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

Метательные планеры Метательные планеры

Один из самых молодых видов авиамодельного спорта

Популярная механика
Свой парень Свой парень

Риналь Мухаметов о съемках, вождении и детях

Cosmopolitan
Техпарад Техпарад

Новости мира науки

Популярная механика
Она отказалась молчать. Нобелевский лауреат Надия Мурад о жизни в плену Она отказалась молчать. Нобелевский лауреат Надия Мурад о жизни в плену

Воспоминания Надии Мурад, получившей Нобелевскую премию мира 2018 года

Forbes
Чистый тяжелый металл Чистый тяжелый металл

Как производят слитки драгоценных металлов

Популярная механика
Пять самых фотогеничных мест для ноябрьских выходных Пять самых фотогеничных мест для ноябрьских выходных

Самые живописные места, куда можно сбежать ненадолго

Cosmopolitan
Как победить хищника? Как победить хищника?

Навыки выживания, необходимые для победы над расой идеальных охотников

Популярная механика
World Expo 2020 в Дубае: восхитительный оазис в сердце пустыни World Expo 2020 в Дубае: восхитительный оазис в сердце пустыни

В 2020 году World Expo пройдет в новом футуристическом районе Дубая

Популярная механика
У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
Докладываем обстановку Докладываем обстановку

Пять главных тенденций в дизайне и интерьере

Grazia
Брат небесный, брат земной Брат небесный, брат земной

NASA исследует близнецов: астронавта и его брата, оставшегося на Земле

Популярная механика
Андрей Смирнов. Динозавр Андрей Смирнов. Динозавр

Интервью с режиссером и актером Андреем Смирновым

Караван историй
Кто спасет МКС Кто спасет МКС

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

Популярная механика
Электронные паспорта: к чему клонит государство Электронные паспорта: к чему клонит государство

Законопроект об электронном паспорте

Forbes
Пешком по воде Пешком по воде

Далеко не все способны проплыть километр под водой

Популярная механика
Рекорд, обернувшийся катаклизмом: история запуска полутора миллиона воздушных шаров Рекорд, обернувшийся катаклизмом: история запуска полутора миллиона воздушных шаров

Нехватка знаний вместе с избытком энтузиазма иногда приводит к недоразумениям

Maxim
Операция «Ы» Операция «Ы»

Киргизия стала целью второй экспедиции Land Rover

Популярная механика
Metric: «Мы – группа-аномалия» Metric: «Мы – группа-аномалия»

В московском RED Club наконец-то выступят канадские нью-вейверы Metric

Cosmopolitan
Любой каприз Любой каприз

Компьютерный дизайн материалов

Популярная механика
Паоло Соррентино Паоло Соррентино

Правила жизни режиссера Паоло Соррентино

Esquire
С горочки спустился С горочки спустился

Мы встретились с чемпионом России по форкроссу Иваном Кунаевым

Популярная механика
Глубокая разморозка: что происходит, когда из тела уходит страх Глубокая разморозка: что происходит, когда из тела уходит страх

Часто непонятная боль сигнализирует о том, что нам нужно пересмотреть свою жизнь

Psychologies
Ударные стройки науки Ударные стройки науки

Национальный научный фонд (NSF) опубликовал детальную статистику за 2016 год

Популярная механика
Ректор Путина против СМИ: чем опасно дело Владимира Литвиненко Ректор Путина против СМИ: чем опасно дело Владимира Литвиненко

Мы начинаем забывать, что защита деловой репутации — это не карательная операция

Forbes
Удар с небес Удар с небес

Javelin считают наиболее совершенным легким средством против бронетехники

Популярная механика
Сериал «Шучу» с Джимом Керри: куклы и депрессия в самом странном телешоу осени Сериал «Шучу» с Джимом Керри: куклы и депрессия в самом странном телешоу осени

По Showtime идет «Шучу» — комедия про ведущего детской программы

Esquire
Наука о прикосновениях Наука о прикосновениях

Белорусский стартап реализовал технологию передачи тактильных ощущений для VR

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
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
Жизнь взаймы. Чем опасна любовь россиян к кредитным картам Жизнь взаймы. Чем опасна любовь россиян к кредитным картам

Статистика выдачи кредитных карт в России свидетельствует о настоящем буме

Forbes
Открыть в приложении