского. Какое отношение к ней имеет Михаил Саакашвили

Гибель Патаркацишвили стала ударом для его партнера Бориса Березовского

Forbes
Кошка на пути домой Кошка на пути домой

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

Популярная механика
Аукционист Симон де Пюри: «Рынок искусства любит новичков» Аукционист Симон де Пюри: «Рынок искусства любит новичков»

Аукционист Симон де Пюри: «Рынок искусства любит новичков»

Forbes
Метательные планеры Метательные планеры

Один из самых молодых видов авиамодельного спорта

Популярная механика
Геномика на марше: обнаружены гены смысла жизни Геномика на марше: обнаружены гены смысла жизни

Что такое эвдемоническое и гедонистическое счастье?

Forbes
Незастывающее слово Незастывающее слово

Языку так тяжело в тисках учебников и словарей

Популярная механика
Что носили мужчины на этой неделе Что носили мужчины на этой неделе

Гарри Стайлз переодевается в Элтона Джона, Дрейк возвращается в нулевые

GQ
Кто спасет МКС Кто спасет МКС

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

Популярная механика
Страх или смех? Страх или смех?

10 фильмов, которые стоит посмотреть на Хэллоуин

Мир Фантастики
Темный карнавал Темный карнавал

Об экзотических гипотезах темной материи

Популярная механика
Цена дружбы: Хабиб Нурмагомедов готов лишиться гонорара за победу Цена дружбы: Хабиб Нурмагомедов готов лишиться гонорара за победу

Цена дружбы: Хабиб Нурмагомедов готов лишиться гонорара за победу

Forbes
Чистый тяжелый металл Чистый тяжелый металл

Как производят слитки драгоценных металлов

Популярная механика
Как организовать банкет без накладок Как организовать банкет без накладок

Прочитав эти советы, ты захочешь развестись, чтобы жениться заново

Maxim
Пластмассовая армия Пластмассовая армия

Сборные модели с высокой степенью детализации и технической достоверности

Популярная механика
Как найти местоположение человека по номеру телефона: подбираем рецепт Как найти местоположение человека по номеру телефона: подбираем рецепт

Чтобы отыскать близкого по номеру мобильного, существуют различные способы

CHIP
С горочки спустился С горочки спустился

Мы встретились с чемпионом России по форкроссу Иваном Кунаевым

Популярная механика
На край земли На край земли

Robb Report отправляется в потрясающий белый мир Антарктиды

Robb Report
У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
«Мы живем в эпоху исчезающих фактов» «Мы живем в эпоху исчезающих фактов»

Интервью с послом Польши в РФ Влодзимежем Марчиняком

Огонёк
Открыть в приложении