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

Когда лайнер бьет хвостом Когда лайнер бьет хвостом

Авиаинциденты с «тейлстрайком»

Популярная механика
Роковая ошибка: как защищаться от бракованных товаров Роковая ошибка: как защищаться от бракованных товаров

Что делать, если товар изменил назначение и угрожает потребителям?

Forbes
Стеклянные микробы Люка Джеррама Стеклянные микробы Люка Джеррама

Героев этих произведений не разглядеть без микроскопа

Популярная механика
На край земли На край земли

Robb Report отправляется в потрясающий белый мир Антарктиды

Robb Report
Без рулей и элеронов Без рулей и элеронов

Можно ли обойтись без таких привычных элементов самолета, как рули и элероны?

Популярная механика
Кризисы брака и беременность Кризисы брака и беременность

Как правильно поступить, если между супругами возник разлад?

9 месяцев
Летающая парта нового поколения Летающая парта нового поколения

Сверхманевренный учебный самолет с крыльями обратной стреловидности

Популярная механика
Венецианский мудрец Венецианский мудрец

Дача человека эпохи Ренессанса — шедевр чисто итальянского искусства

Tatler
Новая бронетанковая доктрина Новая бронетанковая доктрина

О зарождении новой бронетанковой доктрины

Популярная механика
Что посмотреть на Хеллоуин: самые страшные фильмы по версии iCHIP Что посмотреть на Хеллоуин: самые страшные фильмы по версии iCHIP

Мы всей редакцией решили вспомнить, какие фильмы напугали нас больше всего

CHIP
Мир Дикого Востока Мир Дикого Востока

Как в Китае рождается медицина будущего

Популярная механика
Дело хозяйское Дело хозяйское

Марина Геворкян о принципах, которыми она руководствуется в работе и жизни

СНОБ
Кошка на пути домой Кошка на пути домой

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

Популярная механика
«Нефть будущего»: из чего делают смартфоны? «Нефть будущего»: из чего делают смартфоны?

Смартфон — набор химических элементов

CHIP
С горочки спустился С горочки спустился

Мы встретились с чемпионом России по форкроссу Иваном Кунаевым

Популярная механика
Выстраданный блокбастер: почему «Веном» и получился, и нет Выстраданный блокбастер: почему «Веном» и получился, и нет

«Веном» с Томом Харди снят так, как будто Человек-паук — все еще Тоби Магуайр

Esquire
_Не музыка еще, уже не шум _Не музыка еще, уже не шум

Как научить машину сочинять музыку и писать картины

Популярная механика
Андрей Кайков: «В жизни я – зануда» Андрей Кайков: «В жизни я – зануда»

Звезда шоу «6 кадров» о том, как из сыновей вырастить достойных мужчин

StarHit
Конец всему Конец всему

Несколько вариантов сценария будущего для Вселенной

Популярная механика
Наркотики, феминизм, иммиграция и Мадонна: 20 вопросов Софии Бутелле Наркотики, феминизм, иммиграция и Мадонна: 20 вопросов Софии Бутелле

София Бутелла дала американскому журналу откровенное интервью

Playboy
У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
Точка невозврата. Как остаться профессионалом в декретном отпуске Точка невозврата. Как остаться профессионалом в декретном отпуске

Декретный отпуск — прекрасное время для самоопределения и саморазвития

Forbes
Проект Guido Проект Guido

Ничего подобного в России прежде не строили

Популярная механика
9 продуктов, которые запрещено есть в путешествиях (категорически) 9 продуктов, которые запрещено есть в путешествиях (категорически)

Что точно не нужно есть и пить в других странах

Playboy
Топор плывет Топор плывет

В середине прошлого десятилетия в море вышло судно странной наружности

Популярная механика
10 гаджетов для автомобиля, без которых путешествие невозможно 10 гаджетов для автомобиля, без которых путешествие невозможно

Гаджеты, которые нужно обязательно захватить с собой в дорогу

Популярная механика
Танки против крепостей Танки против крепостей

Миф об уничтоженных танковых армиях на улицах Берлина

Популярная механика
10 самых плохих российских фильмов. Издание второе, исправленное и дополненное. 10 самых плохих российских фильмов. Издание второе, исправленное и дополненное.

10 самых плохих российских фильмов

Maxim
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
Что носит актер Джона Хилл, который всего за год стал самым модным парнем в мире Что носит актер Джона Хилл, который всего за год стал самым модным парнем в мире

Как стать королем стритстайла, не прикладывая никаких усилий

Esquire
Открыть в приложении