Детектор «Атлас» Большого адронного коллайдера используется для измерения самых маленьких объектов во Вселенной
Исследователи крупнейшего в мире ускорителя частиц в Швейцарии представили предложения по созданию нового, гораздо более крупного суперколлайдера.
Их цель — открыть новые частицы, которые произведут революцию в физике и позволят лучше понять, как устроена Вселенная.
Новый ускоритель будет в три раза больше Большого адронного коллайдера — если его постройку одобрят: стоимость нового суперколлайдера оценивается в 12 млрд фунтов (около 15 млрд долларов), причем это только первоначальная стоимость строительства.
Критики проекта называют эти расходы «безрассудными».
Эту сумму предоставят страны-члены Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН), в том числе Великобритания. Некоторые эксперты сомневаются в том, что постройка суперколлайдера имеет экономический смысл.
Самым большим достижением Большого адронного коллайдера стало обнаружение в 2012 году новой частицы, названной бозоном Хиггса.
Еще в 1964 году шотландский физик Питер Хиггс предсказал существование частицы, придающей форму всем другим частицам во Вселенной. Бозон Хиггса — последнее недостающее звено в современной теории частиц, называемой Стандартной моделью.
Однако две главных проблемы современной физики — темная материя и темная энергия — по-прежнему ускользают от исследователей, и некоторые ученые полагают, что обнаружить их можно и более дешёвым способом.
Новый ускоритель называется Future Circular Collider («Будущий круговой коллайдер», FCC). Генеральный директор ЦЕРН профессор Фабиола Джанотти сказала Daily Truth, что, если проект утвердят, это будет «прекрасная машина».
«Это инструмент, который позволит человечеству сделать огромный шаг вперед в вопросах фундаментальной физики, касающихся наших знаний о Вселенной. А для этого нам нужен более мощный инструмент», — сказала она.
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
эпизоды
Конец истории Реклама подкастов
Большой адронный коллайдер расположен на границе Швейцарии и Франции недалеко от Женевы. Это подземный туннель диаметром 27 км, в котором атомные частицы разгоняются до околосветовых скоростей в обоих направлениях и затем сталкиваются с силой, недостижимой в других ускорителях.
Освобождающиеся в результате столкновений мелкие субатомные частицы помогают ученым понять, как устроены атомы и как частицы взаимодействуют друг с другом.
FCC планируется строить в два этапа. Первый начнет работать в середине 2040-х годов, он будет разгонять электроны до более высоких, чем получается сегодня, скоростей. Предположительно, увеличение энергии сталкивающихся частиц позволит получить большее число бозонов Хиггса, и ученые смогут изучить их свойства более детально.
Строительство второго этапа начнется в 2070-х годах и потребует более мощных магнитов, которые еще только предстоит изобрести и построить. Вместо электронов суперколлайдер будет разгонять более массивные протоны.
FCC будет почти в три раза больше первого коллайдера, его окружность составит 91 км. Его также собираются разместить на большей глубине, чтобы получающееся в процессе столкновений мощное излучение не достигало поверхности.
Новый коллайдер нужен ученым, потому что Большой коллайдер, строительство которого обошлось в 3,7 млрд фунтов и который начал работать в 2008 году, до сих пор не сумел обнаружить частицы, объясняющие строение 95% Вселенной в рамках Стандартной модели.
Темную энергию — силу, действующую в противовес гравитации и ответственную за расширение Вселенной, и темную материю, недоступную прямому наблюдению, но участвующую в гравитационных взаимодействиях, — по-прежнему не удалось обнаружить экспериментально.
По словам профессора Джанотти, FCC необходим, поскольку обнаружение частиц, ответственных за эти силы, приведет к созданию новой, более полной теории устройства Вселенной.
Многие исследователи в ЦЕРН предсказывали, что Большой коллайдер найдет эти загадочные частицы. Но этого не произошло.
Критики проекта, однако, подчеркивают, что результаты работы суперколлайдера отнюдь не гарантированы.
«Физика элементарных частиц — это крупная и хорошо финансируемая область исследований, которая по историческим причинам выросла из ядерной физики, и ей необходимо сократиться до разумных размеров, может быть, до десятой части от ее нынешнего размера», — говорит доктор Сабина Хоссенфельдер из Франкфуртского института перспективных исследований.
Бывший главный научный советник правительства Великобритании, профессор Дэвид Кинг сказал Daily Truth, что, по его мнению, тратить 12 млрд фунтов на проект было бы «безрассудно».
«Когда мир сталкивается с климатической угрозой, не разумнее ли направить эти средства на исследования, чтобы создать управляемое будущее?» — спрашивает он.
Автор фото, SPL
Пучки частиц ускоряются внутри этой трубы, расположенной глубоко под землей
Сами физики также пока не пришли к единому мнению о том, какой именно ускоритель им нужен.
Профессор Эйдан Робсон из Университета Глазго сказал Daily Truth, что дешевле будет построить не круговой, а прямой коллайдер.
«Есть три основных преимущества. Во-первых, такой ускоритель можно построить в несколько этапов. Во-вторых, распределение затрат будет совсем другим, так что начальный этап обойдется дешевле, и, в-третьих, туннель короче, и это можно сделать быстрее», — считает он.
ЦЕРН, однако, в пока отдает предпочтение FCC. Сейчас ученые ожидают ответа на свое предложение от 70 стран-членов проекта, которым придется платить за новый ускоритель.