Прямой
эфир

ЦЕРН ставит на русскую адронную идею

ЦЕРН ставит на русскую адронную идею
Новосибирская технология для суперколлайдера взята за основу будущего "ледокола" большой европейской физики.
автор
Царьград
1096
просмотров

Большой адронный коллайдер (БАК) стал революцией в мире экспериментальной физики. Фактически был создан новый раздел естествознания. В июле 2012 года с помощью установки удалось доказать правильность теории стандартной модели строения вещества. Тогда с большой долей вероятности был открыт бозон Хиггса. Но главная цель не была достигнута: физики во что бы то ни стало хотели обнаружить отклонения от стандартной модели. И в середине декабря 2015 года маневр удался: мир облетела новость о следах существования сверхтяжелого бозона, масса которого составляет 1,5 тыс. гигаэлектронвольт (ГэВ). Эксперименты проводили на установке БАК, но ее мощности оказалось недостаточно. Впрочем, теоретиков этот факт не расстроил - они уже заняты изучением новых свойств бозона и формулировкой мнений, объясняющих его существование.

Практики разрабатывают идею создания нового суперколлайдера, способного изучить и объяснить  значительно больше, чем старина БАК. Надежды возлагали на модель, разработанную в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН), но она оказалась неподъемно дорогой.

Новосибирцы в том числе работали и над Большим адронным коллайдером.

Больше большого

И тут нарисовались ученые Новосибирского института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН, которые ранее уже поучаствовали в создании Большого адронного коллайдера вместе с коллегами почти из ста стран мира. Когда назрел вопрос о необходимости модернизации БАКа в рамках нового суперпроекта - FCC (Future Circular Colliders - циклические коллайдеры будущего), российские специалисты предложили свой вариант решения проблемы.

Перспективный ускоритель ученые собрали в "цехах" "Супер чарм-тау фабрики" новосибирского института. Здесь, по словам директора ИЯФ по научной работе Евгения Левичева, уже функционирует российская установка, только малая. В ее основе - новаторский метод встречи пучков частиц.

"Исследователи пока даже русского названия этому методу не придумали, - объясняет директор, добавив в оправдание, что русские ученые, как всегда, "слишком увлеклись работой во вред пиару". - Но это не главное. Важно, что наш метод позволит примерно в сто раз увеличить производительность коллайдера в сравнении с БАК".

Возможности новаторского метода досконально изучили, и когда набралась достаточная база материалов - эффект решили применить и в большой машине. По самым скромным прикидкам, российская модель станет в три раза больше и в сотню раз эффективнее БАКа.

"Открытие бозона Хиггса на Большом адронном коллайдере стало главной предпосылкой для создания новой модели. В ЦЕРНе работы стартовали в 2014 году после долгих обсуждений. Новая программа амбициозна: у БАКа периметр кольца составляет 30 км, а следующие коллайдеры должны быть с окружностью в 100 км, - объясняет Левичев. - В истории нашей планеты таких больших установок еще не было".

Линейный ускоритель - еще один проект физиков из Новосибирска.

Попробуем понять, в чем заключается уникальность модели. Итак, в установке "Си-тау фабрики" (рабочий ускоритель новосибирцев) электроны и позитроны ускоряются навстречу друг другу практически до скорости света, крутясь по овальным траекториям в трубах с глубоким вакуумом. В одной из точек пучки электронов и позитронов пересекаются. При столкновении они уничтожают друг друга, но в результате появляются новые элементарные частицы, которых (в большинстве своем) в природе не существует. В месте пересечения частиц специалисты устанавливают детектор - он и должен рассказать, как живут, взаимодействуют и распадаются новые, иногда совсем неведомые элементы.

"Супер чарм-тау фабрика" - не просто проект. Это целый город.

Когда появилась наиболее полная информация о характеристиках новосибирской фабрики, сразу заговорили о ее уникальных характеристиках.

"В "Си-тау фабрику" заложены новые блестящие физико-инженерные решения. В частности, будет достигнута рекордная светимость в точке пересечения пучков, а сами пучки будут продольно поляризованы (светимость - это количественная характеристика того, как много столкновений частиц в секунду удастся наблюдать). И то и другое крайне важно для получения максимальной научной информации из событий электрон-позитронной аннигиляции", - такую оценку давал доктор физико-математических наук, замдиректора отделения теоретический физики Петербургского институт ядерной физики имени Б. П. Константинова Дмитрий Дьяконов. То есть российская разработка еще на первом этапе была признана экспертным сообществом. Именно благодаря новаторскому методу, увеличивающему ее мощность на два порядка по сравнению с Большим адронным коллайдером.

Поэтому в декабре 2015 года новосибирские ученые представили ЦЕРНу проект перспективного ускорителя. И именно он был взят европейскими коллегами за основу в деле создания нового суперколлайдера. В нашем варианте будет создан целый комплекс ускорительных колец - каждое предназначено для изучения свойств бозона Хиггса. Но это лишь первая задача, которую предстоит выполнить. Когда установка заработает в полную силу, использовать ее будут для экспериментов в той области физики частиц, которая ранее была недоступна ученым из-за недостаточной производительности установки.

Такая схема установки представлена на сайте новосибирского института - в разделе, посвященном "фабрике".

Ложка дегтя

Безусловно, наши специалисты уже сделали огромный вклад в развитие физики. Но главный вопрос: быть или не быть адронному  коллайдеру второй версии. В ЦЕРНе отчитались, что еще в 2014 году разработка началась. К 2024 году планируется возвести новую, самую большую экспериментальную установку. Пока планируется, что она будет в десять раз превосходить по энергии своего предшественника: ее мощность достигнет 100 тераэлектронвольт (ТэВ) против 14 ТэВ у БАКа. По мнению экспертов ЦЕРНа, коллайдер даст возможность еще больше изучить физику элементарных частиц.

Вот только на строительство нынешнего БАКа было потрачено по разным оценкам от $10 млрд до $22 млрд. Еще в тот момент возникали проблемы с финансированием и поиском спонсоров. Ясно одно: сейчас денег в Европе, некогда упрекавшей Россию в чрезмерной экономии на науке, на новый суперколлайдер нет. И в ближайшие годы они вряд ли найдутся. А воспитанные рыночной экономикой, где быстрая окупаемость проекта и дальнейшая прибыль стоят на первом месте, бизнесмены не стоят в очереди, чтобы финансировать научные изыскания. Пока до 2018 года, когда проект будет готов, время есть. Тем более памятуя, что БАК планировали запустить еще в 2008 году, но на проектную мощность он вышел в марте 2010 года.

Кстати

"Супер чарм-тау фабрика" - ускоритель мирового уровня, постройка которого позволит Новосибирскому институту ядерной физики им. Г. И. Будкера занять место в небольшом ряду организаций, обладающих установками мирового научного значения.

При столкновении в установке новосибирских ученых в том числе рождаются частицы, состоящие из c-кварка (от английского слова charm - шарм, очарование: вот она, часть названия фабрики), и так называемый τ-лептон. Энергия сталкивающихся частиц - от 1 до 2,5 ГэВ на пучок - оптимальна для рождения большого числа c-кварков и τ-лептонов. Благодаря высокой светимости коллайдер станет интенсивнейшим источником частиц, почему он и получил название "фабрика". В "Си-тау фабрику" заложены новые блестящие физико-инженерные решения. 

Фото: ТАСС, архив Новосибирского института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН

комментарии
Читайте Также
Kulibin Mobile

Kulibin Mobile

Самый нужный робот - стиральная машина

Самый нужный робот - стиральная машина