оправдал ли Большой адронный коллайдер 10 лет работы :: Мнение :: РБК
Долго запрягавшие затем поехали очень быстро. Уже летом 2012-го физики БАК объявили об открытии, ради которого все и было затеяно. Им удалось зарегистрировать бозон Хиггса — частицу, которая завершает картину мира современной науки. Это понимание не на уровне атомов и молекул, а куда более фундаментальное и потому столь важное. Вся материя во Вселенной — и мы сами, и далекие звезды — состоит из элементарных частиц. Два типа — кварки и лептоны — представляют собой вещество. Еще три типа — глюоны, фотоны и бозоны — являются переносчиками взаимодействий, которые и держат частицы вместе, обеспечивая все многообразие материального мира. Все эти частицы были не только предсказаны теоретически, но и открыты экспериментально до конца ХХ века. Кроме бозона Хиггса. Он занимает некое промежуточное положение — собственно, механизм Хиггса, предложенный Питером Хиггсом и Франсуа Энглером, объясняет, откуда у частиц берется масса.
Но «закрывать» физику еще рано. Парадоксальным образом открытие бозона Хиггса сделало поиск «теории всего» для физиков еще более увлекательным и загадочным. И масла в этот огонь подлило второе открытие последних лет, которое может приблизиться по важности к бозону Хиггса — наблюдение гравитационных волн. На самом деле они очень похожи. Оба были теоретически предсказаны, но нуждались в экспериментальном подтверждении. И в обоих случаях многие ученые в глубине души надеялись, что эксперимент не подтвердит теорию. Дело в том, что Стандартная модель описывает частицы — переносчиков всех взаимодействий, кроме гравитационного.
Читайте на РБК Pro
И все же вопрос, зачем это нужно людям, возникает снова и снова. Пожалуй, громче всех этот вопрос задал знаменитый американский журналист Чарли Росс еще в 2012 году. В Женеве проходила церемония вручения крупной награды — премии по фундаментальной физике, учрежденной российским бизнесменом и физиком по образованию Юрием Мильнером. Чарли Росс передал физикам вопрос «американских налогоплательщиков»: а зачем нам фундаментальная наука сейчас, когда кризис, нет денег на медицину и так далее? Отвечать на него пришлось единственной на сцене женщине — руководителю эксперимента ATLAS Фабиоле Джанотти.
Синьора Джанотти тогда заметно волновалась в американском прямом эфире, но волновалась зря. Ее ответ настолько устроил всех слушателей, что за обложкой журнала TIME последовало ее избрание генеральным директором CERN. Конечно, она стала первой в истории женщиной на этом посту.
Фундаментальная польза
Оснований не доверять госпоже директору, действительно, нет. Решение любой фундаментальной задачи требует острых технических решений, практическое применение которых — лишь вопрос времени и фантазии тех, кто может заработать на этом денег. В начале 1990-х именно в CERN заработал первый сайт Всемирной паутины. Исключительно для задач физики — ученым, работавшим вместе из разных стран, нужна была удобная и оперативная форма обмена информацией на расстоянии.
Полезным может оказаться и умение строить ускорители. Большая часть таких приборов — а их на Земле сейчас более 30 тыс. — применяются отнюдь не в фундаментальной науке. Компактные и маломощные по сравнению с БАК ускорители нужны в медицине и промышленности. С их помощью получают промышленные мембраны и обрабатывают материалы. На ускорителях синтезируют короткоживущие радиоактивные вещества — изотопы, которые используются в медицинских целях как для терапии, так и для диагностики. В медицине используется даже антивещество, так страшно описанное у Дэна Брауна в «Ангелах и демонах».
В практическую плоскость выходит и умение наблюдать элементарные частицы. По потоку нейтрино от атомных электростанций можно детально отслеживать состояние ядерного топлива. Это позволяет расходовать его более экономно, не меняя все еще годные стержни, а также избежать нештатной ситуации, заметив ее заранее. Получается, что нейтрино, ежесекундно проходящие сквозь нас безо всякого эффекта, могут выполнять томограмму ядерному реактору.
Процесс трансфера технологий из науки в промышленность не прекращается: любое сделанное в CERN усовершенствование может найти применение либо в уже существующем продукте, снизив его стоимость, либо в новом. Для распространения информации научные мегапроекты даже обсуждают на специальных конференциях вместе с коллегами из бизнес-сообщества.
Конечно, не все физики в CERN рассказывают о далеко идущих и неочевидных применениях результатов их работы. Не всех вообще интересует что-то за пределами фундаментальной физики.
И, похоже, они могут себе это позволить.
Большой адронный коллайдер маловат — физики ЦЕРНа хотят побольше. Но что он даст?
- Михаил Смотряев
- Би-би-си
Автор фото, Cern
Подпись к фото,Так может выглядеть новый ускоритель
Европейской организации по ядерным исследованиям (более известной как ЦЕРН) не хватает мощности Большого адронного коллайдера (БАК). Ученые хотят новый — в четыре раза больше.
Организация обнародовала свои планы по строительству нового ускорителя под рабочим названием «Будущий циклический коллайдер» (Future Circular Collider).
Предполагается, что он будет построен к 2050 году, будет почти вчетверо больше и в 10 раз мощнее БАК, но главное — его заявленная на этом этапе стоимость превышает 20 млрд евро.
Генеральный директор ЦЕРНа профессор Фабиола Джианотти назвала проект значительным достижением. По ее словам, у нового коллайдера есть огромный потенциал улучшить наше понимание фундаментальной физики и придать толчок многим технологиям. Все это должно благотворно сказаться на жизни общества в целом, полагает она.
Критики, в свою очередь, настаивают на том, что столь внушительную сумму можно потратить на другие проекты — например, на изучение различных аспектов изменений климата.
Планов громадье
Пока планы ЦЕРНа существуют в концептуальной форме.
Предполагается, что под уже существующим 20-километровым туннелем будет вырыт новый, в итоге достигающий длины в 100 км, в котором и разместится новый ускоритель.
Проект строительства нового коллайдера, наряду с другими планами физиков-теоретиков, будет рассмотрен международной комиссией экспертов. Они должны выработать новую стратегию изучения физики частиц к 2020 году.
Один из этих экспертов, профессор Университетского колледжа Лондона Джон Баттерворт сказал Би-би-си, что амбициозная программа строительства нового коллайдера ему особенно нравится — хотя он готов рассматривать и другие предложения.
Если расчеты ученых верны, то будущий ускоритель позволит разгонять частицы до более высоких скоростей. Как следствие энергия, выделяющаяся при их столкновении, будет почти на порядок выше, чем достигается сегодня в Большом адронном коллайдере.
Физики надеются, что таким образом смогут докопаться до новых, по-настоящему элементарных частиц, которые и движут нашей Вселенной.
Трудности стандартизации
Так называемая Стандартная модель — нынешняя теория взаимодействия субатомных частиц, над созданием и усовершенствованием которой физики трудились большую часть прошлого столетия, — объединяет 17 частиц, последняя из которых, бозон Хиггса, была обнаружена в 2012 году на БАКе (хотя теоретически ее существование было предсказано задолго до этого).
Автор фото, Cern
Подпись к фото,Инженеры ЦЕРНа уже конструируют и тестируют новые компоненты, способные работать на более высоких энергиях
Стандартная модель непротиворечиво описывает многие происходящие в мире процессы, однако оказалась не в состоянии объяснить природу гравитации.
Более того, достижения астрофизики последних лет поставили новые вопросы.
Оказалось, что галактики вращаются быстрее, чем предсказывает Стандартная модель, а Вселенная, по-видимому, расширяется со все большей скоростью — хотя в теории должно быть наоборот.
Для объяснения этих феноменов были привлечены новые понятия: «темная материя» и «темная энергия», однако что это такое, точно никто не знает.
Современная физика покоится на двух столпах: общая теория относительности и квантовая механика. Первая хорошо объясняет события в макромире, вторая — в мире 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.
Однако никто в ЦЕРНе не знает, какого порядка энергии для этого нужны, и сможет ли новый коллайдер разгонять протоны до такой скорости, чтобы их столкновение производило на свет «истинно элементарные» частицы.
Авторы проекта полагают, что предложенная ими схема последовательных столкновений — сначала электрон-позитронных пар, а затем электронов и протонов, — даст возможность по косвенным признакам предсказать уровень энергии, необходимый для обнаружения новых «суперчастиц».
Проблема в том, что нечто похожее ожидали и от Большого адронного коллайдера — возможно, благодаря окружавшей его работу шумихе в СМИ. Однако за рамки Стандартной модели эксперименты на БАКе выйти не смогли.
Что нужнее человечеству?
У непосвященных может сложиться впечатление, что физики просят себе новую и очень дорогую игрушку для удовлетворения своего любопытства, бесконечного, как и Вселенная, которую они пытаются разложить на формулы.
Например, бывший главный научный советник правительства Великобритании профессор сэр Дэвид Кинг полагает, что настало время переосмыслить соотношение «цена-качество» в экспериментальной физике частиц, особенно, когда никто из ученых не может гарантировать, что новый ускоритель за 22 млрд евро сможет обнаружить новые частицы.
Автор фото, Cern
Подпись к фото,В ЦЕРНе разрабатывают новые магниты, способные удержать пучки высокоэнергичных частиц на круговой траектории
«Надо где-то провести черту, иначе мы построим коллайдер по экватору. А если этого будет недостаточно, физики попросят другой, достающий до Луны», — сказал Кинг в интервью Би-би-си.
Профессор Кинг (и не он один) полагает, что у человечества сегодня есть более насущные заботы, в частности, климатические изменения, и 20 миллиардов фунтов не помешали бы в исследовании его последствий и механизмов борьбы с глобальным потеплением.
Далеко не лишними эти деньги оказались бы и в медицинских исследованиях.
Тогда и у скептиков было бы меньше оснований задавать вопрос: «Что ваши исследования сделали для блага человечества?»
Собственно, и среди физиков-теоретиков нет единого мнения по вопросу о необходимости нового ускорителя.
Например, Сабина Хоссенфельдер из Франкфуртского института перспективных исследований считает, что на эти деньги можно было бы построить крупный радиотелескоп на Луне или детектор гравитационных волн на Земле.
Бозоника на смену электронике?
Доктор Фредерик Бордри, директор ЦЕРНа по ускорителям и технологиям, полагает, что требуемая для проекта сумма, поделенная между несколькими странами, да еще на временном отрезке в 20-30 лет — вполне разумная цена для столь передового проекта.
«Когда меня спрашивают, что даст людям бозон Хиггса, я отвечаю: «бозонику», — говорит он. — 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».
Вполне вероятно, что результаты экспериментов в новом ускорителе тоже окажутся столь же полезны человечеству. Мы просто еще не знаем, как и, главное, когда.
«Чем выше энергия, тем ближе мы к началу Вселенной» – Огонек № 35 (5630) от 07.09.2020
Новый коллайдер NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility) в Дубне в скором времени начнет воспроизводить первые мгновения нашей Вселенной. О том, какие шансы у России во всемирной гонке коллайдеров, дойдут ли физики до торговли антивеществом и каким образом связаны свобода ученых и свобода кварков, «Огоньку» рассказал директор Лаборатории физики высоких энергий им. В.И. Векслера и А.М. Балдина Объединенного института ядерных исследований в Дубне Владимир Кекелидзе.
Беседовала Елена Кудрявцева
— Владимир Димитриевич, строительство 500-метрового кольца коллайдера NICA — по сути, первый российский мегапроект с середины XX века — подходит к концу. Что собой представляет установка?
— Это коллайдер протонов и тяжелых ионов.
Он сможет воссоздать в лабораторных условиях особое состояние вещества, которое, возможно, существует только в ядрах нейтронных звезд. Такие установки называют гигантскими микроскопами, так как они позволяют все глубже проникать в материю и понять структуру вещества. Называют их и телескопами во времени — ведь чем выше энергия в эксперименте, тем ближе мы подходим к началу возникновения Вселенной. Чтобы понять, что же там происходило, нам нужно в минимальной единице объема сосредоточить максимум энергии.
— Для Дубны это далеко не первая стройка мегаустановок мирового класса. Как выбирали место для строительства синхрофазотрона? Известно, что, когда искали площадку для ускорителя в Протвино в 1970-е, объехали 40 площадок в поисках особой скальной породы. Здесь тоже какой-то особенный грунт?
— С одной стороны, скальная порода придает установке стабильность, с другой — она передает все колебания от незначительных землетрясений и даже от вибраций. Поэтому есть другой подход: ускоритель должен находиться на жесткой платформе, но в мягкой породе.
— Предстоящие эксперименты на коллайдере NICA не предполагают столь высоких энергий, как на БАКе, где энергию и вовсе измеряют в ТэВах (тераэлектронвольтах — триллионах электронвольт). В чем же тогда их уникальность?
— Дело в том, что в Большом адронном коллайдере изучаются процессы, происходящие при крайне высоких энергиях.
