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

У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
Второй лишний Второй лишний

Как избавиться от ненужного жира в области подбородка

Лиза
Прививка или смерть Прививка или смерть

Создание эффективной вакцины против ВИЧ заняло почти 40 лет

Популярная механика
Отучаем малыша пить ночью Отучаем малыша пить ночью

Как отучить ребенка от ночных пробуждений?

9 месяцев
Выдуманная природа Рогана Брауна Выдуманная природа Рогана Брауна

Роган Браун создает из бумаги огромные колонии вымышленных микробов

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
Картонная инженерия Даниеля Агдага Картонная инженерия Даниеля Агдага

Австралийский художник Даниель Агдаг делает скульптуры из картона

Популярная механика
Как научиться принимать собственное тело Как научиться принимать собственное тело

Современная эпоха заставляет девушек стесняться своей внешности

Psychologies
Рисунки на полях Рисунки на полях

На финале лиги чемпионов УЕФА-2018 засветился робот, рисующий разметку

Популярная механика
Пляж в центре Парижа: главное о показе Chanel на весну 2019 Пляж в центре Парижа: главное о показе Chanel на весну 2019

В завершающий день Парижской модной недели прошел показ Chanel

Cosmopolitan
Новая бронетанковая доктрина Новая бронетанковая доктрина

О зарождении новой бронетанковой доктрины

Популярная механика
Робот-надзиратель. ЦБ будет регулировать рынок с помощью Big Data Робот-надзиратель. ЦБ будет регулировать рынок с помощью Big Data

Центробанк намерен взять под контроль быструю цифровизацию банковского сектора

Forbes
Имею скафандр, готов путешествовать Имею скафандр, готов путешествовать

Скафандров для других планет у человечества нет даже в перспективе

Популярная механика
Не Google, а Backrub: 17 известных проектов, которые могли называться иначе Не Google, а Backrub: 17 известных проектов, которые могли называться иначе

Только представь себе, что мы бы сейчас не гуглили, а бэкрабили

Playboy
Чистый тяжелый металл Чистый тяжелый металл

Как производят слитки драгоценных металлов

Популярная механика
Apple представила новый MacBook Air, Mac Mini и iPad Pro Apple представила новый MacBook Air, Mac Mini и iPad Pro

Осенний урожай гаджетов Apple официально собран.

Maxim
Нашествие Нашествие

Кролики-убийцы и другие животные-захватчики

Популярная механика
Как правильно бросить старую надоевшую работу Как правильно бросить старую надоевшую работу

Как расстаться с опостылевшей работой максимально безболезненно

Maxim
Летающая парта нового поколения Летающая парта нового поколения

Сверхманевренный учебный самолет с крыльями обратной стреловидности

Популярная механика
Кинопоказ Кинопоказ

Хозяев московской квартиры кино подвигло на создание тематического интерьера

SALON-Interior
Интеллект для самолета Интеллект для самолета

Многофункциональная боевая машина следующего поколения

Популярная механика
«Панические атаки прошли, когда я разрешила себе себя» «Панические атаки прошли, когда я разрешила себе себя»

Из-за чего возникают панические атаки и как они проявляются?

Psychologies
Мир завтрашнего дня Мир завтрашнего дня

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

Популярная механика
Удар ниже пояса: 5 советов от сестер Кардашьян для твоей вагины Удар ниже пояса: 5 советов от сестер Кардашьян для твоей вагины

Стоит прислушиваться к советам Кардашьян насчет интимной сферы или нет?

Cosmopolitan
Конец всему Конец всему

Несколько вариантов сценария будущего для Вселенной

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
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
Космополит Космополит

Как Игорь Рябенький сменил несколько стран и стал ангельским инвестором

РБК
Кто спасет МКС Кто спасет МКС

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

Популярная механика
Кто такая Рия Ганзина, и причем тут Эди Слиман Кто такая Рия Ганзина, и причем тут Эди Слиман

Рассказываем о русской модели Рии Ганзиной, звезде показа Эди Слимана

Vogue
Открыть в приложении