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

Нечеловеческая еда Нечеловеческая еда

Как делают сухой корм для животных

Популярная механика
Виктор Рыбин и Наталья Сенчукова: «Мы победили рак» Виктор Рыбин и Наталья Сенчукова: «Мы победили рак»

Музыканты о лечении и испытаниях, которые они прошли на пути к семейному счастью

StarHit
КВ-1 к маршу готов КВ-1 к маршу готов

Танки, участвовавшие в битве на Неве

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
Пока не было света Пока не было света

Предыстория солнца и солнечной системы

Популярная механика
Вы поете великолепно Вы поете великолепно

Главный редактор Glamour Иляна Эрднеева пригласила Валерия Меладзе в караоке

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

Машины для работы в самых экстремальных условиях

Популярная механика
Не звучание, песня! Не звучание, песня!

Мы прослушали пять автомобилей в поиске идеальной акустики. И вот что услышали

Quattroruote
Нашествие Нашествие

Кролики-убийцы и другие животные-захватчики

Популярная механика
Секрет идеальных ягодиц от актрисы Натальи Бардо: как правильно качать попу? Секрет идеальных ягодиц от актрисы Натальи Бардо: как правильно качать попу?

Крайне эффективный комплекс упражнений для ягодиц от актрисы Натальи Бардо

Cosmopolitan
Интеллект для самолета Интеллект для самолета

Многофункциональная боевая машина следующего поколения

Популярная механика
IPhone XS и IPhone XS Max: подробности, которые ты мог пропустить IPhone XS и IPhone XS Max: подробности, которые ты мог пропустить

«Просто хорошие смартфоны» — самая полная характеристика новых айфонов

Maxim
Незастывающее слово Незастывающее слово

Языку так тяжело в тисках учебников и словарей

Популярная механика
Удары, насилие, кровь: отрывок из книги Роуз Макгоуэн о ее детстве в секте Удары, насилие, кровь: отрывок из книги Роуз Макгоуэн о ее детстве в секте

2 октября в России вышла книга «Смелая» об автобиографии Роуз Макгоуэн

Cosmopolitan
Летающая парта нового поколения Летающая парта нового поколения

Сверхманевренный учебный самолет с крыльями обратной стреловидности

Популярная механика
Кризис не за горами. Saxo Bank призвал инвесторов продавать американские облигации Кризис не за горами. Saxo Bank призвал инвесторов продавать американские облигации

Экономисты прогнозируют рост волатильности на американском рынке

Forbes
Яндекс.Станция Яндекс.Станция

Вот уже неделю Яндекс.Станция живет у меня дома

Популярная механика
Наука и теории в трилогии Лю Цысиня «В память о прошлом Земли» Наука и теории в трилогии Лю Цысиня «В память о прошлом Земли»

Вы, наверное, и не подозревали, что в Китае пишут свою научную фантастику

Популярная механика
С горочки спустился С горочки спустился

Мы встретились с чемпионом России по форкроссу Иваном Кунаевым

Популярная механика
Госплан и госмусор. Почему в России так и не появилась рыночная экономика Госплан и госмусор. Почему в России так и не появилась рыночная экономика

Спустя 30 лет после реформ экономика вернулась к стартовой точке отсчета

Forbes
Имею скафандр, готов путешествовать Имею скафандр, готов путешествовать

Скафандров для других планет у человечества нет даже в перспективе

Популярная механика
Рецензии на «Веном» в зарубежной прессе Рецензии на «Веном» в зарубежной прессе

Изучаем, что пишет о новом фильме с Томом Харди зарубежная пресса

Esquire
Кошка на пути домой Кошка на пути домой

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

Популярная механика
Кризис ожиданий. Что россияне думают о пенсионной реформе Кризис ожиданий. Что россияне думают о пенсионной реформе

Повышение пенсионного возраста в России поддержало больше людей, чем в Германии

Forbes
Метательные планеры Метательные планеры

Один из самых молодых видов авиамодельного спорта

Популярная механика
16 самых продаваемых саундтреков всех времен 16 самых продаваемых саундтреков всех времен

Порой музыка к фильму выходит настолько мощной, что запоминается лучше фильма

Maxim
Кто спасет МКС Кто спасет МКС

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

Популярная механика
Как я искала гуру... и нашла себя Как я искала гуру... и нашла себя

С чем не справится ни один наставник и как найти мудрых учителей

Psychologies
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
Гены за деньги Гены за деньги

Коммерческая геномика. С какими проблемами сталкиваются ученые и инвесторы?

Forbes
Открыть в приложении