Задача же нашего коллайдера — создать максимальную плотность ядерной материи, если говорить точнее — барионной материи. Барионы — это, прежде всего, протоны и нейтроны, из которых состоит весь окружающий нас мир.
Когда-то, в начале Большого взрыва, ее плотность везде была нулевой, а сегодня обычная материя вокруг нас обладает «единичной» (нормальной) плотностью барионов, а в недрах нейтронных звезд эта плотность может быть на порядок выше. За счет большой гравитации материя так сжимается, что в их ядрах нуклоны (протоны и нейтроны.— «О») проникают друг в друга и в какой-то момент переходят в состояние кварков. Вот этот фазовый переход и будет изучать NICA. По сути, на этом коллайдере будут создаваться максимально возможные для лабораторных условий Земли плотности барионной материи.
— Что значит — максимально возможные?
— Это значит, что в лабораторных условиях невозможно создать состояние, в котором в единице объема будет больше барионов. В таком состоянии материи мы имеем дело уже не с нуклонами (протонами и нейтронами), а с кварками и глюонами. Если говорить упрощенно, то каждый протон или нейтрон содержит по три кварка.
Чтобы вырвать кварки у протона или нейтрона, нужно применить гигантские усилия.
Та энергия, которую мы используем в ядерных реакторах и взрывах,— это лишь остаточные силы, связывающие кварки внутри нуклона.
— Как же тогда можно извлечь кварки, чтобы увидеть этот фазовый переход?
— Можно их или столкнуть, или применить способ, основанный на так называемом принципе асимптотической свободы. Это важное явление было открыто в конце прошлого века, в 2004 году за него получили Нобелевскую премию Дэвид Гросс, Дэвид Политцер и Фрэнк Вильчек. Оказалось, что если попытаться вытянуть кварк из нуклона, то нужно, как я сказал, приложить максимально известные человечеству силы. А вот если кварки сблизить, то в какой-то момент они перестают между собой взаимодействовать, становятся свободными, превращаясь в кварковую кашу — кваркглюонную плазму. Частицы в ней начинают свободно перемещаться, а когда все остывает, формируются в совершенно новые нуклоны и другие элементарные частицы.
— Не случайно, видимо, Дэвид Гросс приезжал в Дубну, когда закладывался первый камень в фундамент коллайдера NICA.
Хотел посмотреть на место, где кварки выпустят на свободу?
— Да, он приезжал в 2016-м и участвовал в церемонии закладки фундамента.
— Как же вы будете сжимать нуклоны с такой силой без нейтронных звезд?
— Это можно сделать, разгоняя и сталкивая два тяжелых ядра, например, золота и золота. Но если их разогнать очень сильно, как происходит в Большом адронном коллайдере, то хотя и образуется кварковый бульон, плотность барионов в нем будет минимальной. Чтобы достичь нужного нам эффекта, энергия должна быть около 10 ГэВ на каждый нуклон. Именно такие параметры мы заложили в NICA.
В начале начала
Владимир Димитриевич — доктор физико-математических наук, профессор, член-корреспондент РАН
Фото: Евгений Гурко, Коммерсантъ
— Что мы знаем о начале Вселенной, когда возникла плотная барионная материя? Если бы тогда был некий сторонний наблюдатель, он бы действительно увидел большой во всех отношениях взрыв?
— В первое мгновение Большого взрыва большой плотности барионной материи не было.
Там была большая плотность энергии. В равных пропорциях находились вещество и антивещество. Все это расширялось в пространстве с колоссальной скоростью, создавая сложные флуктуации, которые в итоге, согласно теориям ведущих российских ученых, стали основой будущих звезд и галактик (подробнее — см. «Огонек», № 11 за 2019 год). Отдельный вопрос: как же появилось вещество? Это одна из интереснейших задач современной физики. В какой-то момент равновесие между частицами и античастицами было нарушено. Это была совсем маленькая разница, из которой получилась вся наша Вселенная.
За возникновение разницы между веществом и антивеществом ответствен ряд процессов, происходящих во Вселенной, невозможных без нарушения некоторых симметрий, одно из которых в науке называют СР-нарушением. За его открытие в 1980 году дали Нобелевскую премию Джеймсу Кронину и Вэлу Фитчу. Само открытие они, кстати, сделали в 1964-м и впервые докладывали о нем у нас в Дубне в том же году.
— Почему именно у вас?
— В Дубне проходила крупнейшая в области физики высоких энергий так называемая Рочестерская конференция — это как Олимпийские игры для физиков, занимающихся высокими энергиями.
На ней представляются все самые яркие достижения последних лет.
Но если возвращаться ко Вселенной, то с помощью NICA мы будем пытаться понять, как происходит переход вещества из состояния обычной материи, которую мы видим вокруг, в свободную — кварковую.
Чрезвычайно интересно понять, как кварки высвобождаются, а затем снова попадают в «тюрьму» при условиях, когда они максимально сжаты. NICA будет воспроизводить весь этот процесс: от создания бульона из кварков до формирования новых частиц.
— А можно ли будет каким-то похожим образом изучать антивещество? Часто пишут, что оно будет стоить баснословных денег…
— Антивещество как раз изучают в ЦЕРНе. Там делают очень интересные эксперименты, когда антипротон пытаются удержать в особой ловушке. Вообще же антивещество создается каждый день в экспериментах на ускорителях и даже в результате естественных процессов, таких как молния, но оно быстро исчезает при столкновениях с обычным веществом. По этой же причине вряд ли его когда-нибудь станет возможным создать в ощутимых количествах.
— Интересно, что у вашего коллайдера, рассчитанного под самые фундаментальные задачи, есть прикладной аспект. В чем он заключается?
— Мы предложили три инновационных проекта, которые могут принести ощутимую пользу в ближайшее время. Первый связан с облучением электронных схем, без чего невозможно создание революционной по характеристикам электроники, которая будет стойко работать в условиях высокой радиации и космического излучения. Это нужно для полетов в космос и для других целей. Ведь даже единичное попадание тяжелого иона в электронное устройство может вывести его из строя. С помощью NICA будет нарабатываться статистика отказов, отрабатываться система защиты.
Всю жизнь работает в области экспериментальной физики частиц и пытается проникнуть вглубь ядерной материи
Фото: Евгений Гурко, Коммерсантъ
Второй проект связан с исследованием воздействия тяжелого космического излучения на живые организмы.
Сейчас у нас тоже проходят такие работы, но условия для их проведения ограниченны. Тем не менее здесь нашими коллегами из лаборатории радиобиологических исследований уже были получены очень интересные результаты в экспериментах с обезьянами. Оказалось, что после небольшой дозы облучения их когнитивные способности повышались, а вот затем резко падали. Это чрезвычайно важно для будущих полетов человека на Марс, видимо, когнитивные способности и, кстати, зрение в условиях длительных полетов будут страдать сильнее всего. При этом если от заряженных частиц можно спастись каким-то защитным полем, то от нейтральных практически нечем. Вы же не повезете туда огромные бетонные блоки! Поэтому здесь для ученых большое поле деятельности.
Третье направление связано с медицинскими технологиями на основе наших магнитов. Это очень перспективная область, связанная с лечением онкологических заболеваний.
— NICA — не единственный проект, который изучает кварковый бульон?
— Да, у нас есть конкуренты.
Например, Брукхейвенская национальная лаборатория в США. Они запустили коллайдер еще в 2000-м и уже сделали много интересных открытий, изучая кваркглюонную плазму. Но барионная плотность вещества у них очень маленькая: изначально проект был рассчитан на энергии в 200 ГэВ на нуклон, а для достижения максимальной барионной плотности, как я говорил, нужно всего 10. Для расширения исследований в области большой барионной плотности они доработали конструкцию коллайдера, чтобы понизить энергию, но при этом он потерял такое важное качество, как светимость,— число взаимодействий на поперечный сантиметр в секунду. А этот параметр в конечном счете влияет на статистику взаимодействий, которая набирается в ходе эксперимента и определяет точность измерений.
Еще у нас есть непосредственный конкурент, который должен заработать в 2025 году,— коллайдер FAIR, строящийся недалеко от города Дармштадт в Германии. Поэтому нам так важно не сдвигать даты запуска.
Коллайдер размером с Землю
— Вы сказали, что самые крупные эксперименты в области физики высоких энергий сегодня проводятся в ЦЕРНе.
Какую основную задачу собираются там решить физики и что будет, когда возможности коллайдера исчерпаются?
— Сейчас БАК будет детально изучать бозон Хиггса, а дальше, скорее всего, будет создан еще более крупный ускоритель, в разы превосходящий по энергии существующий. Перспективы такого проекта регулярно обсуждаются на собрании управляющего комитета ЦЕРНа, куда входят представители 23 стран. Каждые семь лет он подготавливает стратегическую программу развития. На этот раз было решено изучать возможности реализации проекта — географию, технологические возможности и стоимость.
— Какой же будет размер этого гиганта?
— Если диаметр работающего сегодня Большого адронного коллайдера примерно 27 километров, то здесь речь идет о 100 километрах.
— Значит, ученые снова столкнутся с протестами местных жителей? Они ведь и в прошлый раз не хотели соседства с такой мощной научной установкой, как БАК.
— Да, причем выявились неожиданные коллизии, в том числе юридические.
Нынешний коллайдер проходит, как известно, по территории Франции и Швейцарии. Когда для него копали туннель, оказалось, что на разных землях законы отличаются: где-то владелец имеет право только на почвенный слой, а где-то его права распространяются вглубь, вплоть до центра Земли! Иными словами, вы не можете просто прокопать у него под ногами ветку метро или нечто подобное. Поэтому пришлось проводить сложные согласования.
— У ученых есть какая-то конкретная задача для такой огромной и дорогой установки?
— В том-то и дело, что пока ясной физической цели нет, а без этого двигаться очень сложно. Никто не знает, какая нужна энергия, чтобы обнаружить явления так называемой новой физики (явления за пределами принятой сегодня Стандартной модели.— «О»). БАК строился исходя из представлений о том, при каких энергиях можно открыть бозон Хиггса, поэтому все и получилось. Правда, при этом ожидалось, что, возможно, подтвердится так называемая теория суперсимметрии, а этого пока не произошло.
А нам важно понять, существует ли она в природе или только в головах теоретиков. Также было бы интересно разобраться с природой кварка: выяснить, является ли он точечной частицей или у него есть структура.
— А в принципе, есть ли предел развития ускорительной техники? Или коллайдеры вечно будут расти в размерах?
— По большому счету, предел — это размеры Земли, а может, и больше.
Дороги, которые мы выбираем
Под его руководством разработан и создается крупнейший в России мегапроект — ускорительно-экспериментальный комплекс NICA
Фото: Евгений Гурко, Коммерсантъ
— Как сильно пандемия сдвинула сроки сдачи NICA?
— По нашей оценке, примерно на полгода, потому что многие работы за границей пришлось приостановить. Но пока мы не меняем планов запуститься в конце 2022-го.
— Что это за работы и где они проходили?
— В основном в Европе. Сейчас у нас очень напряженный момент, связанный с поставкой из Италии важнейшего компонента детектора MPD на коллайдере — сверхпроводящей катушки большого анализирующего магнита.
Это огромная деталь размером, с упаковкой, 8 на 9 метров, которая сама весит более 70 тонн плюс еще половину весит каркас, в котором ее везут. Это очень деликатный груз, который нужно везти со всеми мерами предосторожности, с шоковыми датчиками и т.п. Доставить такую объемную установку можно только по воде. Наш груз должен был доплыть из Генуи, где его сделали, до Санкт-Петербурга, а далее уже на речной барже по Волге прямо сюда, в Дубну. Но так как из-за пандемии весной работать было невозможно, сроки поставки сдвинулись. И теперь нам нужно успеть доставить до того, как на Волге закроется навигация. А оставлять катушку в Италии до весны нельзя, это и задержка проекта, и дополнительные большие расходы. В мире, кстати, вообще не так много компаний, которые могут сделать что-то подобное.
— В чем основная сложность?
— Это большой магнит со сверхпроводящей катушкой, который должен создать высокооднородное магнитное поле в цилиндрическом объеме диаметром 6 метров и длиной 8 метров.
Катушка должна работать в условиях, близких к абсолютному нулю (минус 273,15°C.— «О»). Для Большого адронного коллайдера такие установки делали японская «Тошиба» и «АСГ Суперкондакторс» в Италии.
Когда нам потребовался такой магнит, то решили обратиться именно к ним, потому что для строительства наукоемких установок лучше пользоваться услугами компании, которая такие приборы уже делала. В мировой практике есть много отрицательных примеров, когда известная компания без опыта в изготовлении такого сложного оборудования берется за работу и через несколько лет сообщает, что ничего не получилось, и ученые остаются у разбитого корыта. Поэтому мы выбрали итальянцев, работа которых оказалась в полтора раза дешевле, чем японцев. А так как речь идет о десятках миллионов евро, это важно.
