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

Нашествие Нашествие

Кролики-убийцы и другие животные-захватчики

Популярная механика
«Ребенок сводит меня с ума»: 6 стратегий поведения «Ребенок сводит меня с ума»: 6 стратегий поведения

Как справиться с капризным поведением ребенка и не потерять рассудок?

Psychologies
Портрет генами Портрет генами

ДНК-фенотипирование позволит восстановить облик преступника по его генам

Популярная механика
Большая императорская прогулка Большая императорская прогулка

О впечатляющем путешествии Екатерины II по новым южным губерниям

Дилетант
Брат небесный, брат земной Брат небесный, брат земной

NASA исследует близнецов: астронавта и его брата, оставшегося на Земле

Популярная механика
Игорь Верник: «Довожу себя и других до невменяемого состояния» Игорь Верник: «Довожу себя и других до невменяемого состояния»

Актеру и телеведущему Игорю Вернику 11 октября исполнится 55 лет!

StarHit
Метательные планеры Метательные планеры

Один из самых молодых видов авиамодельного спорта

Популярная механика
Сделано в СССР: 10 главных советских дизайн-решений XX века Сделано в СССР: 10 главных советских дизайн-решений XX века

Что занимало лучшие умы прошлого столетия

Esquire
Знаки и смыслы Китая Знаки и смыслы Китая

Китайская иероглифика прекрасна чувствует себя даже в цифровую эпоху

Популярная механика
Как создавалось свадебное платье Alexander McQueen Как создавалось свадебное платье Alexander McQueen

История любимой вещи Сары Бертон из коллекции весна-лето 2019

Vogue
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
Анализируй это Анализируй это

Может ли простой анализ заменить колоноскопию при диагностике рака?

Forbes
Не просто фантастика Не просто фантастика

Городской тест-драйв беспилотного автомобиля

Популярная механика
Май инглиш из вери бед: 5 стран, где говорят на другом английском Май инглиш из вери бед: 5 стран, где говорят на другом английском

Когда кажется, что с английским у тебя все вроде хорошо...

Cosmopolitan
Кто спасет МКС Кто спасет МКС

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

Популярная механика
Полина Неведомская. Мой любимый великан Полина Неведомская. Мой любимый великан

Дочь Леонида Неведомского рассказывает о своем знаменитом отце

Караван историй
Крейсер «Кенигсберг» в африканских водах: Паровой партизан Крейсер «Кенигсберг» в африканских водах: Паровой партизан

Эпопея немецкого рейдера «Кенигсберг» времен Первой мировой

Популярная механика
Летающая парта нового поколения Летающая парта нового поколения

Сверхманевренный учебный самолет с крыльями обратной стреловидности

Популярная механика
Квантовое превосходство Квантовое превосходство

В IT сложилась предреволюционная ситуация

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
Как победить хищника? Как победить хищника?

Навыки выживания, необходимые для победы над расой идеальных охотников

Популярная механика
Секс после менопаузы: будет ли он? Секс после менопаузы: будет ли он?

Почему для отказа от секса после менопаузы нет никаких объективных причин

Psychologies
Мир завтрашнего дня Мир завтрашнего дня

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

Популярная механика
В Сколково подвели итоги технологического конкурса от «Системы» и РОСНАНО В Сколково подвели итоги технологического конкурса от «Системы» и РОСНАНО

В Сколково подвели итоги технологического конкурса от «Системы» и РОСНАНО

Популярная механика
Чистый тяжелый металл Чистый тяжелый металл

Как производят слитки драгоценных металлов

Популярная механика
Вечер с Моникой Беллуччи: 9 лучших фильмов страстной красотки Вечер с Моникой Беллуччи: 9 лучших фильмов страстной красотки

Имя героини нашей сегодняшней подборки еще не скоро позабудется зрителям

Playboy
У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
Депрессия Депрессия

Вереницы пациентов с грустными глазами потянулись в медучреждения

Maxim
Топор плывет Топор плывет

В середине прошлого десятилетия в море вышло судно странной наружности

Популярная механика
Айхан Чолак: «Клонирование волос изменит всю нашу индустрию» Айхан Чолак: «Клонирование волос изменит всю нашу индустрию»

Грозит ли человечеству вымирание от облысения?

Maxim
Открыть в приложении