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

Сон разумов Сон разумов

Гибернация – одна из ключевых технологий для пилотируемых экспедиций в космос

Популярная механика
Жить без «не по лжи» Жить без «не по лжи»

Как соседи по дому стали врагами из-за Александра Солженицына

Огонёк
Марс, пульс, температура Марс, пульс, температура

Зонд InSight: заглянуть внутрь Марса

Популярная механика
Как же тебе повезет, моей невесте Как же тебе повезет, моей невесте

Зачем нужен брачный договор и не подрывает ли он саму концепцию брака по любви

Cosmopolitan
Возвращение «Индейца» Возвращение «Индейца»

Прошлое и настоящее мотоцикла Indian

Популярная механика
Большой гороскоп на 2019 год Большой гороскоп на 2019 год

Астрологический прогноз о том, чего ждать в год Свиньи

Домашний Очаг
Метательные планеры Метательные планеры

Один из самых молодых видов авиамодельного спорта

Популярная механика
«Он просто широко улыбнулся»: появилась посмертная работа Стивена Хокинга «Он просто широко улыбнулся»: появилась посмертная работа Стивена Хокинга

Работа была закончена за несколько дней до смерти ученого Стивена Хокинга

Playboy
Техпарад Техпарад

Новости мира науки

Популярная механика
Темная сторона брака Темная сторона брака

Человек, которого мы выбираем в партнеры, — это своеобразное отражение нас самих

Psychologies
Карта дня беспилотника Карта дня беспилотника

Как города России готовятся к появлению беспилотных автомобилей

Популярная механика
Пять любимых фраз нарциссов и социопатов Пять любимых фраз нарциссов и социопатов

Социопаты и нарциссы живут среди нас

Psychologies
Летающая парта нового поколения Летающая парта нового поколения

Сверхманевренный учебный самолет с крыльями обратной стреловидности

Популярная механика
Русский травник: как заработать 100 млн рублей на промышленной конопле Русский травник: как заработать 100 млн рублей на промышленной конопле

Предприниматель, сколотивший состояние на промышленной конопле

Forbes
Длинные руки «Буяна» Длинные руки «Буяна»

В 2015 году мы узнали, что наносить ракетные удары можно из Каспийского моря

Популярная механика
Пять пережитков прошлого, которые есть в современных гаджетах Пять пережитков прошлого, которые есть в современных гаджетах

В контексте современных гаджетов старые вещи наполняются новым смыслом

CHIP
Мир завтрашнего дня Мир завтрашнего дня

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

Популярная механика
Ракеты и масло. Почему отказ Трампа от РСМД не взбодрит российский ВВП Ракеты и масло. Почему отказ Трампа от РСМД не взбодрит российский ВВП

Новая гонка вооружений не несет прямой военной угрозы России

Forbes
Наука о прикосновениях Наука о прикосновениях

Белорусский стартап реализовал технологию передачи тактильных ощущений для VR

Популярная механика
Отказ ребенка от груди: тактика преодоления Отказ ребенка от груди: тактика преодоления

Что делать, если ребенок отказывается от груди?

9 месяцев
КВ-1 к маршу готов КВ-1 к маршу готов

Танки, участвовавшие в битве на Неве

Популярная механика
Отравление драгоценными металлами Отравление драгоценными металлами

Как колоссальный поток серебра и золота довёл экономику Испании до разорения

Дилетант
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
В Берлине нашли лучшего бармена года — итальянца в Австралии В Берлине нашли лучшего бармена года — итальянца в Австралии

На конкурсе Diageo Reserve World Class соревновались бармены из 56 стран

Forbes
Кто спасет МКС Кто спасет МКС

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

Популярная механика
Бой тридцати: легендарная битва Столетней войны Бой тридцати: легендарная битва Столетней войны

О сражении, которое произвело огромное впечатление на умы современников

Maxim
Пока не было света Пока не было света

Предыстория солнца и солнечной системы

Популярная механика
Ориентир-2021 Ориентир-2021

Через два года парламент может стать более диверсифицированным

Эксперт
Кошка на пути домой Кошка на пути домой

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

Популярная механика
Новые кадры. Почему компании ищут сотрудников без опыта Новые кадры. Почему компании ищут сотрудников без опыта

Soft skills становятся для работодателей важнее, чем профессиональный опыт

Forbes
Открыть в приложении