— Что самое главное в такой детали?
— Качество магнита определяется качеством магнитного поля, которое он создает. Поле должно быть очень однородным, чтобы в нем можно было с высокой точностью восстанавливать траектории частиц в детекторе.
А это определяется как катушкой, так и самим магнитным ярмом — железом, которое нам пришлось делать в другом месте, так как итальянцы не захотели брать это на себя.
— Где вы его взяли?
— Это отдельная и тоже очень интересная история. Для детектора нужно не литое, а кованое железо очень хорошего качества. Речь идет о балках длиной 9 метров и кольцах диаметром 8 метров, и, чтобы их ковать, нужен огромный молот. Считалось, делать такие могут лишь в США и Китае, ни России, ни Европе это не по плечу. Но мы совершенно неожиданно недалеко от Милана нашли маленькую компанию. У них есть огромная рука-манипулятор, которая может взять кусок железа в несколько сот тонн, положить на молот и затем отковать.
При этом заготовки самого железа мы брали в России, предварительно обрабатывали в Новокраматорске на Украине. Оттуда отвезли в Италию, а уже затем — в Чехию для высокоточной обработки и сборки на большом заводе, который специализируется на том, что делает огромные металлические конструкции, в том числе шестерни для переноса барж из одного канала в другой.
Затем это все разобрали и на 42 грузовиках привезли сюда. Это лишь один из эпизодов большого проекта.
— Получается, что каждый раз приходится искать буквально штучных специалистов по миру.
— А здесь по-другому нельзя. Если при создании уникального проекта вы где-то понизите планку качества или ответственности, то никогда не сможете достичь требуемых результатов. Вот мы и ищем только тех, кто делает то, что нам требуется, лучше всех в мире.
— А что лучше всех в мире делает Россия?
— Многое, например в Новосибирске в Институте ядерной физики им. Будкера делают лучшие в мире системы электронного охлаждения. Все существующие сегодня ускорители используют их системы.
Нигде не делают лучше, чем у нас, в Дубне, быстроциклирующие сверхпроводящие магниты. За четыре года было создано уникальное в мировом масштабе производство, где собираются, испытываются и сертифицируются сверхпроводящие магниты для NICA и для наших партнеров-конкурентов — FAIR. Это основные элементы нашего коллайдера.
Наука для всех
— Можно сказать, кто придумал NICA? Чьи идеи тут стали ключевыми?
— Идея изучения столкновения ядер при этих энергиях принадлежит Александру Михайловичу Балдину, чье имя носит наша лаборатория. Он был инициатором создания «Нуклотрона», который функционирует с 1993-го и который сейчас — в основе NICA.
А вообще, к началу нашего века идея изучать плотную барионную материю витала в воздухе. В состав ученого совета Объединенного института ядерных исследований входит много ученых со всего мира — в обсуждениях с ними она обрела конкретные черты. И рождение проекта происходило благодаря дискуссиям на ученом совете института, директором которого тогда был Алексей Норайрович Сисакян. Он понимал, что нам нужен именно такой флагманский проект, и сделал все возможное, чтобы инициировать его реализацию.
— Интересно, почему именно физика высоких энергий с самого начала была площадкой для активного международного общения? Даже в 1950-е, в разгар Холодной войны, наши физики ездили в национальные исследовательские лаборатории США…
— Потому что иначе она бы не развивалась.
Если вы замкнетесь в рамках одной страны, проект не получится. У вас не хватит ни образования во всех требуемых направлениях, ни технологий, ни знаний, ни ресурсов. Чтобы сделать что-то стоящее, у вас должен быть большой набор различных методов и технологий, широкий спектр образованных специалистов и даже разнообразие менталитета участников проекта. Сегодня нет страны, которая могла бы сказать, что обладает, предположим, 90 процентами технологий в данной сфере. Не случайно, что ОИЯИ, созданный в 1956 году, с самого начала был задуман как международная организация. Изначально в состав института вошли 12 стран-участниц.
— Непонятно, почему в составе нет Китая.
— Изначально он был, но в 1965 году из-за политических разногласий китайское правительство в течение нескольких дней отозвало всех своих сотрудников на родину. С тех пор КНР не входит в состав ОИЯИ. Сегодня в его составе 18 стран и 6 ассоциированных членов. Кстати, еще в 1950-е устав нашего института был зарегистрирован в ООН и хранится в ее Секретариате.
В том числе это и помогло нам отстоять статус института в сложные 90-е годы.
— Тогда физика высоких энергий как наука недешевая пострадала особенно сильно. Строительство в Протвино коллайдера УНК пришлось остановить…
—Да, и я считаю это ошибкой. По масштабам он был близок к современному Большому адронному коллайдеру. Туда было вложено очень много ресурсов, метростроевцы полностью построили 20-километровый туннель, были разработаны уникальные криогенные технологии и множество другого.
— Немало российских специалистов из Протвино затем поехали работать в ЦЕРН.
—Да, так и было. Но здесь мы опять же возвращаемся к вопросу международного сотрудничества в науке. Национальные проекты такого масштаба закрывались не только у нас. Примерно в то же время остановили строительство еще более масштабного коллайдера SSC в Техасе. В 1992 году как раз в Техасе проходила Рочестерская конференция. Я помню, как техасский таксист с гордостью рассказывал мне, что у них строится огромный сверхпроводящий суперколлайдер, который перевернет всю мировую науку.
Но когда в проект уже вложили несколько миллиардов долларов, его вдруг закрыли из-за разногласий между организациями разного уровня. Это, конечно, оказало большое негативное влияние на всю физику высоких энергий. В этом отношении ЦЕРН более устойчив, так как в его составе более двух десятков стран, и даже если одна из них решит проект покинуть, он все равно будет реализован.
Криптон, и не только
С 2007-го директор Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ
Фото: Евгений Гурко, Коммерсантъ
— Вы пришли в науку в то тяжелое время. Не было желания уехать из страны в 1990-е?
— Нет, так получилось, что в те годы мы вели очень интересный проект в Протвино: на нескольких установках изучали рождение очарованных частиц (кварков с более тяжелой массой.— «О») и искали новые кварковые резонансы.
Кроме того, именно в 90-е годы у нас началось сотрудничество с ЦЕРНом в эксперименте NA-48, где как раз уже с нашим участием было открыто прямое СР-нарушение, о котором я говорил, объясняя разницу между веществом и антивеществом.
Разумеется, участие в таком престижном эксперименте — предмет гордости для любого коллектива. Однако попасть туда было непросто. Когда я познакомился с лидерами этого проекта, то нам предложили войти в состав участников эксперимента при условии, что мы поможем создать жидкокриптоновый калориметр. Это уникальный прибор, без которого не было бы открытия. Его основа — гигантский криостат (цистерна), наполненный жидким криптоном. Этот прибор был необходим для регистрации гамма-квантов от распадов нейтральных пионов.
— Боюсь, что многие сегодня знают Криптон только как родную планету Супермена из комиксов DC…
— Это химический элемент с атомным номером 36. Сложность в том, что для эксперимента нужно было найти 23 тонны чистого криптона, а этот объем сравним с объемом мирового производства. Криптон был побочным продуктом сталелитейного производства и применялся в основном для выпуска лампочек. Для наших же целей требовался криптон тщательной очистки. Мы обратились в Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники Минатома, где владели технологиями очистки газов, с просьбой помочь организовать такое производство.
Финансировала завод (а речь шла о миллионах долларов) голландская компания. В итоге в закрытом городе недалеко от Екатеринбурга был запущен завод по очистке сжиженного криптона, качество которого превысило требования эксперимента. Полученный газ мы заправляли в баллоны и на грузовиках везли прямо в Женеву.
Затем на грант Международного научно-технического центра, который финансировал конверсионные программы в СНГ, мы сделали на лучшем космическом предприятии России — НПЦ им. Хруничева — очень хороший криостат из алюминия. И так получили входной билет в проект NA-48, который сегодня в пятерке самых успешных экспериментов ЦЕРНа. Молодых ученых из Дубны, которые в нем участвовали, тут же стали приглашать работать по всему миру. Это стало для них отличным стартом. Кстати, сегодня под наш проект в Дубну тоже приезжает много молодежи: каждый год мы берем на практику примерно 40–50 студентов и конкурс весьма напряженный. В прошлом году было много ребят из Польши, недавно подписали контракт с пятью мексиканскими университетами.
— Можно ли говорить, что в физике высоких энергий сохранилась российская школа?
— Мне трудно ответить на этот вопрос. Развитие российской физики высоких энергий, по большому счету, закончилось, когда закрылся проект УНК в Протвино. С тех пор интересные работы были, но масштаб их не дотягивал до мирового. Поэтому мы с такой надеждой ждем реализации не только проекта NICA, но и других российских мегапроектов. Например, создания синхротрона «СКИФ» в Новосибирске. Дело в том, что большие научные проекты формируют высокопрофессиональную научную среду — большие коллективы ученых, инженеров, специалистов, а если у страны нет своих базовых проектов и мы работаем только на выездных экспериментах, говорить о возрождении науки преждевременно…
«Огонек» в рамках совместного медиапроекта со Сколковским институтом науки и технологий продолжает публикацию цикла интервью с ведущими отечественными физиками. В № 37 за 2018 год была опубликована беседа с Владимиром Захаровым; в № 39 за 2018 год — с Ильдаром Габитовым; в № 45 за 2018 год — с Валерием Рубаковым; в № 2 за 2019 год — с Альбертом Насибулиным, в № 11 за 2019 год — с Алексеем Старобинским, в № 20 — со Львом Зелёным, в № 23 — с Михаилом Фейгельманом, в № 30 — с Александром Белавиным, в № 38 — с Валерием Рязановым в № 47—Юрием Оганесяном, в № 2 за 2020 год — с Алексеи Китаевым, в №11 за 2020 год с — Владимиром Драчевым, с Александром Замолодчиковвым в № 18, со Львом Иоффе в № 24, с Фазоилом Атауллахановым в № 27, с Геннадием Борисовым в №30.
Запуск Большого адронного коллайдера отложили из-за коронавируса
CERN
Научные эксперименты на Большом адронном коллайдере не будут возобновлены в 2021 году, как планировалось ранее. Запуск коллайдера отложен из-за пандемии коронавирусной инфекции и связанных с этим задержек с подготовкой к работе главных детекторов CMS и ATLAS, говорится в материалах, опубликованных на сайте ЦЕРНа. Ученые рассчитывают, что в следующем году в кольце коллайдера будут некоторое время циркулировать тестовые пучки протонов на небольших энергиях, но экспериментов на высоких энергиях не будет до 2022 года.:no_upscale()/cdn.vox-cdn.com/uploads/chorus_asset/file/7135583/GettyImages-83260508.jpg)
Работа Большого адронного коллайдера была прекращена в декабре 2018 года. Предполагалось, что в следующие два года ученые и инженеры займутся модернизацией и ремонтом ускорителя, чтобы увеличить его светимость примерно в два раза и сделать шаг к превращению его в коллайдер высокой светимости (High Luminosity LHC, HL-LHC). В 2021 году должен был стартовать трех-четырехлетний сеанс работы коллайдера с постепенным повышением светимости вдвое. За этот сеанс планировалось накопить интегральную светимость 300 обратных фемтобарн (против 150 в предыдущем сеансе). После этого должна была последовать новая остановка для модернизации на два с половиной года, после чего коллайдер должен был достичь светимости в шесть-семь раз выше прежней.
Теперь стало известно, что коллайдер вернется к набору данных не раньше, чем в конце января 2022 года, что связано с задержками в работах на двух главных детекторах — CMS и ATLAS. В частности, необходимо дополнительное время для установки на CMS защиты от радиации и одного из элементов системы детекции мюонов — на ATLAS.
В ноябре началось охлаждение магнитов коллайдера, к весне 2021 года они все должны быть охлаждены до рабочей температуры, а летом будут начаты эксперименты, не связанные с большим кольцом БАКа, в частности, эксперимент ISOLDE.
График работ по модернизации коллайдера. Зеленым выделены интервалы, когда работы на детекторах позволяют запускать пучки протонов в кольце БАКа
CERN
Ожидается, что тестовые пучки протонов на низких энергиях будут циркулировать в кольце коллайдера в начале осени 2021 года — когда это позволят работы на детекторах, но затем их придется прекратить до февраля 2022 года, когда будет начат полноценный сеанс работы коллайдера — Run 3.Вместе с тем остановка коллайдера не мешает физикам извлекать новые сведения из набора данных, которые БАК набрал раньше.
В частности, ученые увидели отклонения от Стандартной модели в распаде B-мезонов, а также следы топ-кварков в столкновениях ядер. О том, какие инженерные системы обслуживают БАК, насколько сложно их техническое обслуживание, можно прочитать в нашем материале «Большой ремонт большой машины».
