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
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
Конец всему Конец всему

Несколько вариантов сценария будущего для Вселенной

Популярная механика
Покорение Олимпа Покорение Олимпа

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

Quattroruote
Знаки и смыслы Китая Знаки и смыслы Китая

Китайская иероглифика прекрасна чувствует себя даже в цифровую эпоху

Популярная механика
Почему быстро перегорают светодиодные лампы? Почему быстро перегорают светодиодные лампы?

Разобрались в причинах, которые могут быстро вывести светодиодные лампы из строя

CHIP
Операция «Ы» Операция «Ы»

Киргизия стала целью второй экспедиции Land Rover

Популярная механика
Облачный шопинг за $34 млрд: зачем IBM покупает Red Hat Облачный шопинг за $34 млрд: зачем IBM покупает Red Hat

Облачный шопинг за $34 млрд: зачем IBM покупает Red Hat

Forbes
Шепот, который убивает Шепот, который убивает

Ни одна винтовка не способна проделывать такие трюки и оставлять такие отверстия

Популярная механика
Больше цвета Больше цвета

Архитектор оформила квартиру в центре Москвы в духе модной эклектики

SALON-Interior
Мир-кольцо Мир-кольцо

Земли в форме бублика: добро пожаловать на обруч и пончик

Популярная механика
Назло скептикам: Tesla получила рекордную прибыль Назло скептикам: Tesla получила рекордную прибыль

Аналитики предсказывали компании Илона Маска рекордные убытки, но вышло наоборот

Forbes
Крейсер «Кенигсберг» в африканских водах: Паровой партизан Крейсер «Кенигсберг» в африканских водах: Паровой партизан

Эпопея немецкого рейдера «Кенигсберг» времен Первой мировой

Популярная механика
Ретроградный Меркьюри Ретроградный Меркьюри

Двойник Фредди Меркьюри — актер Рами Малек

GQ
Техпарад Техпарад

Новости мира науки

Популярная механика
Груз воспоминаний Груз воспоминаний

Toyota Hilux — один из самых известных и популярных пикапов мира

Quattroruote
С горочки спустился С горочки спустился

Мы встретились с чемпионом России по форкроссу Иваном Кунаевым

Популярная механика
Игра в глобализацию Игра в глобализацию

Издательство tinyBuild выводит независимые игры из СНГ на глобальный рынок

РБК
Креативная глубинка Креативная глубинка

Сердце концерна IКЕА, ворочающего миллиардами, находится в глухой провинции

Популярная механика
Стоп-лист для капитала. Иностранные паспорта создадут проблемы богатым россиянам Стоп-лист для капитала. Иностранные паспорта создадут проблемы богатым россиянам

Список рискованных юрисдикций от ОЭСР

Forbes
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
Границы элегантности: как носить 5 спорных трендов и не выглядеть пошло Границы элегантности: как носить 5 спорных трендов и не выглядеть пошло

По́шло или пошло? Тренер по стилю Роман Медный научит видеть разницу!

Cosmopolitan
Имею скафандр, готов путешествовать Имею скафандр, готов путешествовать

Скафандров для других планет у человечества нет даже в перспективе

Популярная механика
«Меня преследуют неудачи»: как изменить негативный сценарий «Меня преследуют неудачи»: как изменить негативный сценарий

Почему у одних все в жизни протекает спокойно, а у других вечно какие-то ЧП?

Psychologies
Пока не было света Пока не было света

Предыстория солнца и солнечной системы

Популярная механика
Арестованный миллиардер Магомедов разбогател после продажи акций НМТП Арестованный миллиардер Магомедов разбогател после продажи акций НМТП

После объявления о сделке котировки порта резко подскочили

Forbes
Кошка на пути домой Кошка на пути домой

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

Популярная механика
Жизнь в сетях Жизнь в сетях

Соцсети изменили понятие о частной жизни, границах и конфиденциальности

Домашний Очаг
У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
Индиана Джонс XIX века, или Приключения Джованни, расхитителя гробниц Индиана Джонс XIX века, или Приключения Джованни, расхитителя гробниц

Джованни Батиста Белзони был первым египтологом на свете

Maxim
Открыть в приложении