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

Инфекция жизни Инфекция жизни

Направленная панспермия в вопросах и ответах

Популярная механика
Топ-10 стран, которые лучше всего подготовлены к зомби-апокалипсису Топ-10 стран, которые лучше всего подготовлены к зомби-апокалипсису

Некоторые страны вполне себе смогут дать отпор армии мертвецов!

Maxim
Киберпанки на природе Киберпанки на природе

Как устроена сцена фестиваля электронной музыки Alfa Future People 2018

Популярная механика
Семь иностранных музыкантов, которые прорвались в СССР Семь иностранных музыкантов, которые прорвались в СССР

Артисты, прорвавшиеся за железный занавес

Maxim
Точечный старт Точечный старт

История отечественного авиаконструктора – Владимира Мясищева

Популярная механика
Пластик-фантастик Пластик-фантастик

Что такое движение Zero Waste и как бренды справляются с перепроизводством

Grazia
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
Простая математика. Сколько должен стоить качественный сыр Простая математика. Сколько должен стоить качественный сыр

Половина всего сыра на прилавках — подделка, таковы данные Россельхознадзора

Forbes
Самая древняя Русь Самая древняя Русь

Животный мир давно минувших эпох

Популярная механика
Ничего личного. Как вести бизнес с друзьями и родственниками Ничего личного. Как вести бизнес с друзьями и родственниками

Начиная совместный бизнес с подругой, надо заранее продумывать пути отступления

Forbes
Надежный рекордсмен Надежный рекордсмен

Сельскохозяйственные тракторы и рекорды «Ростсельмаша»

Популярная механика
Невозможно отказать! 6 ну очень романтичных предложений руки и сердца Невозможно отказать! 6 ну очень романтичных предложений руки и сердца

Очень романтичные историй о том, как британцы предлагали руку и сердце

Cosmopolitan
Темный карнавал Темный карнавал

Об экзотических гипотезах темной материи

Популярная механика
В своей ракушке В своей ракушке

Суп чаудер — любимое блюдо рыбаков и моряков

Вокруг света
Летающий фрегат Летающий фрегат

Российский проект транспортного беспилотника с вертикальными взлетом и посадкой

Популярная механика
Звезда родилась: как Вконтакте и Youtube изменили музыкальную индустрию Звезда родилась: как Вконтакте и Youtube изменили музыкальную индустрию

Социальные сети полностью изменили правила игры в музыкальной индустрии

Esquire
Пластмассовая армия Пластмассовая армия

Сборные модели с высокой степенью детализации и технической достоверности

Популярная механика
В чем преимущество USB Type-C на смартфонах? В чем преимущество USB Type-C на смартфонах?

Чем micro-USB лучше универсального разъема USB-C?

CHIP
Очень сложная игра Очень сложная игра

Первая полезная компьютерная игра

Популярная механика
Против правил Против правил

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

StarHit
Имею скафандр, готов путешествовать Имею скафандр, готов путешествовать

Скафандров для других планет у человечества нет даже в перспективе

Популярная механика
Обзор Bluetooth-спикерфона Jabra Speak 710: связь и музыка без проводов Обзор Bluetooth-спикерфона Jabra Speak 710: связь и музыка без проводов

Изучаем портативную колонку премиум-класса с мощным динамиком и микрофоном

CHIP
Китайский Карлсон Китайский Карлсон

Самой сложной и красивой игрушкой в мире был радиоуправляемый вертолет

Популярная механика
Amazon выходит из берегов. Как Джефф Безос создал компанию стоимостью $1 трлн Amazon выходит из берегов. Как Джефф Безос создал компанию стоимостью $1 трлн

Безос хотел сделать огромный книжный магазин, а в итоге возглавил список Forbes

Forbes
У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
Личное место силы Личное место силы

Преподаватели йоги об особенном энергетическом пространстве — своём доме

Yoga Journal
Мир завтрашнего дня Мир завтрашнего дня

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

Популярная механика
Заболели гриппом? Заболели гриппом?

9 советов, как быстрее победить болезнь

9 месяцев
Кто спасет МКС Кто спасет МКС

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

Популярная механика
Разбогатели на бумаге Разбогатели на бумаге

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

Эксперт
Открыть в приложении