Сергей Кузнецов
Поправка: во втором абзаце уточнены данные о планах по повышению светимости коллайдера, 300 обратных фемтобарн — ожидаемая интегральная светимость, не мгновенная. Приносим извинения читателям.
Большой адронный коллайдер — новости, фото
Владимир Кузнецов
Большой Адронный Коллайдер (БАК) является очень важной установкой для проведения экспериментов в области изучения элементарных частиц.
Но недавно исследователи придумали, как извлечь из БАК максимальную пользу. Причем с поиском темной материи или же с другими опытами она никак не связана. Область применения установки куда более приземленная. С ее помощью хотят отапливать близлежащие дома.
Илья Хель
27.04.2019,
Теперь, когда ученые нашли бозон Хиггса, Большой адронный коллайдер будет искать еще более неуловимую цель: темную материю. Нас окружают темная материя и темная энергия — невидимые субстанции, которые связывают галактики, но никак себя не выдают. В новой работе излагается инновационный метод поиска темной материи силами Большого адронного коллайдера за счет эксплуатации относительно медленной скорости потенциальной частицы.
Читать далееНиколай Хижняк
После того, как в 2021 году ускоритель заряженных частиц Большой адронный коллайдер (БАК) вновь будет запущен после обновления и сможет снова сталкивать частицы друг с другом, ученые надеются, с помощью него наконец открыть неуловимую темную материю.
Физики не одно десятилетие тщетно пытаются обнаружить частицы темной материи, на которые приходится основная масса нашей Вселенной. Однако теперь у исследователей появилась новая цель в этих поисках: относительно тяжелая и долгоживущая частица, которую можно получить в результате высокоэнергетических столкновений на БАК.
Илья Хель
Все, что вы видите вокруг, состоит из элементарных частиц — кварков и лептонов, которые могут объединяться с формированием более крупных частиц, таких как протоны или атомы. Но этим не ограничивается: эти субатомные частицы могут также соединяться экзотическим образом, какого мы никогда не видели. Коллаборация ЦЕРН LHCb объявила об открытии новых частиц, которые получили название «пентакварков». Результаты их работы могут помочь нам открыть множество загадок теории кварков, важнейшей части Стандартной модели.
Читать далееИлья Хель
Европейская лаборатория физических исследований ЦЕРН заявила, что планирует новый эксперимент по поиску частиц, связанных с темной материей, которая, как предполагают, составляет около 27% Вселенной. Эксперимент будет проводиться там же, где расположен Большой адронный коллайдер — гигантская лаборатория в 27-километровом туннеле на французско-швейцарской границе. Его задачей станет поиск «легких и слабо взаимодействующих частиц».
Читать далееИлья Хель
23.01.2019,
Если физики элементарных частиц добьются своего, новые ускорители смогут в один прекрасный день тщательно исследовать самую любопытную субатомную частицу в физике — бозон Хиггса. Спустя шесть лет после открытия этой частицы на Большом адронном коллайдере, физики планируют новые огромные машины, которые будут растягиваться на десятки километров в Европе, Японии или Китае.
Читать далееИлья Хель
На самом деле, я намеренно допустил ошибку в заголовке. Коллайдеры — вполне себе природное явление, которое часто встречается в нашей Вселенной. Частицы сталкиваются и расщепляются в звездах и черных дырах при энергиях, которые даже вообразить сложно. Однако гордость просыпается, когда понимаешь, что человек пытается построить нечто подобное. Сегодня исследовательский центр, который принес нам новости о непостижимо крошечных частицах, удостоенных Нобелевской премии, заявил о планах стать намного больше.
Читать далееВладимир Кузнецов
Большой Адронный Коллайдер — это одно из самых удивительных изобретений человечества, ответственное за открытие многочисленных субатомных частиц, включая неуловимый бозон Хиггса. И в последнее время новые данные намекают на новые открытия за пределами Стандартной модели. И это очень удивительно, ведь, как утверждают ученые, мы можем расшифровать менее 1% данных от ускорителя.
Поэтому открытия БАК можно назвать «большим везением». Или же все-таки нет?
Александр Богданов
Каждый понедельник в новом выпуске «Новостей высоких технологий» мы подводим итоги прошедшей недели, говорим о самых значимых и важных событиях, ключевых открытиях и интересных изобретениях. Сегодня мы поговорим о новом процессоре Qualcomm, закрытии большого адронного коллайдера и не только! Ниже с новостями вы можете ознакомиться в текстовом формате.
Читать далееИлья Хель
Самый мощный в мире ускоритель частиц приумолк. 3 декабря 2018 года частицы осуществили свой последний пробег, завершили последний виток по Большому адронному коллайдеру, после чего ученые отключили машину на два года для запланированных улучшений и обновлений. Расположенный в лаборатории физики частиц ЦЕРН в Женеве, этот ускоритель столкнул между собой примерно 16 миллионов миллиардов протонов с 2015 года, добравшись до своей текущей энергии в 13 триллионов электрон-вольт.
Разработан новый алгоритм для Большого адронного коллайдера на основе ИИ
Как самая большая физическая машина из когда-либо созданных, БАК стреляет двумя пучками протонов в противоположных направлениях вокруг 17-мильного кольца, пока они не приближаются к скорости света, разбивает их вместе и анализирует продукты столкновения с помощью гигантских детекторов, таких как ATLAS. Прибор ATLAS имеет высоту шестиэтажного здания и весит около 7000 тонн. Сегодня LHC продолжает изучать бозон Хиггса, а также решает фундаментальные вопросы о том, как и почему материя во вселенной такая, какая она есть.
В рамках модернизации БАК предпринимаются усилия по увеличению яркости коллайдера — количества протон-протонных взаимодействий за столкновение двух протонных пучков — в пять раз. Это даст примерно в 10 раз больше данных в год, чем в настоящее время получают эксперименты на БАК. Насколько хорошо детекторы реагируют на эту повышенную частоту событий, еще предстоит понять.
Это требует запуска высокопроизводительного компьютерного моделирования детекторов для точной оценки процессов, возникающих в результате столкновений БАК. Это крупномасштабное моделирование является дорогостоящим и требует больших затрат вычислительного времени на лучших и самых мощных суперкомпьютерах в мире.
Команда лаборатории Argonne создала алгоритм машинного обучения, который будет запускаться как предварительное моделирование перед любым полномасштабным моделированием. Этот алгоритм очень быстрым и менее затратным образом поможет показать, как настоящий детектор будет реагировать на большее количество данных, ожидаемое при обновлении. Он включает в себя моделирование откликов детектора на эксперимент со столкновением частиц и восстановление объектов по физическим процессам.
Открытие новой физики на БАК и в других местах требует все более сложных методов для анализа больших данных, тут и пригодится использование машинного обучения и других методов искусственного интеллекта.
Алгоритм команды может оказаться неоценимым не только для ATLAS, но и для нескольких экспериментальных детекторов на БАК, а также для других экспериментов по физике элементарных частиц, которые сейчас проводятся по всему миру.
Читать также
Выяснилось, что заставило цивилизацию майя покинуть свои города
Ученые раскрыли план герпеса по заражению человека: он похож на игру cо ставками
На 3 день болезни большинство больных COVID-19 теряют обоняние и часто страдают насморком
Альберт Давлетов: «Наша команда работает над ускорением Большого адронного коллайдера» //
из личного фотоархива Альберта Давлетова
из личного фотоархива Альберта Давлетова
Уроженец башкирского города Дюртюли, молодой исследователь и проектировщик Альберт Давлетов работает в CЕRN — Европейском центре ядерных исследований, уже много лет строящем самый загадочный объект на планете — Большой адронный коллайдер.
Этот объект длиной почти в 27 километров находится на глубине около 100 метров под землей, по размерам превосходит габариты всех построенных когда-либо устройств и призван перевернуть представления человечества об окружающем мире. Шанс принять участие в таком фантастическом проекте нашему земляку выпал не случайно — он стал результатом долгой работы над собой и целеустремленного роста как специалиста в машиностроении.
Альберта можно смело назвать человеком, с детства упорно идущим к своей мечте и главное — добивающимся поставленных перед собой задач. Он родился в Башкирии, в семье педагога Фриды Рафаэлевны, бывшего главного инспектора отдела народного образования Октябрьского района Уфы, и инженера-строителя Рината Габидиновича, построившего в Уфе немало объектов. Именно его чертежи с интересом разглядывал в детстве Альберт, а когда впервые получил от отца в подарок конструктор самолётов, живо заинтересовался процессами воздухоплавания и строением самолетов. И в результате этого его «альма-матер» стал Уфимский государственный авиационный технический университет, факультет «Авиационные двигатели и энергоустановки» которого он окончил.
Во время защиты диплома в этом вузе Альберт подал заявку во всемирно известную компанию Boeing, прошёл собеседование на английском языке и переехал в Москву, где пять лет проработал в конструкторском центре Boeing инженером-конструктором.
После работы в Boeing он переехал в Чехию, где конструировал крылья для моделей самолетов не менее известной канадской авиастроительной компании Bombardier. Успел он поработать и в Уфимском моторостроительном производственном объединении, а сегодня вместе с командой более чем из четырех десятков коллег из Швейцарии, Франции, Германии, Италии, Испании реализует международный проект в CERN, в Швейцарии, что стало результатом совместных работ Альберта Давлетова с одним из московских университетов, и работает над усовершенствованием ускорительных узлов Большого адронного коллайдера, предназначенных для разгона элементарных частиц до скоростей, превышающих скорость света. В этом ему помогает, по меньшей мере, знание языков — английского, французского, чешского, немецкого, итальянского.
Занимаясь инновационными проектами, он не теряет связи с родной башкирской культурой, продолжает поддерживать ее в Европе, помогает организовывать ежегодные сабантуи в Женеве. В прошлом году он участвовал в пятом Всемирном курултае башкир в Уфе в качестве почетного делегата. Наш разговор — о том, как важно каждому с детства иметь мечту и добиваться ее реализации, ставя перед собой цель и постоянно набираясь знаний и умений для ее достижения.
— Вы научный сотрудник из России, и работаете на территории двух стран — как во Франции, так и в третьей стране, Швейцарии… Вы — «человек мира»?
— Уточню: я не просто «из России», а из Башкирии. Когда я рассказываю про свой родной край в CERNe, многим моим иностранным коллегам становится интересно, некоторые даже хотят посетить мою республику, увидев фотографии сказочных мест Мурадымовского ущелья, захватывающие пейзажи скалистых вершин хребта Караташ и наскальные рисунки эпохи палеолита в пещере Шульган-Таш. Прошлой зимой собирались приехать коллеги с женами и детьми, познакомиться с историей и культурой нашей далёкой от европейского обывателя земли, но, к сожалению, у них не получилось своевременно оформить и подать документы, поездку пришлось отложить.
Надеюсь, позже у меня получится показать им свои родные края.
— Где Вы сейчас и как сейчас работается в свете последних событий с коронавирусом?
— К сожалению, с введением режима пандемии все крупные предприятия закрылись на карантин, поэтому возможности работать непосредственно на территории CERNа сейчас не предоставляется возможным. Я работаю дома, над теоретической частью проекта — практические испытания пока возможности проводить нет. Близкие и друзья переживали за меня, предлагали приехать в Россию на время самоизоляции, поэтому решил остаться и не стал рисковать здоровьем своих родных и близких. Ведь вирус некоторое время может не проявляться и бессимптомно для человека передаваться воздушно-капельным путем другим. Тем более что у меня есть печальный пример перед глазами: друг моего итальянского коллеги в середине марта, когда в Италии уже был введён режим карантина, а в Швейцарии — еще нет, поехал на родину и, не подозревая, что является носителем инфекции, заразил тётю, дядю, бабушку и дедушку.
Ведь итальянские семьи в основном живут скученно. Сам он вылечился, а вот члены его семьи скоропостижно скончались в результате заражения, и сейчас он ждёт решения суда. За заражение других в результате собственной, пусть и неумышленной беспечности в этой стране грозит уголовное наказание.
— Откуда другие Ваши коллеги в CERN? Из каких стран?
— Большинство из Франции, Швейцарии, Испании, Италии, Германии и других европейских стран, а также из Китая и США. CERN — это огромная международная организация, и его сотрудники в основном из тех стран, институты которых занимаются исследованиями физики высоких энергий. Кстати, результатом совместных работ научных сотрудников CERNa являются не только достижения в физике. В свое время они совместно изобрели распределённую систему WWW (world wide web). Что же касается IT-технологий, то для создания сенсорных дисплеев и тач-падов выступила тоже площадка CERNа. Эта организация способствует и развитию разработок в сфере ядерной медицины.
Поэтому я считаю ее прекрасной ареной для международного обмена опытом, знаниями и интересами в научном мире.
— Сколько лет Вы прожили в Башкирии?
