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

Сон разумов Сон разумов

Гибернация – одна из ключевых технологий для пилотируемых экспедиций в космос

Популярная механика
13 лучших фильмов ужасов 2018 года — от «Лета 84» до «Проклятия монахини» 13 лучших фильмов ужасов 2018 года — от «Лета 84» до «Проклятия монахини»

Теперь ты точно знаешь, как провести Хэллоуин!

Playboy
_Не музыка еще, уже не шум _Не музыка еще, уже не шум

Как научить машину сочинять музыку и писать картины

Популярная механика
Самые красивые японские фильмы ужасов Самые красивые японские фильмы ужасов

Модницы захотят посмотреть эти фильмы перед приближающимся Хеллоуином

Vogue
Ударные стройки науки Ударные стройки науки

Национальный научный фонд (NSF) опубликовал детальную статистику за 2016 год

Популярная механика
Как не «влететь», оформляя технику в кредит? Как не «влететь», оформляя технику в кредит?

Читайте о законных способах мошенничества при оформлении кредитов на электронику

CHIP
Мир завтрашнего дня Мир завтрашнего дня

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

Популярная механика
Сбор актива Сбор актива

Познавая мир, познаёшь себя

Robb Report
Рисунки на полях Рисунки на полях

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

Популярная механика
Как перестать заедать стресс? Как перестать заедать стресс?

Как справиться с проблемой заедания стресса

Домашний Очаг
Метательные планеры Метательные планеры

Один из самых молодых видов авиамодельного спорта

Популярная механика
Один за всех Один за всех

Испытываем корейский кроссовер четвертого поколения

АвтоМир
Инфекция жизни Инфекция жизни

Направленная панспермия в вопросах и ответах

Популярная механика
Город золотой. Почему платный въезд стал проблемой для мегаполисов Город золотой. Почему платный въезд стал проблемой для мегаполисов

Результаты платного въезда в Нью-Йорке, Лондоне и Осло

Forbes
Спим на уроке: обучение в состоянии осознанного сновидения Спим на уроке: обучение в состоянии осознанного сновидения

Возможно, скоро мы сможем тренироваться, не вылезая из-под одеяла, прямо во сне

Популярная механика
Свой парень Свой парень

Риналь Мухаметов о съемках, вождении и детях

Cosmopolitan
Удар с небес Удар с небес

Javelin считают наиболее совершенным легким средством против бронетехники

Популярная механика
Как наказать спамеров, звонящих с рекламой: советы юристов и CHIP Как наказать спамеров, звонящих с рекламой: советы юристов и CHIP

Надоели звонки с рекламой медицинских центров и прочих компаний?

CHIP
Прививка или смерть Прививка или смерть

Создание эффективной вакцины против ВИЧ заняло почти 40 лет

Популярная механика
Война культур: как неформальные правила компании могут погубить бизнес Война культур: как неформальные правила компании могут погубить бизнес

Противоречия в корпоративной культуре снижают рабочие усилия

Forbes
Наука о прикосновениях Наука о прикосновениях

Белорусский стартап реализовал технологию передачи тактильных ощущений для VR

Популярная механика
IPhone XS и IPhone XS Max: подробности, которые ты мог пропустить IPhone XS и IPhone XS Max: подробности, которые ты мог пропустить

«Просто хорошие смартфоны» — самая полная характеристика новых айфонов

Maxim
Кто спасет МКС Кто спасет МКС

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

Популярная механика
Деньги из воздуха. Как Ким Кардашьян заработала $350 млн Деньги из воздуха. Как Ким Кардашьян заработала $350 млн

Все, к чему бы ни прикасалась рука семейства Кардашьян, превращается в деньги

Forbes
Чистый тяжелый металл Чистый тяжелый металл

Как производят слитки драгоценных металлов

Популярная механика
Поднимите мне веки Поднимите мне веки

Ищи причину одолевшей тебя сонливости

Лиза
У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
Брат меньший: как филиал может влиять на стратегию штаб-квартиры Брат меньший: как филиал может влиять на стратегию штаб-квартиры

Эксперт: как локальный офис может повлиять на решения штаб-квартиры компании

Forbes
Кошка на пути домой Кошка на пути домой

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

Популярная механика
Так ли безопасны лоукостеры? 9 важных фактов о бюджетных авиалиниях Так ли безопасны лоукостеры? 9 важных фактов о бюджетных авиалиниях

Разбираемся, на какие особенности лоукостеров стоит обратить внимание до полета

Playboy
Открыть в приложении