Теория всего. Зачем науке новый огромный коллайдер
Будущий циклический коллайдер оценивают в 25 миллиардов евро. С его помощью ученые хотят приблизиться к созданию "общей теории всего".
Европейская организация по ядерным исследованиям в Женеве представила концепцию Будущего циклического коллайдера в четырех томах. Стоимость ускорителя со 100-километровым тоннелем ученые оценивают в 25 миллиардов евро.
В CERN говорят, что этот коллайдер станет "очень мощной "хиггсовской фабрикой" и поможет разобраться в истории формирования нашей Вселенной. Корреспондент.net рассказывает подробности.
Будущий коллайдер
О планах по созданию Будущего циклического коллайдера, который должен заменить действующий уже десять лет Большой адронный коллайдер, известно с 2014 года.
Современная физика базируется на общей теории относительности, которая объясняет события в макромире и на квантовой механике, объясняющей мир элементарных частиц.
Объединить их и создать "общую теорию всего" физики пытаются не первый год. Предполагается, что новый, более мощный ускоритель может обнаружить необходимые для этого новые частицы, чего не удалось добиться на БАКе.
15 января 2019 года новый мегапроект обрел видимые очертания: на сайте CERN - главной мировой лаборатории физики элементарных частиц - опубликован четырехтомный доклад о строении и планируемых исследованиях ускорителя.
CERN предлагает построить в окрестностях Женевы 100-километровый круговой тоннель, который позволит во много раз увеличить энергию частиц и значительно расширить возможности исследований.
Темная сторона Вселенной. Сколько проживет теория Эйнштейна
В работе над его концепцией приняли участие 1,3 тысячи экспертов из 150 университетов, научных институтов и других организаций со всего мира.
В первом томе ученые рассказывают об открытых вопросах современной физики частиц и рассматривают возможные открытия, которые поможет сделать Будущий циклический коллайдер:
Во втором томе физики подробно описывается строение и характеристики электрон-позитронного коллайдера, который планируют построить к 2040-м годам.
Предполагается, что энергия столкновений в системе центра масс будет составлять от 90 до 365 гигаэлектронвольт, а светимость коллайдера превысит 1036 обратных квадратных сантиметров на секунду.
Он проработает 15-20 лет и станет "очень мощной "хиггсовской фабрикой" и позволит зафиксировать "новые, редкие процессы и измерить известные частицы с беспрецедентной точностью".
В третьем томе рассматривается возможность модификации коллайдера для столкновений протон-протонных пучков. В этом случае энергия столкновений будет достигать 100 тераэлектронвольт, а светимость - 1035 обратных квадратных сантиметров на секунду.
Его будут использовать для столкновения протонов и тяжелых ионов. Достижение такой энергии (в семь раз больше, чем у БАК) сделает возможными "точные исследования того, как частицы Хиггса взаимодействуют друг с другом", и "подробное исследование роли спонтанного нарушения электрослабой симметрии в истории нашей Вселенной".
Проект рассчитан на 70 лет и, как считают в CERN, будет работать на пользу физики элементарных частиц на протяжении всего 21 века.
У Китая похожий проект
В Китае в ноябре прошлого года группа ученых, работающих над проектом коллайдера CEPC (Circular Electron Positron Collider), обнородовала документ о технических деталях его устройства и планируемых экспериментах. Теоретический этап занял у ученых около шести лет.
Циклический электронно-позитронный коллайдер КНР будет разгонять пучки электронов и позитронов до энергий порядка 240 гигаэлектронольт.
Каждый из пучков будет разгоняться на линейном ускорителе до энергий порядка десяти гигаэлектронвольт, а затем будет направляться в одно из двух колец, смонтированных в круговом тоннеле длиной около 100 километров. За столкновениями частиц и рождением бозона Хиггса будут наблюдать два больших детектора.
Также планируется строительство протон-протонного ускорителя SppC, который продолжит сбор статистики после завершения основной программы.
Достижения Большого адронного коллайдера
В 1949 году французский физик, лауреат Нобелевской премии Луи де Бройль предложил создать европейскую лабораторию, которая будет заниматься фундаментальными исследованиями, выходящими за рамки государственных программ.
Через пять лет - 29 сентября 1954 года - 12 стран (Бельгия, Дания, Германия, Франция, Греция, Италия, Норвегия, Швеция, Швейцария, Нидерланды, Великобритания и Югославия) подписали договор об учреждении CERN. Затем присоеденились Австрия, Болгария, Венгрия, Испания, Польша, Португалия, Словакия, Финляндия, Чехия и Израиль, а Югославия вышла.
Ученые CERN трудятся над решением загадки о зарождении Вселенной, составе материи, пытаются понять, как элементарные частицы приобретают массу и взаимодействуют друг с другом, а также ищут ответы на другие не менее важные вопросы мироздания.
В Европейской организации по ядерным исследованиям сейчас находится самый крупный и сложный в мире научный инструмент - ускорительный комплекс для разгона элементарных частиц под названием Большой адронный коллайдер, построенный в 2008 году.
Стандартная модель - это теория взаимодействия субатомных частиц, над которой физики трудились большую часть прошлого столетия. Она непротиворечиво описывает многие происходящие в мире процессы, однако не объясняет природу гравитации.
В 2012 году на Большом адронном коллайдере была открыта частица бозон Хиггса, предсказанная им в 1964 году. Она определяет происхождение такого физического понятия, как масса.
Масса показывает, сколько вещества содержит любой объект - частица, молекула или целый организм. При отсутствии массы все элементарные частицы, формирующие атомы, двигались бы со световой скоростью и не были бы способны сформировать материю во Вселенной.
В соответствии с теорией Хиггса, Вселенную пронизывает некое поле, которое и позволяет частицам обрести массу. Предполагается, что взаимодействие с появляющимися в этом поле бозонами Хиггса и наделяет двигающиеся элементы массой. Этот процесс можно сравнить со снежным полем, по которому не получается быстро идти, поскольку снег налипает на ботинки и мешает идти.
Доктор Фредерик Бордри, директор CERN по ускорителям и технологиям, отвечая на критику дороговизны Будущего коллайдера говорит, что это разумная цена для столь передового проекта.
"Когда меня спрашивают, что даст людям бозон Хиггса, я отвечаю: "бозонику". Что это такое, я не знаю. Но вспомните, что когда в 1897 году Томсон открыл электрон, он тоже не знал, что такое электроника. Но представить современный мир без нее невозможно", - сказал он.
Новости от Корреспондент.net в Telegram. Подписывайтесь на наш канал https://t.me/korrespondentnet