— Я родился 8 декабря 1984 года в Дюртюлях. Отец — инженер-строитель, в детстве вложил в меня интерес к инженерной, технической мысли. В этом году у него будет юбилей в мае и, пользуясь случаем, я хотел бы поздравить его с круглой датой и пожелать всех благ и здоровья. Я смотрел в детстве, как он делает чертежи. Вместе с ним мы собирали конструкторы самолётов, которые он мне привозил из командировок. Это было одним из самых больших моих увлечений. Следуя этим интересам, я и пошел по стезе авиации, поступил в Уфимский государственный авиационный технический университет, закончил факультет «Авиационные двигатели и энергоустановки». Во время защиты диплома подал заявку на кандидатуру инженера-конструктора в Boeing в качестве молодого специалиста, прошёл собеседование на английском, рассказал про свой дипломный проект. Защитил диплом и сразу после окончания университета уехал в Москву, в конструкторский центр Boeing, проработал там пять лет.
— А чем занимались в легендарном «Боинге»? Ведь это такая серьезная корпорация, попасть туда может, наверное, только очень талантливый специалист?
— Отбор в ней, конечно, был достаточно серьезным. Но уровень подготовки в уфимском вузе тоже, как выяснилось, достойный. УГАТУ считается одним из лучших технических университетов не только в Башкирии, но и в России. Я лично благодарен своему вузу за то, что он вложил в меня базовые знания и выпустил меня во взрослую жизнь, где я по сей день применяю тот багаж знаний, который вложила в меня моя «альма-матер».
В конструкторском центре Boeing я занимался сначала интерьерами самолетов, потом проектировал крылья, центроплан, выполнял проекты практически для всех линеек самолетов 737, 747, 777, 787. После работы в Boeing меня пригласила на конструкторскую работу чешская компания в Праге, где я работал над конструкцией крыльев для новой линейки самолетов авиастроительной канадской компании Bombardier. Я занимался конструированием, проектированием, исследованием прочностных характеристих, деталей крыла. Позже два года посвятил работе на Уфимском моторостроительном производственном объединении, в качестве инженера-конструктора.
— Что Вас привело к выбору именно этой специальности? Модели самолетов, подаренные отцом?
— Не только. Многое дали научные труды разных деятелей из авиации. Вдохновила, например, история братьев Райт, начавших заниматься воздухоплаванием ещё в XIX веке. Александра Можайского, который сам спроектировал и испытал моноплан с двумя паровыми машинами — он оторвался от земли после разбега, но через какое-то время рухнул — расчеты, к сожалению, подвели, но ведь не ошибается тот, кто ничего не делает! Можно отметить Леонардо да Винчи — одного из основоположников воздухоплавания, с его безумно интересными на то время инженерными мыслями…
Познакомился с историей деятелей авиации я еще во время учебы в школе, когда еще не было интернета и найти информацию было не так просто. Помню, тётя подарила мне с братом сборник томов «Советской энциклопедии».
Этим ценным по сей день подарком я горжусь не только из-за того, что в нем содержится кладезь знаний, но и потому, что он был получен из рук моей тёти, заслуживающей особого уважения. Ее звали Мастура Сакаева, она — Герой Социалистического Труда, заслуженный врач Башкирской АССР, автор более 50 научных трудов, и во время Великой Отечественной войны с 1941 года работала врачом в Уфимском эвакуационном госпитале.
С появлением интернета получать информацию, конечно, стало намного проще. А если говорить о литературе в целом, то я с детства интересовался фантастикой. Одна из самых первых моих книг — «Планета обезьян» Пьера Буля. Последняя из перечитанных книг — «Три товарища» Ремарка, иногда позволяю себе читать романы. В большей степени стараюсь уделять время, само собой, технической литературе, помогающей по работе. Из фильмов предпочитаю фантастику. Иногда замечаю какие-то технические ошибки в деталях, допущенных при съемках, но сейчас таких становится всё меньше. Видно, что режиссёры и писатели больше советуются с технически подкованными людьми и стараются не допускать «ляпов», что очень важно для зрителя.
Мои любимые фильмы — «Интерстеллар» и киноэпопея «Звёздные войны», которую люблю с детства.
— Сегодня Вы сами работаете над не менее фантастическим проектом, реализуемым CERN — Большим адронным коллайдером. Можете объяснить в двух словах, зачем он нам нужен?
— Слово «коллайдер» с английского языка можно перевести как «сталкиватель». Как мы знаем, всё на свете состоит из атомов, которые состоят из протонов, электронов, нейтронов, а те, в свою очередь — из неопределенного количества частиц. Чтобы изучить более подробную составляющую элементов, и было начато строительство Большого адронного коллайдера. Сам CERN был образован еще в 1954 году. Коллайдер удалось построить на пересечении двух стран, Швейцарии и Франциии, в 2001 году. Он располагается на глубине 100 метров, длина его кольца составляет 27 километров. Он состоит из детекторов ATLAS, CMS, ALICE и LHCb, каждый из которых проводит сверхточный анализ распадов.
Сегодня перед исследователями, работающими на нем, стоит несколько целей.
Прежде всего — подтверждение или опровержение привычной нам стандартной модели. Ученым предстоит изучение кварков, представляющих собой частицы, в 20000 раз меньшие, чем протон. Подтвердить результаты существования частицы Бозона Хиггса, которые некоторые называют «частицей Бога» — эту самую элементарную частицу исследователям удалось зафиксировать однажды ранее. Также стоит задача получения так называемой «темной материи», суть которой сложно, если честно, объяснить «на пальцах». Изучение других процессов путем экспериментов в коллайдере, как ожидает ученый мир, способно помочь открыть новые законы физики, лучше узнать устройство мира и Вселенной в целом.
— Над чем работает конкретно ваша команда?
— Сейчас мы работаем над усовершенствованием ускорительных узлов коллайдера. Суть экспериментов на нем — это соударение пучков протонов и тяжелых ионов. При их столкновении рождается большое количество новых частиц. Эта модель отражает события, происходившие в момент Большого взрыва и образования нашей планеты.
Получить как можно более мощное соударение мы пытаемся, разгоняя частицы с помощью пульсирующего электрического поля, а используя магнитные поля, корректируем траекторию движения частиц. Можно объяснить проще. Скажем, если ты хочешь увидеть, что находится внутри ореха, можно, как вариант, кинуть его и ударить о стену, соответственно, скорлупа расколется, и ты увидишь то, что внутри. Соответственно, чем с большей силой ты ударишь, тем на большее число частей орех расколется. В исследовании состава элементарных частиц процесс практически тот же самый.
— Сегодня коллайдер активен?
— Сейчас значительную его часть остановили. Этот период называется «Шатдаун» и это нормально, остановка требуется для того, чтобы провести ревизию и переоборудовать существующие приборы, в том числе элементы, направленные на повышение мощности и расширение возможностей детекторов коллайдера. Как и на любом техническом объекте, на нем нужно периодически проводить технический контроль и, если необходимо, заменять устаревающие элементы для увеличения энергии столкновений.
Полноценная работа коллайдера ожидается в 2028 году.
— Посещает ли иногда чувство, что всё, что учёные делают — впустую?
— В любом деле главное — это идея. Если ты заряжен идеей, то, думаю, всегда получишь какой-то результат. Отрицательный или положительный, но он всё равно будет. И это, я считаю, и есть — двигатель для получения новых знаний. Главное — стремиться, надеяться. Вспомнить того же Джордано Бруно, утверждавшего, что Земля вертится вокруг Солнца и таких звезд, как Солнце — бессчетное количество. Он был осужден учеными из Оксфорда за такое предположение, а в итоге оказался прав. Поэтому я убеждён, что главное – думать, предполагать и действовать, не боясь ничего, верить в свои силы, возможности и не останавливаться на достигнутом. Никогда не бояться просить совета, потому что любые вопросы решаемы. Есть люди с опытом, и большинство из них готовы поделиться им. Каждому из нас важно узнавать больше и накапливать собственный опыт, результатом которого будет уверенность, убивающая любые сомнения в том, что ты делаешь что-то впустую.
— Что было самым сложным на этой работе?
— На первых этапах, как и для любого обывателя, проблемой является языковой барьер, но главное понять, что и эта проблема — решаема. В моём случае — путём изучения французского языка. По своему жизненному опыту могу сказать, что не все коллеги знают английский на достаточно хорошем уровне, поэтому приходится самому порой подстраиваться под ситуацию и изучать язык франкоговорящих коллег, чтобы стараться понимать друг друга и добиваться качественных результатов в работе.
— Читаете ли лекции студентам?
— Прорабатывал такую идею, когда был в Уфе в прошлом году на Всемирном курултае башкир. Мне предлагали организовать в школах и институтах Башкирии лекции для подрастающего поколения о работе в CERN, поделиться профессиональным опытом. Это было бы интересно. Можно проработать этот вопрос даже с возможностью организации экскурсий в CERN для особо интересующихся и отличившихся студентов физико-математических специальностей.
— Помимо основной работы Вы находите время для участия в деятельности Всемирного курултая башкир и были делегатом последнего.
— Я был рад принять участие в нем, мне понравилась идея собрать из разных точек мира наших соотечественников, согласовать стратегию развития республики с теми, кто живет и за её пределами. Я считаю, что это может в какой-то степени повлиять на ее развитие, потому что у каждого из нас — своё мировоззрение, опыт и взгляд на происходящее в республике. Это очень важно для достижения общего результата. На курултае прошли не только собрания делегатов, но и встречи с руководством республики, и в разговоре обозначились перспективные стратегии развития Башкирии, идеи на будущее.
Когда делегаты разделились для обсуждения профильных тем по секторам, я принял участие в обсуждении научной сферы, а затем — планов по развитию предпринимательства. Я познакомился с представителями разных стран, узнал их точку зрения, обменялся опытом поддержки национальных культур в других регионах и странах. С некоторыми из делегатов мы до сих пор тесно общаемся. После знакомства на съезде курултая мы организовали всемирную группу BashkirGlobe в Facebook, Instagram и Whatsapp.
В последней сейчас около 60 участников из разных стран мира. Мы обсуждаем и планируем мероприятия по продвижению и поддержке культурного наследия республики за ее пределами. Последние обсуждения в группе, конечно, посвящены пандемии коронавируса. Каждый делится ситуацией в своей стране проживания, опытом самозащиты во время карантина, делимся информацией с родственниками из Башкирии. Не теряем надежды провести и в этом году сабантуй в Женеве.
— Какие проблемы, на Ваш взгляд, есть в российской науке? Почему так много российских учёных продолжает уезжать за рубеж?
— Я затрудняюсь ответить на этот вопрос, потому что статистикой не интересовался. Приходят предложения от зарубежных компаний, научных институтов, исследовательских центров, где нуждаются в узкоспециализированных кадрах, и мировая научная общественность знает, что в России выпускаются достойные научные кадры, поэтому за рубежом можно нередко встретить наших специалистов. Но я бы не сказал, что сегодня есть повальный отток ученых из России.
— Какие плюсы и минусы жизни в Европе выделили бы для себя?
— В принципе, отличие — только в языках. Естественно, у каждой страны есть свой национальный дух, культура, религия, традиции, своя кухня и некоторые другие нюансы, но всё это есть и в России. Если брать отдельные субъекты Федерации, можно так же почувствовать отличия в культуре, традиционной кухне, укладе жизни, но все это не мешает нам жить в дружбе и согласии.
— Бывает ли чувство, что чего-то родного не хватает?
— Конечно, я скучаю по родным, близким, друзьям, но, к счастью, технологии позволяют связываться благодаря достижениям человечества 21 века по мессенджерам в режиме онлайн. Поэтому поддерживаем связь практически ежедневно.
— Давно были в последний раз в Башкирии?
— По традиции, где бы я не находился, Новый год встречаю с родителями, вот и в этом году радостно и по-семейному провел праздник в семейном кругу. А так обычно стараюсь 2-3 раза в год посещать родные края, повидать родителей, родственников, друзей.
— Любимые места в Уфе?
— В Уфе достаточно театров практически на любой вкус. Я всегда, как только выпадает случай, стараюсь сходить в Башкирский театр оперы и балета, Русский драмтеатр или послушать наш симфонический оркестр. Из парков очень нравится Парк победы, откуда открывается красивый вид на город, парк имени Салавата Юлаева. С каждым приездом вижу, что город становится краше.
— Представьте, что нас сейчас читает семиклассник, который учится в физико-математическом лицее и тоже хочет работать в CERN. Что ему посоветуете?
— Для начала ему нужно понять свои интересы, нужно ли ему это. Если будет заинтересованность, то появится и цель, а там всё зависит от желания, усидчивости, способности впитывать знания и умело их применять. Если он совместит все эти критерии, то его ждет не только CERN — весь научный мир распахнёт для него двери. Я мог бы пожелать ему верить в свои силы, не бояться осуществлять свои идеи, пусть иногда они даже ошибочны, ведь ошибки — это тоже опыт, а опыт делает тебя сильнее и храбрее.
