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

Пока не было света Пока не было света

Предыстория солнца и солнечной системы

Популярная механика
ЦБ предложил ментальную защиту ЦБ предложил ментальную защиту

Банк России назвал основные причины мошенничества на финансовом рынке

РБК
У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
Эрнест Хэмингуэй: пьяный мастер и советский кумир Эрнест Хэмингуэй: пьяный мастер и советский кумир

Эрнест Хэмингуэй — писатель, чьи отношения с алкоголем давно стали легендой

Playboy
Нечеловеческая еда Нечеловеческая еда

Как делают сухой корм для животных

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
С горочки спустился С горочки спустился

Мы встретились с чемпионом России по форкроссу Иваном Кунаевым

Популярная механика
10 признаков, что вы пассивно-агрессивны 10 признаков, что вы пассивно-агрессивны

Накопленная агрессия обладает разрушительной силой, но нам сложно распознать ее

Psychologies
Летающая парта нового поколения Летающая парта нового поколения

Сверхманевренный учебный самолет с крыльями обратной стреловидности

Популярная механика
Тимур Бекмамбетов Тимур Бекмамбетов

Правила жизни Тимура Бекмамбетова

Esquire
Сколько можно спать? Сколько можно спать?

Еще несколько сотен лет назад европейцы спали дважды за сутки

Популярная механика
Математика родов Математика родов

Сколько длятся нормальные роды?

9 месяцев
Имею скафандр, готов путешествовать Имею скафандр, готов путешествовать

Скафандров для других планет у человечества нет даже в перспективе

Популярная механика
Рами Малек Рами Малек

Этот демонически обаятельный американец совсем не торопится стать знаменитым

Elle
Интеллект для самолета Интеллект для самолета

Многофункциональная боевая машина следующего поколения

Популярная механика
Цена дружбы: Хабиб Нурмагомедов готов лишиться гонорара за победу Цена дружбы: Хабиб Нурмагомедов готов лишиться гонорара за победу

Цена дружбы: Хабиб Нурмагомедов готов лишиться гонорара за победу

Forbes
Космос, глубина и радиация. Экстремальная робототехника Космос, глубина и радиация. Экстремальная робототехника

Машины для работы в самых экстремальных условиях

Популярная механика
Как требовать прибавку к зарплате, не прибегая к угрозам Как требовать прибавку к зарплате, не прибегая к угрозам

Осень — отличное время, чтобы попросить прибавку к зарплате

Maxim
Заблудился в Америке Заблудился в Америке

Дизельпанк: параллельная вселенная словенского художника Андрея Трохи

Популярная механика
Прощай, Прощай,

Вспоминаем о вкладе, который «Кеплер» сделал в науку

National Geographic
Конец всему Конец всему

Несколько вариантов сценария будущего для Вселенной

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
Незастывающее слово Незастывающее слово

Языку так тяжело в тисках учебников и словарей

Популярная механика
Приехали: сеть кафе, где платят личными данными вместо денег, завоевывает мир Приехали: сеть кафе, где платят личными данными вместо денег, завоевывает мир

И тут слежка! Но все не так просто: они, может быть, еще и аферисты

Playboy
Принятые меры Принятые меры

Новые определения базовых величин отвязывают их от ненадежных эталонов

Популярная механика
Ракетное бессилие. Почему договор РСМД на самом деле никому не нужен Ракетное бессилие. Почему договор РСМД на самом деле никому не нужен

Дональд Трамп заявил о выходе из договора о ликвидации ракет

Forbes
Кошка на пути домой Кошка на пути домой

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

Популярная механика
Как избавиться от раздражения после бритья? 6 способов навсегда забыть об этой проблеме Как избавиться от раздражения после бритья? 6 способов навсегда забыть об этой проблеме

Лицо чистое и гладкое, но зудит, чешется и бесит. Знакомо?

Playboy
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
Денежный затор. Стоит ли России отказываться от заемных средств Денежный затор. Стоит ли России отказываться от заемных средств

Денежный затор. Стоит ли России отказываться от заемных средств

Forbes
Открыть в приложении