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

Сколько можно спать? Сколько можно спать?

Еще несколько сотен лет назад европейцы спали дважды за сутки

Популярная механика
«Чёрт» в плену «Чёрт» в плену

Военные заслуги Эриха Хартманна выглядят фантастически

Дилетант
Нечеловеческая еда Нечеловеческая еда

Как делают сухой корм для животных

Популярная механика
Второй лишний Второй лишний

Как избавиться от ненужного жира в области подбородка

Лиза
Мир Дикого Востока Мир Дикого Востока

Как в Китае рождается медицина будущего

Популярная механика
«Мы решили, что у подруги приступ аппендицита, а это были роды» «Мы решили, что у подруги приступ аппендицита, а это были роды»

Исповедь молодого отца

Psychologies
Проект Guido Проект Guido

Ничего подобного в России прежде не строили

Популярная механика
Мы их вычислили: «секретные» бренды, которые предпочитают знаменитости Мы их вычислили: «секретные» бренды, которые предпочитают знаменитости

На самом деле звезды любят не самые популярные бренды: раскрываем секрет, какие

Cosmopolitan
Инфекция жизни Инфекция жизни

Направленная панспермия в вопросах и ответах

Популярная механика
Беспроводные зарядки для смартфонов: какие они? Беспроводные зарядки для смартфонов: какие они?

Подборка беспроводных зарядок для телефона

CHIP
Имею скафандр, готов путешествовать Имею скафандр, готов путешествовать

Скафандров для других планет у человечества нет даже в перспективе

Популярная механика
Страшно горячо: 5 эротических триллеров для нескучного вечера Страшно горячо: 5 эротических триллеров для нескучного вечера

Фильмы с запутанным сюжетом, напряженной атмосферой и постельными сценами

Playboy
Летающая парта нового поколения Летающая парта нового поколения

Сверхманевренный учебный самолет с крыльями обратной стреловидности

Популярная механика
Взяли на пробу Взяли на пробу

Верный способ узнать город или страну – пробовать местную еду

Grazia
Метательные планеры Метательные планеры

Один из самых молодых видов авиамодельного спорта

Популярная механика
Круче Беллуччи Круче Беллуччи

Ирина Дубцова. Столь знойную женщину мы просто обязаны были снять

Maxim
Как победить хищника? Как победить хищника?

Навыки выживания, необходимые для победы над расой идеальных охотников

Популярная механика
Приехали: сеть кафе, где платят личными данными вместо денег, завоевывает мир Приехали: сеть кафе, где платят личными данными вместо денег, завоевывает мир

И тут слежка! Но все не так просто: они, может быть, еще и аферисты

Playboy
Пока не было света Пока не было света

Предыстория солнца и солнечной системы

Популярная механика
Адские деньги: как еврейские арт-дилеры спасали от нацистов наследие Эгона Шиле Адские деньги: как еврейские арт-дилеры спасали от нацистов наследие Эгона Шиле

100 лет со дня смерти австрийского художника Эгона Шиле

Forbes
Кто спасет МКС Кто спасет МКС

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

Популярная механика
Дела семейные Дела семейные

Детского этикета не бывает. Он один: с юных лет и на всю жизнь

Grazia
Очень сложная игра Очень сложная игра

Первая полезная компьютерная игра

Популярная механика
Новая эра. Зачем школе участвовать в развитии цифровой экономики Новая эра. Зачем школе участвовать в развитии цифровой экономики

Сегодняшние школьники используют девайсы чаще и лучше, чем выпускники вузов

Forbes
С горочки спустился С горочки спустился

Мы встретились с чемпионом России по форкроссу Иваном Кунаевым

Популярная механика
У компьютеров есть глаза: как выбрать веб-камеру? У компьютеров есть глаза: как выбрать веб-камеру?

У компьютеров есть глаза: как выбрать веб-камеру?

CHIP
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
Мощь инстаграма. Как Дуэйн Джонсон стал самым высокооплачиваемым актером Голливуда Мощь инстаграма. Как Дуэйн Джонсон стал самым высокооплачиваемым актером Голливуда

Дуэйн Джонсон нашел новый способ монетизировать свою онлайн-славу

Forbes
У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
Ракетное бессилие. Почему договор РСМД на самом деле никому не нужен Ракетное бессилие. Почему договор РСМД на самом деле никому не нужен

Дональд Трамп заявил о выходе из договора о ликвидации ракет

Forbes
Открыть в приложении