Залог успеха любого человека — это стремление к новым знаниям и развитию своего кругозора.
Большой адронный коллайдер | ЦЕРН
Большой адронный коллайдер (БАК) — крупнейший и самый мощный ускоритель элементарных частиц в мире. Он был впервые запущен 10 сентября 2008 года и остается последним дополнением к ускорительному комплексу ЦЕРНа. LHC состоит из 27-километрового кольца сверхпроводящих магнитов с рядом ускоряющих структур для увеличения энергии частиц по пути.
(Изображение: Анна Пантелия / ЦЕРН) Внутри ускорителя два пучка частиц высокой энергии движутся со скоростью, близкой к скорости света, прежде чем они столкнутся.Лучи движутся в противоположных направлениях в отдельных лучевых трубках — двух трубках, в которых поддерживается сверхвысокий вакуум. Они управляются вокруг кольца ускорителя сильным магнитным полем, поддерживаемым сверхпроводящими электромагнитами. Электромагниты состоят из катушек специального электрического кабеля, который работает в сверхпроводящем состоянии, эффективно проводя электричество без сопротивления или потери энергии.
Для этого необходимо охладить магниты до -271,3 ° C — температуры ниже, чем в космосе. По этой причине большая часть ускорителя подключена к системе распределения жидкого гелия, который охлаждает магниты, а также к другим службам снабжения.
Тысячи магнитов различных типов и размеров используются для направления лучей вокруг ускорителя. К ним относятся 1232 дипольных магнита длиной 15 метров, изгибающих лучи, и 392 квадрупольных магнита, каждый длиной 5-7 метров, которые фокусируют лучи. Непосредственно перед столкновением используется другой тип магнита, чтобы «сжать» частицы ближе друг к другу, чтобы увеличить вероятность столкновения. Частицы настолько малы, что их столкновение сравнимо с запуском двух игл на расстоянии 10 километров друг от друга с такой точностью, что они встречаются на полпути.
Все элементы управления ускорителем, его услугами и технической инфраструктурой размещены под одной крышей в Центре управления ЦЕРН.
Отсюда лучи внутри LHC сталкиваются в четырех точках вокруг кольца ускорителя, соответствующих положениям четырех детекторов частиц — ATLAS, CMS, ALICE и LHCb.
Мнение | Неопределенное будущее физики элементарных частиц
Большой адронный коллайдер — крупнейший в мире ускоритель элементарных частиц.Это подземное кольцо длиной 16 миль, расположенное в ЦЕРНе в Женеве, в котором протоны сталкиваются почти со скоростью света. При цене в 5 миллиардов долларов и ежегодных эксплуатационных расходах в 1 миллиард долларов L.H.C. это самый дорогой инструмент из когда-либо созданных, и это несмотря на то, что он повторно использует туннель более раннего коллайдера.
L.H.C. собирает данные с сентября 2008 года. В прошлом месяце завершился второй экспериментальный запуск, и коллайдер будет остановлен на следующие два года для плановых обновлений.С L.H.C. в перерыве физики элементарных частиц уже строят планы построить коллайдер еще большего размера.
На прошлой неделе ЦЕРН обнародовал планы по созданию ускорителя, который будет больше и мощнее, чем L.H.C. — и будет стоить более 10 миллиардов долларов.
Раньше я был физиком элементарных частиц. Для моей доктора философии. диссертацию, я сделал L.H.C. предсказания, и, хотя я перестал работать в этой области, я все еще считаю, что столкновение частиц друг с другом является наиболее многообещающим путем к пониманию того, из чего состоит материя и как она держится.Но 10 миллиардов долларов — это изрядная цена. И я не уверен, что оно того стоит.
В 2012 году эксперименты в L.H.C. подтвердил открытие бозона Хиггса — предсказание, сделанное еще в 1960-х годах — и остается единственным открытием, сделанным в L.H.C. Физики элементарных частиц сразу же подчеркивают, что они узнали другие вещи: например, теперь они лучше знают структуру протона, и они увидели новые (хотя и нестабильные) составные частицы. Но давайте будем честными: это разочаровывает.
Перед L.H.C. Когда началась работа, у физиков элементарных частиц были более захватывающие предсказания, чем это.
Они думали, что рядом с энергией, при которой может образоваться бозон Хиггса, появятся и другие новые частицы. Они также думали, что L.H.C. увидит доказательства новых измерений космоса. Они также надеялись, что этот гигантский коллайдер даст ключ к разгадке природы темной материи (которая, по мнению астрофизиков, составляет 85 процентов материи Вселенной), или об объединенной силе.
Истории о новых частицах, темной материи и дополнительных измерениях повторялись в бесчисленных СМИ еще до запуска L.H.C. пока несколько лет назад. Что случилось с этими предсказаниями? Простой ответ таков: эти прогнозы были ошибочными — теперь это ясно.
Проблема в том, что «предсказание» в физике элементарных частиц сегодня — это не более чем догадки. (Если вам интересно, да, именно поэтому я ушел из этой области.) За последние 30 лет физики элементарных частиц создали тысячи теорий, математику которых они могут разработать, чтобы «предсказывать» практически все, что угодно.Например, в 2015 году, когда статистические колебания L.
H.C. данные выглядели так, как будто это могла быть новая частица, физики выпустили более 500 статей за восемь месяцев, чтобы объяснить то, что позже оказалось просто шумом. То же самое происходило много раз с аналогичными колебаниями, демонстрируя, насколько бесполезны эти прогнозы.
На сегодняшний день у физиков элементарных частиц нет надежного предсказания того, что должно быть что-то новое, что можно найти до примерно 15 порядков величины выше доступных в настоящее время энергий.И единственное надежное предсказание, которое они имели для L.H.C. был бозоном Хиггса. К сожалению, физики элементарных частиц не очень открыли эту информацию. В прошлом году Найджел Локьер, директор Fermilab, сказал BBC: «Из простого вычисления массы Хиггса должна быть новая наука». Этот «простой расчет» и предсказал, что L.H.C. уже должен был увидеть новую науку.
Недавно я наткнулся на рекламный ролик будущего кругового коллайдера, который физики предложили построить в ЦЕРНе.Это видео, размещенное на веб-сайте ЦЕРН, рекламирует планируемую машину как тест на темную материю и как исследование происхождения Вселенной.
Это крайне вводит в заблуждение: да, возможно, что новый коллайдер найдет частицу, составляющую темную материю, но нет особых причин полагать, что это так. И такая машина ничего нам не расскажет о происхождении Вселенной. Паола Катапано, руководитель аудиовизуального производства в ЦЕРНе, сообщила мне, что это видео «явно адресовано политикам, а не коллегам-физикам, и в нем используются те же аргументы, что и те, которые используются для продвижения фильма Л.H.C. в 90-е ».
Но большие научные эксперименты — это инвестиции в наше будущее. Решения о финансировании должны основываться на фактах, а не на блестящей рекламе. Для этого нам нужно знать, когда прогноз — это просто предположение. И если у физиков элементарных частиц есть только догадки, возможно, нам стоит подождать, пока у них не появятся более веские причины, почему более крупный коллайдер может найти что-то новое.
Верно, что некоторые технологические разработки, такие как сильные магниты, получают выгоду от этих коллайдеров частиц, и что физика элементарных частиц положительно способствует научному образованию в целом.
Это достойные инвестиции, но если это то, на что вы хотите потратить деньги, вам также не нужно рыть туннель.
Есть и другие возможности для развития. Например, следует продолжить изучение астрофизических наблюдений, указывающих на темную материю; Лучшее понимание этих наблюдений поможет нам сделать более надежные прогнозы о том, может ли более крупный коллайдер производить частицу темной материи — если даже — это частиц.
Есть также эксперименты среднего масштаба, которые, как правило, не принимаются во внимание, потому что гигантские проекты съедают деньги.Один важный проект среднего масштаба — это интерфейс между квантовым миром и гравитацией, который теперь доступен для экспериментального тестирования. Еще одно место, где могут ждать открытия, — это основы квантовой механики. Это может иметь серьезные технологические последствия.
Теперь, когда L.H.C. модернизируется, и эксперименты по физике элементарных частиц на детекторе делают перерыв, пришло время физикам элементарных частиц сделать шаг назад и поразмышлять о состоянии поля.
Пора им спросить, почему ни одно из обещанных ими захватывающих предсказаний не привело к открытиям.Деньги не решат эту проблему. И коллайдер частиц большего размера тоже не будет.
Сабина Хоссенфельдер — научный сотрудник Франкфуртского института перспективных исследований и автор книги «Затерянные в математике: как красота сбивает с толку физику».
Следите за разделом мнения New York Times на Facebook , Twitter (@NYTopinion) и Instagram .
Миру не нужен новый гигантский коллайдер частиц
Сейчас не время для более крупного ускорителя частиц.Но у CERN, европейского физического центра, базирующегося в Женеве, Швейцария, есть планы — большие планы. Крупнейшая в мире лаборатория физики элементарных частиц, в которой в настоящее время работает самый большой в мире коллайдер элементарных частиц, объявила о намерении построить еще более крупную машину, как было объявлено на пресс-конференции и в сегодняшнем выпуске.
Таким образом, ЦЕРН решил, что хочет продолжить первый этап плана будущего кругового коллайдера (FCC), размещенного в кольцевом туннеле длиной 100 километров или чуть более 60 миль по окружности.Эта машина могла в конечном итоге достичь энергии столкновения в 100 тераэлектронвольт, что примерно в шесть раз больше энергии столкновения действующего в настоящее время Большого адронного коллайдера (LHC). Достигнув беспрецедентно высоких энергий, новый коллайдер позволит глубже изучить структуру материи и даст возможность находить новые частицы.
Пока неясно, появится ли полное видение. Но ЦЕРН объявил, что для организации «первоочередной задачей» является сделать первый шаг на пути к FCC: найти подходящее место для туннеля и построить машину для столкновения электронов и позитронов с энергиями, аналогичными энергии LHC. (который, однако, использует протоны на протонах).Решение о том, будет ли ЦЕРН затем продвигаться к столкновениям между протонами при высоких энергиях, будет принято только после нескольких лет исследований и размышлений.
Этот первый шаг также получил название «фабрика Хиггса», потому что он специально разработан для производства больших количеств бозонов Хиггса. Бозон Хиггса, открытый в ЦЕРНе в 2012 году, был последней недостающей частицей в Стандартной модели физики элементарных частиц. С помощью новой машины физики частиц хотят более детально измерить ее свойства и свойства некоторых ранее открытых частиц.(Япония рассматривает возможность создания линейного коллайдера с той же целью, что и фабрика Хиггса в ЦЕРНе, но комитет, работающий над этой идеей, не принял окончательного решения в своем прошлогоднем отчете. Китай рассматривает круговой коллайдер, аналогичный по масштабу и размеру полному плану ЦЕРНа FCC , но решение ожидается не раньше следующего года.)
Но план ЦЕРН, если он будет полностью выполнен, будет стоить десятки миллиардов долларов. Точные цифры недоступны, потому что смета бюджета, представленная CERN, обычно не включает стоимость эксплуатации.Если исходить из эксплуатационных расходов на Большой адронный коллайдер, эти затраты на новый коллайдер, вероятно, составят не менее 1 миллиарда долларов в год.
Для объекта, который может проработать 20 лет и более, это сопоставимо со стоимостью строительства.
Это, без сомнения, сногсшибательные цифры. Действительно, коллайдеры частиц в настоящее время являются самыми дорогими физическими экспериментами из существующих. Их цена выше, чем у следующего по стоимости эксперимента — телескопов в спутниковых полетах.
Основная причина такой высокой стоимости заключается в том, что с 1990-х годов технологии коллайдеров постоянно улучшались. Как следствие, единственный способ достичь более высоких энергий сегодня — это создание более крупных машин. Это просто физический размер — длинные туннели, множество магнитов, необходимых для их заполнения, и все, что нужно для этого, — вот что делает коллайдеры частиц такими дорогими.
Но в то время как стоимость этих коллайдеров резко возросла, их актуальность снизилась.Когда физики начали создавать коллайдеры в 1940-х годах, у них не было полного инвентаря элементарных частиц, и они это знали.
Новые измерения породили новые головоломки, и они построили более крупные коллайдеры, пока в 2012 году картина не была полной. Стандартная модель все еще имеет некоторые недостатки, но их экспериментальное тестирование потребует энергии как минимум в десять миллиардов раз выше, чем может проверить даже FCC. Следовательно, научные основания для следующего более крупного коллайдера в настоящее время невелики.
Конечно, возможно, что следующий более крупный коллайдер сделает прорывное открытие. Некоторые физики надеются, например, что это может дать ключ к разгадке природы темной материи или темной энергии.
Да, можно надеяться. Но нет причин, по которым частицы, из которых состоит темная материя или темная энергия, должны появляться в диапазоне энергий нового устройства. И это при условии, что они изначально являются частицами, для чего нет доказательств. Более того, даже если они являются частицами, столкновения с высокой энергией могут быть не лучшим способом их поиска.
