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

Кто спасет МКС Кто спасет МКС

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

Популярная механика
Космос, глубина и радиация. Экстремальная робототехника Космос, глубина и радиация. Экстремальная робототехника

Машины для работы в самых экстремальных условиях

Популярная механика
Летающий фрегат Летающий фрегат

Российский проект транспортного беспилотника с вертикальными взлетом и посадкой

Популярная механика
Трое учёных-тролля опубликовали в феминистическом научном журнале чуть исправленную главу из Mein Kampf Трое учёных-тролля опубликовали в феминистическом научном журнале чуть исправленную главу из Mein Kampf

Содержание менсплейнинга в этой статье равно 100%

Maxim
Дом во льдах Дом во льдах

История дрейфующих станций «Северный полюс» – это летопись подвига во имя науки

Популярная механика
ДНК-тест — новый инструмент для качественной жизни ДНК-тест — новый инструмент для качественной жизни

Но как сделать так, чтобы визиты к врачам ушли в прошлое?

Psychologies
Не просто фантастика Не просто фантастика

Городской тест-драйв беспилотного автомобиля

Популярная механика
Съешь гриб - победи стресс! Что такое адаптогены и для чего они нужны Съешь гриб - победи стресс! Что такое адаптогены и для чего они нужны

Что такое адаптогены и стоит ли их пробовать?

Cosmopolitan
Пока не было света Пока не было света

Предыстория солнца и солнечной системы

Популярная механика
Тест 4К-проекторов: UHD-проекция для домашнего кинотеатра Тест 4К-проекторов: UHD-проекция для домашнего кинотеатра

Протестировали проекторы, чтобы понять, как лучше оборудовать домашний кинотеатр

CHIP
Знаки и смыслы Китая Знаки и смыслы Китая

Китайская иероглифика прекрасна чувствует себя даже в цифровую эпоху

Популярная механика
Сладкая победа Сладкая победа

О людях успешных часто говорят: «Они – в шоколаде»

Лиза
Портрет генами Портрет генами

ДНК-фенотипирование позволит восстановить облик преступника по его генам

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

Подборка беспроводных зарядок для телефона

CHIP
Самая древняя Русь Самая древняя Русь

Животный мир давно минувших эпох

Популярная механика
Кадастровый сюрприз. Ждать ли кризиса на рынке недвижимости Кадастровый сюрприз. Ждать ли кризиса на рынке недвижимости

Рост кадастровой стоимости коммерческой недвижимости может сказаться на цене

Forbes
Креативная глубинка Креативная глубинка

Сердце концерна IКЕА, ворочающего миллиардами, находится в глухой провинции

Популярная механика
Девочка-вопреки Девочка-вопреки

Мари Краймбрери — успешный молодой артист и номинант премии «Больше чем звёзды»

OK!
Удар с небес Удар с небес

Javelin считают наиболее совершенным легким средством против бронетехники

Популярная механика
Вкусный Петербург: осенние коктейли в Raw Materials Bar проекта Molto Buono Вкусный Петербург: осенние коктейли в Raw Materials Bar проекта Molto Buono

Вкусный Петербург: осенние коктейли в Raw Materials Bar проекта Molto Buono

Cosmopolitan
Двойные стандарты Двойные стандарты

Стоимость антиматерии падает

Популярная механика
«Мне не больно»: зачем мы терпим «Мне не больно»: зачем мы терпим

Эксперт: откуда берутся установки, заставляющие терпеть, скрывать эмоции

Psychologies
Мир завтрашнего дня Мир завтрашнего дня

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

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

Военные заслуги Эриха Хартманна выглядят фантастически

Дилетант
Наука о прикосновениях Наука о прикосновениях

Белорусский стартап реализовал технологию передачи тактильных ощущений для VR

Популярная механика
Бешеный счетчик. В домах ограничат дешевое электричество Бешеный счетчик. В домах ограничат дешевое электричество

Правительство вернулось к идее ввести социальную норму энергопотребления

Forbes
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
5 идей для travel-девичника 5 идей для travel-девичника

Где устроить travel-девичник, чтобы весь инстаграм лопнул от зависти

Cosmopolitan
У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
Товарищ Ку Ли Бин: 10 невероятных изобретений китайских Левшей Товарищ Ку Ли Бин: 10 невероятных изобретений китайских Левшей

Самые поразительные гаражные изобретения, которые явила миру КНР

Maxim
Открыть в приложении