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

«Адская молотилка». Десять выстрелов в минуту в одну точку «Адская молотилка». Десять выстрелов в минуту в одну точку

Российская армия приняла на вооружение артиллерийского монстра

Популярная механика
Рабочий класс. Как бизнес борется за талантливых курьеров и продавцов Рабочий класс. Как бизнес борется за талантливых курьеров и продавцов

Компании вынуждены петь и плясать, чтобы нанять и удержать «синих воротничков»

Forbes
«Общий ИИ будет умнее лауреата Нобелевской премии» «Общий ИИ будет умнее лауреата Нобелевской премии»

Визионеры — о том, как технологии изменят нашу жизнь

РБК
Выше облаков Выше облаков

Московская квартира, оформленная архитектором Алексеем Николашиным

AD
Культ счастья: почему это опасно Культ счастья: почему это опасно

Улучшает ли позитивное мышление качество жизни... или наоборот?

Grazia
10 способов антистрессового мышления 10 способов антистрессового мышления

Можно ли научиться мыслить по-другому?

Psychologies
Настоящая Настоящая

Сериал "Американская история ужасов" основан на реальных событиях: это страшно

Cosmopolitan
Кошка на пути домой Кошка на пути домой

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

Популярная механика
Это реально: как студент-лузер в 24 года заработал $5 млрд, построив империю Это реально: как студент-лузер в 24 года заработал $5 млрд, построив империю

Как Ритеш Агарвала заработал миллиарды с помощью приложения для бронирования

Playboy
Алкогений: Верн Тройер Алкогений: Верн Тройер

В Голливуде не было равных Верну Тройеру

Maxim
«Маруся отравилась: секс и смерть в 1920-е»: отрывок из новой книги Дмитрия Быкова «Маруся отравилась: секс и смерть в 1920-е»: отрывок из новой книги Дмитрия Быкова

Фрагмент из антологии литературы эпохи НЭПа о сексуальной революции и смерти

Esquire
Как миллениалы меняют концепцию брака Как миллениалы меняют концепцию брака

Как современные молодые люди относятся к браку и чем отличаются их союзы

Psychologies
Хочу похудеть! Хочу похудеть!

Нередко после родов женщины переживают о потере былой стройности

9 месяцев
Какой подарок хочет получить ваша девушка? Отвечает Эмили Ратаковски Какой подарок хочет получить ваша девушка? Отвечает Эмили Ратаковски

Мы попросили модель и актрису составить ее собственный гид по подаркам

Esquire
Недоступный штраф на 125 млн. Суд снял арест со счета Улюкаева Недоступный штраф на 125 млн. Суд снял арест со счета Улюкаева

Бывший министр отбывает 8-летнее наказание в колонии под Тверью

Forbes
Всерьёз и надолго Всерьёз и надолго

Квартиру на Новом Арбате архитекторы оформили в духе респектабельного отеля

SALON-Interior
Как обрезать сим-карту под микро сим в домашних условиях Как обрезать сим-карту под микро сим в домашних условиях

Рассказываем, как правильно обрезать сим-карту под микро сим

CHIP
Страшно горячо: 5 эротических триллеров для нескучного вечера Страшно горячо: 5 эротических триллеров для нескучного вечера

Фильмы с запутанным сюжетом, напряженной атмосферой и постельными сценами

Playboy
Беспроводные зарядки для смартфонов: какие они? Беспроводные зарядки для смартфонов: какие они?

Подборка беспроводных зарядок для телефона

CHIP
Звучит как штамп Звучит как штамп

Как прошла тайная свадьба Гвинет Пэлтроу

Grazia
«Хочу быть искренней до предела: во всем» «Хочу быть искренней до предела: во всем»

Совершенно другая Полина Максимова, которую стоить узнать получше

OK!
10 шагов, чтобы проводить больше времени с семьей и меньше на работе 10 шагов, чтобы проводить больше времени с семьей и меньше на работе

Методика, позволяющая повысить эффективность на работе и найти время для семьи

Psychologies
Каково это — преподавать английский в одной из самых богатых российских семей Каково это — преподавать английский в одной из самых богатых российских семей

Как преподаватель английского бежал из особняка, похожего на Букингемский дворец

Esquire
Рейтинг самых влиятельных женщин в российских медиа Рейтинг самых влиятельных женщин в российских медиа

Самые яркие и влиятельные женщины, стоящих у руля русскоязычных медиа

Esquire
Лучший друг человека Лучший друг человека

История чудесного спасения заблудившегося в лесу пенсионера

StarHit
Ночной дозор: как делать эффектные фото ночью? Ночной дозор: как делать эффектные фото ночью?

Рассказываем, как правильно снимать ночью – коротко и по сути

CHIP
У компьютеров есть глаза: как выбрать веб-камеру? У компьютеров есть глаза: как выбрать веб-камеру?

У компьютеров есть глаза: как выбрать веб-камеру?

CHIP
Наука о прикосновениях Наука о прикосновениях

Белорусский стартап реализовал технологию передачи тактильных ощущений для VR

Популярная механика
Совесть для робота: как действуют алгоритмы добра и зла Совесть для робота: как действуют алгоритмы добра и зла

Чтобы разработать этику для роботов, необходимо разобраться в человеческой

Forbes
Своя игра. Как использовать игровые принципы для личной эффективности Своя игра. Как использовать игровые принципы для личной эффективности

Из любителей пошаговых стратегий чаще всего вырастают топ-менеджеры

Forbes
Открыть в приложении