Например, слабо взаимодействующие частицы с крошечными массами — это не то, что нужно для больших коллайдеров.
И есть совершенно разные типы экспериментов, которые могут привести к прорывам с гораздо меньшими затратами, такие как высокоточные измерения при низких энергиях или увеличение массы объектов в квантовых состояниях. Переход к более высоким энергиям — не единственный способ добиться прогресса в основах физики; это просто самый дорогой.
В этой ситуации физикам элементарных частиц следует сосредоточиться на разработке новых технологий, которые могли бы вернуть коллайдеры в разумный ценовой диапазон и отложить рытье новых туннелей.Самая многообещающая технология на горизонте — это новый тип ускорения «кильватерного поля», который может резко сократить расстояние, необходимое для ускорения частиц, и, следовательно, уменьшить размер коллайдеров. Еще одна революционная технология — это сверхпроводники при комнатной температуре, которые могут сделать сильные магниты, на которые полагаются коллайдеры, более эффективными и доступными.
Изучение этих новых технологий также входит в число приоритетов ЦЕРН. Но, как показывает обновление стратегии, физики элементарных частиц так и не осознали свою новую реальность.Создание более крупных коллайдеров частиц исчерпало себя. Сегодня он малоэффективен для научных исследований и в то же время почти не имеет значения для общества. Крупные научные проекты, как правило, приносят пользу образованию и инфраструктуре, но это не относится только к коллайдерам частиц. И если эти побочные эффекты — то, что нас действительно интересует, то мы должны хотя бы вложить деньги в научные исследования, имеющие значение для общества.
Почему, например, у нас до сих пор нет международного центра климатических прогнозов, который, по текущим оценкам, будет стоить «всего» 1 миллиард долларов за 10 лет? Это мелочь по сравнению с тем, что засасывает физика элементарных частиц, но гораздо важнее.Или почему, возможно, вы недавно задались вопросом, у нас нет центра моделирования эпидемий?
Это потому, что слишком много финансирования науки распределяется по инерции.
За прошедшее столетие физика элементарных частиц превратилась в большое, очень влиятельное сообщество с хорошими связями. Они будут продолжать строить более крупные коллайдеры частиц так долго, как только смогут, просто потому, что это то, что делают физики элементарных частиц, независимо от того, имеет это смысл или нет.
Пришло время обществу использовать более осознанный подход к финансированию крупных научных проектов, чем продолжать давать деньги тем, кому они ранее давали деньги.У нас есть более серьезные проблемы, чем измерение следующей цифры массы бозона Хиггса.
Большой адронный коллайдер: что могло пойти не так?
Сегодня утром, в 3 часа ночи по восточному стандартному времени, Европейская организация ядерных исследований (ЦЕРН) щелкнула переключателем и направила первый пучок протонов вокруг Большого адронного коллайдера (БАК).
БАК для тех из вас, кто скрывался на Марсе, в пещере, с пальцами в ушах, является крупнейшим в мире ускорителем частиц (подземный круглый туннель, в котором он находится, имеет окружность 17 миль и пересекает границу между Швейцарией и Францией, пересекая его в четырех точках).
Столкнув встречные пучки протонов, ученые ЦЕРН намерены заполнить пробелы, которые в настоящее время существуют в Стандартной модели, воссоздать условия, существовавшие в мгновение ока после Большого взрыва, и заполучить бозон Хиггса, единственную частицу, предсказанную Стандартная модель, которая не была найдена.
Идея гигантского ускорителя частиц, сбивающего протоны друг с другом со скоростью, близкой к скорости света, обеспокоила некоторых людей «. Несмотря на анализ, проведенный Исследовательской группой безопасности LHC, их вывод о том, что LHC не представляет никакой мыслимой угрозы, — второй обзор. от LHC Safety Assessment Group и их заключения о том, что LHC не был опасен, два судебных иска, один в U.S. и один в Европе были зарегистрированы, чтобы предотвратить столкновение адронов (если вам интересно, адрон связан с группой кварков, и также очень легко ошибиться в написании как хардон).
Что этих людей так беспокоит? Ну, пустяк судного дня »¦
Сзади (микро) Черный (дырочки)
Большая часть юридических проблем, связанных с LHC, связана с малой вероятностью того, что два кварка, по одному от каждого протонного пучка, проносящиеся вокруг коллайдера, оба наделенные огромной энергией, унаследованной от протонов, которые их содержат, могут подойти слишком близко друг к другу, коллапсировать.
под действием собственного гравитационного взаимодействия и создают небольшую черную дыру.Однако это гравитационное взаимодействие, как отметили многие физики, должно быть действительно сильным. Для любого сценария, когда черная дыра появляется в LHC, мы должны были бы предположить существование дополнительных измерений, доступных для гравитонов (гипотетических частиц, которые опосредуют силу гравитации), но не других частиц, действующих в коллайдере.
Черная дыра, поедающая планеты (или даже Швейцария), создаваемая БАК, была бы, одним словом, дальним планом . Однако у нас есть место для ошибок.То же самое рассуждение, которое предполагает создание черных дыр, возможно, также говорит о том, что эти черные дыры будут испаряться из-за процесса, называемого излучением Хокинга. Черные дыры не только всасывают, но и излучают некоторую энергию. Интенсивность этого излучения определяется температурой черной дыры, которая обратно пропорциональна ее массе, поэтому очень крошечные черные дыры, которые БАК, возможно, сумеет создать, будут присутствовать лишь долю секунды перед испарением.
Удержание протонных пучков в линии
Даже если черная дыра возникает и исчезает в мгновение ока, LHC остается серьезным механизмом.Во время работы два пучка протонов несут общую энергию 724 мегаджоулей, что эквивалентно энергии взрыва 380 фунтов тротила. Но становится лучше! Магниты, которые удерживают пучки протонов на их пути во время экспериментов, будут иметь общую накопленную энергию 10 гигаджоулей. Это то же количество энергии, которое создается отходящими 2 ,4 тоннами тротила.
При таком большом количестве энергии в одном месте даже небольшая неисправность может иметь катастрофические последствия. Как только частицы высадятся на своем дерби для сноса, есть ли способ остановить всю операцию, если возникнет техническая проблема?
Ну да.ЦЕРН потратил почти два десятилетия на разработку системы отказоустойчивости коллайдера. Чем дольше протонные лучи движутся по дорожке, тем больше вероятность того, что они станут нестабильными, поэтому ЦЕРН делает с лучами то же самое, что и монахини со мной в начальной школе: заставляют их стоять в углу и думать о том, что они сделали.
Когда пришло время заменить лучи, старые магниты отклоняются «кикерскими» магнитами с их кругового пути и управляются магнитами «перегородки» (если вы думаете, что LHC — это самая большая в мире коллекция странных магнитов , ты ошибаешься, это был бы холодильник моей бабушки) в поглотители, называемые балочными блоками.
По пути к отвалу луч проходит через «» как вы уже догадались «» несколько магнитов, которые раздувают протоны и снижают интенсивность луча. Внутри свалки балок находится блок, 10-тонный графитовый цилиндр длиной 27 футов, заключенный в сталь и бетон. Это довольно сложно, но все же достаточно легко для протонного луча, чтобы прорезать его, поэтому ЦЕРН спроектировал такие вещи, что луч «сканируется» на цилиндр по шаблону, а не попадает в него только в одной точке с полной силой.
Как Большой адронный коллайдер почти не работал
Большой адронный коллайдер, расположенный на глубине более 300 футов под землей, представляет собой круглый туннель длиной 17 миль, покрытый сверхпроводящими магнитами и рубашкой из переохлажденного жидкого гелия.
С 2008 года ученые Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) работают над тем, чтобы столкнуть вместе пучки частиц высокой энергии и раскрыть секреты Вселенной. Неудивительно, что, когда ЦЕРН готовился впервые включить машину, теоретики заговора думали, что это откроет черную дыру. Мало ли они знали, что многомиллиардный научный проект почти не сработал.
Фредерик Бордри: Люди всегда боятся новых исследований.Вот почему они думали, что мы свернем всю вселенную, когда запустили машину.
Майк Ламонт: Мы очень серьезно отнеслись к проблемам черной дыры, изучив ее физику и опровергнув суть дела. Но все эти теории также повысили осведомленность общественности и повысили давление, поскольку мы впервые готовились к запуску. Мы провели тесты, в которых мы отправляли частицы из одного сектора в другой, и когда 10 сентября 2008 года настало время, мы были уверены, что сможем запустить один луч, и он будет проходить через всю машину.
Rolf Heuer: Принцип работы таков: когда машина запускается, вы сначала вращаете один луч, а затем второй, и только тогда вы можете начать столкновение.
Кэти Фораз: Через девять дней после того, как мы распространили наш первый луч, я пошел в центр управления, и все экраны — предупреждение о недостатке кислорода, электричество, обнаружение пожара — стали красными.
Bordry: Энергия одного луча может расплавить полтонны меди, и он летит со скоростью света.А из-за плохой связи между двумя магнитами в туннель попала 1 тонна жидкого гелия, охлаждающей жидкости, которую мы используем на магнитах.
Foraz: Когда пожарная команда спустилась туда, чтобы оценить ущерб, стены были заморожены.
Bordry: Событие произошло в пятницу, и те выходные были очень удручающими. Замена и ремонт более 50 сверхпроводящих магнитов стоит 20 или 30 миллионов долларов. И все это, вероятно, из-за одной неудачной сварочной работы из 10 000.
Heuer: Я думаю, что сотрудники CERN и широкая публика поняли, что у такой сложной машины могут возникнуть проблемы при первом включении.
Но лучше не иметь второй проблемы.
Ламонт: На ремонт у нас ушёл целый год. Это дало нам передышку, чтобы закончить работу должным образом. Была использована фраза «беспрецедентное состояние готовности».
Foraz: Когда мы снова начали тестировать LHC в 2009 году, мы делали это постепенно.С каждым шагом мы увеличивали энергию луча; в случае успеха мы устраивали вечеринку. И затем каждую неделю мы пытались снова, и мы устанавливали новый рекорд и выпивали больше. Все эти бутылки шампанского были в диспетчерской. Я думал, мы станем алкоголиками.
Lamont: Наши первые успешные столкновения, при которых мы обеспечили стабильные лучи для эксперимента, были 30 марта 2010 года. ЦЕРН пригласил телекамеры в диспетчерскую и попросил нас дать первые столкновения к 9:20.Однако, когда мы начали наращивать луч, чтобы начать столкновения, он не удался, а затем снова потерпел неудачу из-за проблем с оборудованием. Но с третьей попытки мы заставили его работать и смогли продолжать работать.
Bordry: Каждый раз, когда мы увеличиваем энергию на LHC, мы обнаруживаем новую частицу. Но на разработку этой технологии ушло 25 лет, поэтому теперь мы должны подумать о разработке технологий для создания следующей машины после того, как мы выведем из эксплуатации LHC в 2040 году.
Heuer: Фундаментальная наука, которую мы здесь делаем, движет прикладной наукой, которая берет свое начало. в промышленность.В качестве одного примера, технология, которую LHC использует для ускорения протонов, теперь используется для продвижения протонно-лучевой терапии, лечения онкологических больных. Если вы перестанете заниматься фундаментальной наукой, в какой-то момент у вас не будет больше науки для применения и инновационных технологий. Это важный призыв ко всем политикам: никогда не разрывайте круг добродетели.
Эта статья опубликована в июльском номере. Подпишись сейчас.
ЦЕРН предпринимает смелые шаги по созданию суперколлайдера
стоимостью 21 миллиард евро Предлагаемый 100-километровый коллайдер частиц в ЦЕРНе будет сталкивать электроны и позитроны, а позже и протоны (впечатление художника).
Предоставлено: Polar Media
ЦЕРН сделал важный шаг к созданию 100-километрового кругового суперколлайдера, который расширит границы физики высоких энергий.
Решение было единогласно одобрено Советом ЦЕРН, руководящим органом организации, 19 июня, после утверждения плана независимой комиссией в марте. Ведущей европейской организации в области физики элементарных частиц потребуется глобальная помощь для финансирования проекта, который, как ожидается, будет стоить не менее 21 миллиарда евро (24 миллиарда долларов США) и станет продолжением знаменитого Большого адронного коллайдера (БАК) лаборатории.К середине века новая машина будет сталкивать электроны со своими партнерами из антивещества, позитронами. Проект, который будет построен в подземном туннеле недалеко от места расположения ЦЕРН недалеко от Женевы, Швейцария, позволит физикам изучать свойства бозона Хиггса, а затем разместить еще более мощную машину, которая будет сталкиваться с протонами и прослужит долго. вторая половина века.
