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

Ради тишины и чистоты Ради тишины и чистоты

Корабли на электричестве покоряют фьорды Норвегии

Популярная механика
Великая красота Великая красота

Может ли мода изменить мир к лучшему?

Grazia
Новая бронетанковая доктрина Новая бронетанковая доктрина

О зарождении новой бронетанковой доктрины

Популярная механика
Вопрос времени: почему мужчины не носят юбки? Вопрос времени: почему мужчины не носят юбки?

Одежду теперь не делят на мужскую и женскую — в чем же тогда проблема

Esquire
Темный карнавал Темный карнавал

Об экзотических гипотезах темной материи

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
Летающая парта нового поколения Летающая парта нового поколения

Сверхманевренный учебный самолет с крыльями обратной стреловидности

Популярная механика
Дуй сюда! Дуй сюда!

Роботизированные машины готовятся принять вызов

Quattroruote
Кто спасет МКС Кто спасет МКС

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

Популярная механика
Золотой пропуск в Европу Золотой пропуск в Европу

Европа остаётся фаворитом россиян, если речь идёт о покупке недвижимости

Robb Report
Когда лайнер бьет хвостом Когда лайнер бьет хвостом

Авиаинциденты с «тейлстрайком»

Популярная механика
От «Викингов» до «Табу»: 7 сериалов про крутых парней От «Викингов» до «Табу»: 7 сериалов про крутых парней

Обаятельный, дерзкий, неординарный главный герой — вот залог успеха любого шоу!

Playboy
Прививка или смерть Прививка или смерть

Создание эффективной вакцины против ВИЧ заняло почти 40 лет

Популярная механика
Теплое местечко Теплое местечко

Что люди с героическим прошлым делают в Тель-Авиве и где их там искать

Tatler
Самая древняя Русь Самая древняя Русь

Животный мир давно минувших эпох

Популярная механика
Анна Банщикова: «Скрываю от мужа роман с голливудским актером» Анна Банщикова: «Скрываю от мужа роман с голливудским актером»

Звезда сериала «Ищейка» ответила на каверзные вопросы

StarHit
Операция «Ы» Операция «Ы»

Киргизия стала целью второй экспедиции Land Rover

Популярная механика
Отравление драгоценными металлами Отравление драгоценными металлами

Как колоссальный поток серебра и золота довёл экономику Испании до разорения

Дилетант
Имею скафандр, готов путешествовать Имею скафандр, готов путешествовать

Скафандров для других планет у человечества нет даже в перспективе

Популярная механика
Заряженная частица Заряженная частица

Ольга Серябкина, она же Molly, покидает Serebro

Glamour
Сколько можно спать? Сколько можно спать?

Еще несколько сотен лет назад европейцы спали дважды за сутки

Популярная механика
Страх и риск. Насколько подорожает ОСАГО из-за реформы Страх и риск. Насколько подорожает ОСАГО из-за реформы

Необходимость в реформе ОСАГО давно назрела, но провести ее качественно непросто

Forbes
У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
”Оптимизм и благополучие можно натренировать” ”Оптимизм и благополучие можно натренировать”

Мы можем тренировать мозг так, чтобы он менялся, «заказывая» себе настроение

Psychologies
Танки против крепостей Танки против крепостей

Миф об уничтоженных танковых армиях на улицах Берлина

Популярная механика
Фиаско за миллиарды: эпические провалы ИТ-компаний Фиаско за миллиарды: эпические провалы ИТ-компаний

Чем больше корпорация, тем дороже ошибка

Forbes
Мир завтрашнего дня Мир завтрашнего дня

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

Популярная механика
Хорошее настроение Хорошее настроение

Для дружной семьи с двумя детьми архитектор спроектировала уютный интерьер

SALON-Interior
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
Галлюцинации и не только: 7 «спецэффектов», возникающих от недосыпания Галлюцинации и не только: 7 «спецэффектов», возникающих от недосыпания

Мы советуем спать каждый день, иначе можно увидеть Люцифера!

Playboy
Открыть в приложении