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

Сон разумов Сон разумов

Гибернация – одна из ключевых технологий для пилотируемых экспедиций в космос

Популярная механика
Как организовать банкет без накладок Как организовать банкет без накладок

Прочитав эти советы, ты захочешь развестись, чтобы жениться заново

Maxim
Очень сложная игра Очень сложная игра

Первая полезная компьютерная игра

Популярная механика
Путь воина Путь воина

Бунтующая творческая натура Гарика Burito

OK!
Дар вулкана Дар вулкана

Крупнейшее месторождение, сформированное вулканом

Популярная механика
Сколько протеина в яйцах? Факты от диетологов и лучший в мире рецепт Сколько протеина в яйцах? Факты от диетологов и лучший в мире рецепт

Яйца — отличный источник белка, но сколько вы его из них получаете?

Playboy
Креативная глубинка Креативная глубинка

Сердце концерна IКЕА, ворочающего миллиардами, находится в глухой провинции

Популярная механика
Призраки замка Нейдпат Призраки замка Нейдпат

«Вокруг света» поехал в Шотландию, чтобы поохотиться на нечистую силу

Вокруг света
У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
Рейтинг самых влиятельных женщин в российских медиа Рейтинг самых влиятельных женщин в российских медиа

Самые яркие и влиятельные женщины, стоящих у руля русскоязычных медиа

Esquire
Мир Дикого Востока Мир Дикого Востока

Как в Китае рождается медицина будущего

Популярная механика
Протоиерей Владимир Вигилянский: Мы приближаемся к временам Византии, когда догматы церкви обсуждались на рынках Протоиерей Владимир Вигилянский: Мы приближаемся к временам Византии, когда догматы церкви обсуждались на рынках

Православным за рубежом, придется решать, с каким храмом они будут связаны

СНОБ
Ради тишины и чистоты Ради тишины и чистоты

Корабли на электричестве покоряют фьорды Норвегии

Популярная механика
Сэмюэл Росс, A-Cold-Wall*: «Мне кажется, макроинфлюенсеров не существует» Сэмюэл Росс, A-Cold-Wall*: «Мне кажется, макроинфлюенсеров не существует»

Сэмюэл Росс уверен, что его миссия в моде – помогать людям наладить диалог

GQ
Метательные планеры Метательные планеры

Один из самых молодых видов авиамодельного спорта

Популярная механика
«Я рос мажором, пока мы не оказались на улице» «Я рос мажором, пока мы не оказались на улице»

Казахский музыкант с азербайджанскими корнями Jah Khalib покоряет слушателей

OK!
Знаки и смыслы Китая Знаки и смыслы Китая

Китайская иероглифика прекрасна чувствует себя даже в цифровую эпоху

Популярная механика
Как требовать прибавку к зарплате, не прибегая к угрозам Как требовать прибавку к зарплате, не прибегая к угрозам

Осень — отличное время, чтобы попросить прибавку к зарплате

Maxim
Без рулей и элеронов Без рулей и элеронов

Можно ли обойтись без таких привычных элементов самолета, как рули и элероны?

Популярная механика
Автоматы с трусиками и бары вибраторов: этот странный секс по-японски Автоматы с трусиками и бары вибраторов: этот странный секс по-японски

Япония - страна контрастов, в том числе в отношении сексуальных практик

Cosmopolitan
Мир завтрашнего дня Мир завтрашнего дня

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

Популярная механика
6 книг про архитектуру 6 книг про архитектуру

Книги для тех, кто хочет начать разбираться в архитектуре

Популярная механика
Китайский Карлсон Китайский Карлсон

Самой сложной и красивой игрушкой в мире был радиоуправляемый вертолет

Популярная механика
Жизнь как она есть Жизнь как она есть

Актриса Кэри Маллиган о девичьих несовершенствах и мужских комплиментах

Grazia
Имею скафандр, готов путешествовать Имею скафандр, готов путешествовать

Скафандров для других планет у человечества нет даже в перспективе

Популярная механика
Музыкальный опросник Esquire: отвечает группа «Пасош» Музыкальный опросник Esquire: отвечает группа «Пасош»

Пять ответов на пять вопросов о музыке от группы «Пасош

Esquire
Кошка на пути домой Кошка на пути домой

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

Популярная механика
Свобода знаний: что общего у российского образования и «Макдональдса» Свобода знаний: что общего у российского образования и «Макдональдса»

Верно ли, что ослабление контроля над вузами улучшит качество образования

Forbes
Кто спасет МКС Кто спасет МКС

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

Популярная механика
Как подготовить себя к холодам Как подготовить себя к холодам

Трехдневный мини-детокс «перезагрузит» тело и разум и подготовит к зиме

Vogue
Открыть в приложении