Утверждение еще не окончательное. Но это означает, что ЦЕРН теперь может приложить значительные усилия для разработки коллайдера и исследования его осуществимости, а также предложить альтернативные конструкции для последующих коллайдеров после LHC, таких как линейный электрон-позитронный коллайдер или коллайдер, который ускорял бы мюоны. .«Я думаю, что это исторический день для ЦЕРНа и физики элементарных частиц в Европе и за ее пределами», — заявила совету генеральный директор ЦЕРН Фабиола Джанотти после голосования.
По словам бывшего генерального директора ЦЕРН Криса Ллевеллина Смита, это «явно точка разветвления». До сегодняшнего дня рассматривалось несколько других вариантов коллайдера следующего поколения, но теперь Совет ЦЕРН сделал недвусмысленное и единодушное заявление. «Это важный шаг, чтобы заставить страны Европы сказать:« Да, это то, что мы хотели бы сделать », — говорит Ллевеллин Смит, физик из Оксфордского университета, Великобритания.
Два этапа
Решение содержится в утвержденном сегодня документе — обновлении Европейской стратегии по физике элементарных частиц 2020 года.
Он выделяет два этапа развития. Во-первых, ЦЕРН построит электрон-позитронный коллайдер с энергией столкновения, настроенной так, чтобы максимизировать образование бозонов Хиггса, и подробно изучить их свойства.
Позже в этом веке первая машина будет разобрана и заменена протон-протонным разрушителем. Это достигнет энергии столкновения в 100 тераэлектронвольт (ТэВ) по сравнению с 14 ТэВ на LHC, который также сталкивает протоны и в настоящее время является самым мощным ускорителем в мире.Его цель — поиск новых частиц или сил природы, а также расширение или замена текущей стандартной модели физики элементарных частиц. Большая часть технологий, которые потребуются для окончательной машины, еще предстоит разработать, и в ближайшие десятилетия они будут предметом интенсивного изучения.
«Это очень амбициозная стратегия, которая намечает светлое будущее для Европы и ЦЕРН с осторожным, поэтапным подходом», — сказал Джанотти.
«Я думаю, что это правильное направление, — говорит Ифан Ван, возглавляющий Институт физики высоких энергий (IHEP) Китайской академии наук в Пекине.
Предложенная ЦЕРН новая машина похожа по концепции на предложение Ванга по созданию китайского электрон-позитронного коллайдера после открытия БАК бозона Хиггса в 2012 году. Как и теперь официальная стратегия ЦЕРН, предложение Вана также включало возможность размещения протонного коллайдера на втором этапе, следуя модели LHC (27-километровое кольцо LHC занимает туннель, в котором в 1990-х годах размещался Большой электрон-позитронный коллайдер ЦЕРНа). Решение CERN «является подтверждением того, что наш выбор был правильным», — говорит Ван.
Полностью одобряя кольцевой коллайдер ЦЕРН, эта стратегия также призывает организацию изучить возможность участия в отдельном Международном линейном коллайдере (ILC) — более старой идее, которую поддерживали физики в Японии. Хитоши Ямамото, физик из Университета Тохоку в Сендае, Япония, говорит, что это одобрение обнадеживает. «Я считаю, что условия для перехода ILC к следующему шагу в Японии, а также во всем мире, теперь прочно созданы».
Финансирование тура
Стратегия ЦЕРН предусматривает 2038 год как дату начала строительства нового 100-километрового туннеля и электрон-позитронного коллайдера. До тех пор лаборатория продолжит работу с модернизированной версией LHC, получившей название High Luminosity LHC, которая в настоящее время находится в стадии строительства.
Но прежде чем ЦЕРН сможет приступить к созданию своей новой машины, ему придется искать новое финансирование помимо обычного бюджета, который он получает от государств-членов. Ллевеллин Смит говорит, что странам за пределами Европы, включая США, Китай и Японию, возможно, потребуется присоединиться к ЦЕРН, чтобы сформировать новую глобальную организацию. «Почти наверняка потребуется новая структура», — говорит он.
У дорогостоящего плана есть противники — даже в физическом сообществе. Сабина Хоссенфельдер, физик-теоретик из Франкфуртского института перспективных исследований в Германии, стала критиком стремления к еще более высоким энергиям, когда научная окупаемость — помимо измерения свойств известных частиц — далека от гарантии. «Я все еще считаю, что это плохая идея», — говорит Хоссенфельдер. «Мы говорим о десятках миллиардов.
Я просто думаю, что в проведении такого рода исследований сейчас недостаточно научного потенциала.«
Новый коллайдер будет на неизведанной территории, — говорит Тара Ширс, физик из Ливерпульского университета, Великобритания. У БАК была четкая цель, которую нужно было искать — бозон Хиггса, а также хорошо мотивированные причины теоретиков полагать, что могут появиться новые частицы в диапазоне масс, который он мог бы исследовать, но сейчас ситуация иная, говорит она. «Сейчас у нас нет равноценного и надежного прогноза, поэтому знание того, где и как искать ответы, становится сложнее и повышает риск.
Тем не менее, она говорит: «Мы знаем, что единственный способ найти ответы — это эксперимент, и единственное место, где их можно найти, — это то, где мы еще не могли искать».
Закрывая встречу, на которую большинство членов присутствовало удаленно, президент Совета ЦЕРН Урсула Басслер сказала: «Перед нами стоит большая задача — претворить эту стратегию в жизнь». Затем она открыла бутылку шампанского, прежде чем закончить телеконференцию.
Отсутствие открытий подрывает перспективы следующего большого коллайдера частиц | Наука
Охлажденный линейный коллайдер ускорял бы частицы почти до скорости света.
© REY.HORI / KEKАвтор: Деннис Нормил, Адриан Чо,
Физики элементарных частиц обеспокоены тем, что не знают, каким будет их следующий коллайдер и где его построить. Европа, Китай и Япония опубликовали планы по созданию преемника крупнейшего в настоящее время разрушителя атомов — Большого адронного коллайдера (LHC) в ЦЕРНе, европейской лаборатории физики элементарных частиц недалеко от Женевы, Швейцария.Тем не менее, вызывающее беспокойство отсутствие открытий на LHC мешает физикам заручиться поддержкой мегапроектов со стороны правительств или их коллег.
Машина-преемник, которая, как считается, будет наиболее подходящей, Международный линейный коллайдер (ILC), доводит эти опасения до предела. Ожидается, что к тому времени, когда члены Совета по линейным коллайдерам соберутся в Токио 7 марта, правительство Японии выпустит заявление о том, разместит ли оно машину стоимостью 7,5 миллиардов долларов. Физики затаили коллективное дыхание.После критического отчета, опубликованного в декабре 2018 года Научным советом Японии (SCJ), даже намек на официальную поддержку порадовал бы некоторых сторонников ILC. «Если заявление звучит так:« Мы хотели бы провести конференцию ILC при условии, что международные переговоры пройдут успешно », это было бы очень позитивно», — говорит Хитоши Ямамото, физик из Университета Тохоку в Сендае, Япония.
Всего 7 лет назад физики элементарных частиц обрадовались открытию бозона Хиггса среди обломков столкновений протонов на LHC.Хиггс был последним недостающим элементом в стандартной модели элементарных частиц и сил физиков и стержнем в их объяснении того, как все элементарные частицы приобретают свою массу.
Но многие надеялись найти новые частицы и силы, не предсказываемые стандартной моделью. По этой причине LHC пока что оказался пустым.
Многие физики давно утверждали, что их следующей большой машиной должен быть линейный коллайдер, который сталкивает электроны и позитроны вместе. Эти точечные частицы вызывают столкновения, которые гораздо легче интерпретировать, чем столкновения протонов, которые сами по себе являются мешками субатомных частиц.Таким образом, линейный коллайдер был бы идеальным для точного анализа любых новых частиц, обнаруженных LHC. В 2003 году группы в США, Европе и Японии объединили свои усилия, чтобы предложить ILC: два прямых ускорителя, размещенные в туннеле длиной 31 километр, который разбивал бы электроны на позитроны с энергиями до 500 гигаэлектронвольт (ГэВ). .
Но когда в 2007 году физики завершили базовый проект, Соединенные Штаты отказались от цены в 14 миллиардов долларов. Япония стала вероятной страной после землетрясения и цунами в Тохоку в 2011 году, когда спонсоры надеялись, что правительство профинансирует проект как часть экономического стимула.
Позднее конструкция была уменьшена, когда открытие Хиггса показало, что более дешевой машины длиной 20 километров, способной достигать 250 ГэВ, будет достаточно для генерации большого количества этих частиц.
Как «фабрика Хиггса», ILC поможет физикам измерить скорости или «коэффициенты ветвления», с которыми распадается Хиггс на знакомые частицы. Расхождения с предсказаниями стандартной модели указывают на новую физику. Некоторые физики говорят, что хотя эта наука солидна, она менее увлекательна, чем поиск новых частиц.«Тратить 30 лет на измерение коэффициентов ветвления Хиггса, вероятно, не увлечет людей», — говорит Джордж Голлин, физик элементарных частиц из Университета Иллинойса в Урбане.
В своем декабрьском отчете ВСП выразил аналогичные оговорки, отметив нерешенные технологические проблемы проекта и поставив под сомнение «ожидаемый научный результат… достаточен, чтобы оправдать большую долю Японии в общей стоимости».
Встречающиеся мечты
Япония, Китай и Европа предложили все машины, которые придут на смену Большому адронному коллайдеру (LHC).
CEPC (Китай) и Future Circular Collider (Европа) 100-километровая окружность LHC (Европа) 27-километровая окружность ILC (Япония) 20-километровая длина
V. ALTOUNIAN / НАУКА
Правительство все еще может предложить провести ILC по причинам, выходящим за рамки научных интересов. ILC станет первым по-настоящему международным научным центром в Японии и сделает страну центром физики ускорителей на десятилетия.Участок-кандидат в горах Китаками, между префектурами Иватэ и Мияги, находится в регионе, который пострадал от землетрясения 2011 года. Потенциальный рост региональной экономики не остался незамеченным: региональные представители в Сейме, национальном парламенте, сформировали группу поддержки ILC, как и промышленные интересы.
Вот почему «люди за пределами научного сообщества так сильно поддерживают» ILC, — говорит Ясухиро Окада, физик-теоретик и заместитель начальника отдела планирования ILC в Исследовательской организации высокоэнергетических ускорителей в Цукубе, Япония. По сообщениям местных новостей, за последние 6 недель постоянный поток городских советов, общественных групп и торговых палат направил письма поддержки МКТ должностным лицам правящей Либерально-демократической партии.
Но ограниченные масштабы фабрики Хиггса заставляют исследователей в Китае и Европе рассматривать планы по созданию более амбициозных машин. В ноябре 2018 года Китай обнародовал планы предлагаемого кругового электронно-позитронного коллайдера (CEPC), машины стоимостью 5 миллиардов долларов и протяженностью 100 километров в окружности.Чтобы не отставать, в январе ЦЕРН представил концептуальный проект своего собственного 100-километрового кругового электрон-позитронного коллайдера.
Поскольку электроны и позитроны излучают обильное рентгеновское излучение, огибая кольцо, круговые коллайдеры будут работать намного менее эффективно, чем линейные коллайдеры. Однако у них был бы положительный момент: туннели позже можно было бы использовать для нового протонного коллайдера, который разгонял бы частицы до энергии в семь раз выше, чем у LHC, увеличивая потенциал для открытия новых частиц.
Линейный коллайдер нельзя было превратить в такой сокрушитель протонов, потому что за один проход через машину протоны не могли достичь таких энергий.
Строительство CEPC зависит от финансирования в рамках следующего пятилетнего плана Китая, который начнется в 2021 году. «Еще слишком рано получать какой-либо ответ от наших финансирующих агентств», — говорит Ван Ифан, директор Института китайской академии наук. Физика высоких энергий в Пекине, который возглавляет проект. И, как и ILC, CEPC сталкивается с вопросами относительно затрат и научных результатов.Но Китай, возможно, захочет показать остальному миру, что может принять такое международное сотрудничество, говорит Янг-Ки Ким, физик элементарных частиц из Чикагского университета в Иллинойсе и бывший заместитель директора Национальной ускорительной лаборатории Ферми (Фермилаб) в Батавии. , Иллинойс. «Они хотят показать миру свою силу».
Конечно, сомнения относительно научной обоснованности следующего коллайдера могут улетучиться, если LHC действительно вызовет в воображении новые частицы.
Машина, которая будет работать в 2030-х годах, собрала лишь десятую часть всех запланированных данных.Учитывая этот факт, некоторые физики говорят, что не стоит спешить с выбором следующей машины.
Если фабрика Хиггса не материализуется, возможно, еще есть выход. Некоторые исследователи ЦЕРН хотят заменить LHC коллайдером, у которого есть магниты, направляющие частицы, в два раза сильнее. Это удвоило бы энергию LHC без затрат на строительство нового туннеля. Хотя этот план менее амбициозен, Роберт Розер, физик из Фермилаборатории, говорит: «Я бы так и поступил».
.