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

Очень сложная игра Очень сложная игра

Первая полезная компьютерная игра

Популярная механика
Сдержать эмоции Сдержать эмоции

Дом во Франции от архитектурного бюро Ольги Кушнаревой-Леоне

AD
Дело жизни Казуаки Харады Дело жизни Казуаки Харады

Японский художник Казуаки Хараде нашел свое дело почти случайно

Популярная механика
Границы элегантности: как носить 5 спорных трендов и не выглядеть пошло Границы элегантности: как носить 5 спорных трендов и не выглядеть пошло

По́шло или пошло? Тренер по стилю Роман Медный научит видеть разницу!

Cosmopolitan
Заблудился в Америке Заблудился в Америке

Дизельпанк: параллельная вселенная словенского художника Андрея Трохи

Популярная механика
Дом, где живет счастье Дом, где живет счастье

Поздняя осень – время для того, чтобы вспомнить о самом уютном стиле – хюгге

Лиза
Лунный заяц, картофель и звезды Лунный заяц, картофель и звезды

Китайская миссия Chang’e 4 – первая на обратной стороне луны

Популярная механика
Режим ожидания Режим ожидания

Кенсингтонский дворец подтвердил – жена принца Гарри ждет ребенка!

Grazia
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
Сладких снов: 7 самых необычных «сонных» привычек известных людей Сладких снов: 7 самых необычных «сонных» привычек известных людей

Как засыпали Никола Тесла, Эминем и Стивен Кинг…

Cosmopolitan
Сколько можно спать? Сколько можно спать?

Еще несколько сотен лет назад европейцы спали дважды за сутки

Популярная механика
Гора с характером. Как бизнесмены устраивают себе перезагрузку Гора с характером. Как бизнесмены устраивают себе перезагрузку

Чтобы постоянно поддерживать в себе творческий настрой, нужна перезагрузка

Forbes
Китайский Карлсон Китайский Карлсон

Самой сложной и красивой игрушкой в мире был радиоуправляемый вертолет

Популярная механика
Госплан и госмусор. Почему в России так и не появилась рыночная экономика Госплан и госмусор. Почему в России так и не появилась рыночная экономика

Спустя 30 лет после реформ экономика вернулась к стартовой точке отсчета

Forbes
Интеллект для самолета Интеллект для самолета

Многофункциональная боевая машина следующего поколения

Популярная механика
Почему Россия проигрывает космическую гонку Почему Россия проигрывает космическую гонку

В чем Россия может выиграть в космической гонке

Русский репортер
Самая древняя Русь Самая древняя Русь

Животный мир давно минувших эпох

Популярная механика
Гены за деньги Гены за деньги

Коммерческая геномика. С какими проблемами сталкиваются ученые и инвесторы?

Forbes
Прививка или смерть Прививка или смерть

Создание эффективной вакцины против ВИЧ заняло почти 40 лет

Популярная механика
Истории Лаймы Вайкуле и Дарьи Донцовой, которые победили рак груди Истории Лаймы Вайкуле и Дарьи Донцовой, которые победили рак груди

Истории женщин, которые справились с раком груди и не боятся говорить о болезни

Cosmopolitan
Кошка на пути домой Кошка на пути домой

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

Популярная механика
Тяжелый процент. Рекордные выплаты по внешнему долгу ударили по рублю Тяжелый процент. Рекордные выплаты по внешнему долгу ударили по рублю

Платежи частного сектора по внешнему долгу в третьем квартале

Forbes
Летающая парта нового поколения Летающая парта нового поколения

Сверхманевренный учебный самолет с крыльями обратной стреловидности

Популярная механика
«Я из другого времени. Но мы вместе» «Я из другого времени. Но мы вместе»

«Огонек» прощается с Шарлем Азнавуром

Огонёк
Кто спасет МКС Кто спасет МКС

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

Популярная механика
Карта рисков. Что будет волновать инвесторов до конца года Карта рисков. Что будет волновать инвесторов до конца года

Инвесторы больше не рассчитывают, что мировые центробанки будут на их стороне

Forbes
Мир завтрашнего дня Мир завтрашнего дня

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

Популярная механика
Как попасть к ней... в личку! 6 правил успешного общения с девушкой в соцсетях Как попасть к ней... в личку! 6 правил успешного общения с девушкой в соцсетях

Сегодня чуть ли не все знакомятся друг с другом в интернете

Playboy
Топор плывет Топор плывет

В середине прошлого десятилетия в море вышло судно странной наружности

Популярная механика
В поисках музы В поисках музы

Едем за вдохновением и красивыми фотографиями в усадьбы русских писателей

Лиза
Открыть в приложении