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

Самая древняя Русь Самая древняя Русь

Животный мир давно минувших эпох

Популярная механика
«Хочу быть искренней до предела: во всем» «Хочу быть искренней до предела: во всем»

Совершенно другая Полина Максимова, которую стоить узнать получше

OK!
Летающий фрегат Летающий фрегат

Российский проект транспортного беспилотника с вертикальными взлетом и посадкой

Популярная механика
Купили собаку. А что дальше? Купили собаку. А что дальше?

Как наладить правильную коммуникацию с собакой всех членов семьи

Домашний Очаг
Мир-кольцо Мир-кольцо

Земли в форме бублика: добро пожаловать на обруч и пончик

Популярная механика
Три хита сезонного меню «Тануки»: поке, роллы и гастро-фьюжн Три хита сезонного меню «Тануки»: поке, роллы и гастро-фьюжн

Японская кухня – одна из самых интересных в мире

Cosmopolitan
Китайский Карлсон Китайский Карлсон

Самой сложной и красивой игрушкой в мире был радиоуправляемый вертолет

Популярная механика
Никола Тесла и Илон Маск: что общего у великих изобретателей Никола Тесла и Илон Маск: что общего у великих изобретателей

Илон Маск все дальше идет по пути сербского изобретателя Николы Тесла

Forbes
Как победить хищника? Как победить хищника?

Навыки выживания, необходимые для победы над расой идеальных охотников

Популярная механика
Портрет миллионера. Куда инвестируют состоятельные русские Портрет миллионера. Куда инвестируют состоятельные русские

Состоятельных людей можно разделить на топ-менеджеров и собственников бизнеса

Forbes
Новая бронетанковая доктрина Новая бронетанковая доктрина

О зарождении новой бронетанковой доктрины

Популярная механика
Тест жесткого диска для ноутбука Seagate 2Tb: 2,5 дюйма для большой фотоколлекции Тест жесткого диска для ноутбука Seagate 2Tb: 2,5 дюйма для большой фотоколлекции

Тест жесткого диска для ноутбука Seagate 2Tb

CHIP
Ракетный маневр Ракетный маневр

С S7 Space связывают надежды на развитие отечественной частной космонавтики

Популярная механика
«Арктику нельзя покорить» «Арктику нельзя покорить»

Зачем нужен проект закона о развитии Арктики и почему он никак не пройдет

Огонёк
Кресла вместо бомб Кресла вместо бомб

Бомбардировщик превратили в бизнес-джет

Популярная механика
Очевидно невероятная Очевидно невероятная

Актриса Ева Грин о новой работе, природной скромности и актерской судьбе

Grazia
Точечный старт Точечный старт

История отечественного авиаконструктора – Владимира Мясищева

Популярная механика
Прощай, рутина! Прощай, рутина!

Хочешь изменить жизнь к лучшему – не двигайся по одному и тому же маршруту

Лиза
Кошка на пути домой Кошка на пути домой

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

Популярная механика
Творит историю Творит историю

Клэр Фой готова представить нам сразу две новые премьеры!

Grazia
Кто спасет МКС Кто спасет МКС

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

Популярная механика
Накапливаются ли в организме случайно проглоченные частички пластика? Накапливаются ли в организме случайно проглоченные частички пластика?

Ответы на самые популярные вопросы о пластике, пауках и самолетах

Популярная механика
Имею скафандр, готов путешествовать Имею скафандр, готов путешествовать

Скафандров для других планет у человечества нет даже в перспективе

Популярная механика
Забудь про неловкие паузы: 42 вопроса, которые вывезут любой разговор Забудь про неловкие паузы: 42 вопроса, которые вывезут любой разговор

Мы нашли противоядие от неудачной коммуникации!

Playboy
Пластмассовая армия Пластмассовая армия

Сборные модели с высокой степенью детализации и технической достоверности

Популярная механика
Жизнь катится к чертям? 8 звезд, которые научат тебя никогда не сдаваться Жизнь катится к чертям? 8 звезд, которые научат тебя никогда не сдаваться

Им пришлось не раз облажаться в свое время

Playboy
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
История самого знаменитого фальшивомонетчика СССР История самого знаменитого фальшивомонетчика СССР

Виктор Баранов — человек, который помогал советской стране делать деньги

Maxim
Мир завтрашнего дня Мир завтрашнего дня

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

Популярная механика
Отравленная жвачка, сатанисты и группы смерти Отравленная жвачка, сатанисты и группы смерти

Почему люди придумывают страшные истории и верят в них

Русский репортер
Открыть в приложении