Зачем нужен новый суперколлайдер — Российская газета

Физики сделали знаменитым на весь мир бозон Хиггса. Про эту частицу Бога и поймавший ее Большой адронный коллайдер (БАК) наслышаны даже домохозяйки. Но он покажется лилипутом рядом с машиной, которую сейчас задумали построить в Европейском центре по ядерным исследованиям (ЦЕРН). Для сравнения: длина БАК 27 километров против 100 км у нового коллайдера, энергия 14 ТэВ против 100 ТэВ, стоимость 12 миллиардов долларов против 24 миллиардов. Новичок уже получил название Циклический коллайдер будущего, но судя по замаху, вполне может называться и циклопический.

Зачем он нужен этот гигант? Особенно если учесть, что недавно БАК остановили на два года, чтобы поднять энергию до максимальных 14 ТэВ. Чем он не устраивает физиков? Дело в том, что открыв Хиггса, этот коллайдер одновременно закрыл последнюю страницу Стандартной модели, которая считается одним из самых главных достижений науки XX века. Физики надеялись выжать из БАКа и другие открытия, однако он больше не «плодоносил». Если он и дальше будет только подтверждать Стандартную модель, это, по мнению лауреата Нобелевской премии профессора Сэмюэля Тинга, окажется большой неудачей. Словом, ученые считают, что модель себя исчерпала. Она не может объяснить множество фактов, скажем, природу «темной материи», и «темной энергии», на которые приходится 95 процентов массы Вселенной, и только 5 процентов на видимую — звезды и планеты. Здесь нужна новая физика.

Многие ученые уже не верят, что даже модернизированный БАК сумеет открыть эту дверь. Сейчас считается, что носителями «темной материи» должны быть очень тяжелые частицы, которые ученые надеются получить на Циклическом ускорителе будущего. Его сооружение пройдет в два этапа. На первом к 2040 году в 100-километровом туннеле будет построен электрон-позитронный коллайдер. Его стоимость около 9 миллиардов долларов. Эта установка будет исследовать W- и Z-бозоны, бозон Хиггса, а также t-кварки — самые массивные частицы в Стандартной модели. На втором этапе в том же туннеле к 2050 году будет создан протон-протонный коллайдер. Его максимальная энергия около 100 ТэВ. Стоимость проекта оценивается в 15 миллиардов долларов. За время работы коллайдер должен породить около 1010 бозонов Хиггса. Физики надеются, что он сможет подтвердить или опровергнуть существование вимпов — гипотетических частиц темной материи. Также на нем будет исследоваться кварк-глюонная плазма, существовавшая на самых ранних стадиях развития Вселенной.

Чтобы разгадать тайну многих феноменов Вселенной, нужна принципиально новая физика

В работе над концепцией коллайдера будущего участвуют более 1,3 тысячи специалистов из 150 институтов и вузов всего мира. Сумели они найти весомые аргументы, чтобы убедить власть имущих раскошелиться? Доказать, что, чем дальше в глубь природы, тем неохотней она выдает свои тайны, тем они стоят дороже? Если прорыв к новой физике произойдет, то на энтузиастов прольется настоящий дождь новых Нобелей.

«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. Синхрофазотрон, запущенный в Дубне в 1957 году, имел относительно небольшие размеры и был построен на жесткой плите. На тот момент это был самый мощный ускоритель в мире, сегодня таковым является Большой адронный коллайдер (БАК) в ЦЕРНе, Швейцария. В 1950-е он был спланирован на энергию в 10 гигаэлектронвольт (1 ГэВ — это 1 млрд электронвольт.

— «О»). Это знаковый рубеж для человечества, потому что за ним возможно всерьез изучать строение вещества.

— 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.

Большой адронный коллайдер – фабрика открытий новых адронов

Коллаборация одного из экспериментов Большого адронного коллайдера, LHCb, в которую входит также и группа ученых Высшей школы экономики, опубликовала сообщение об открытии новых тетракварков – экзотических адронов, состоящих из четырех кварков. Эти открытия стали возможны благодаря массивным выборкам данных, собранным экспериментом LHCb при помощи алгоритмов, разработанных в ВШЭ.

Большой адронный коллайдер (БАК) – это установка длиной 27 километров в Европейской организации по ядерной энергии (ЦЕРН), в которой ускоренные до 0.999999991 от скорости света протоны сталкиваются внутри четырех больших экспериментов. Адроны (греч. ἁδρός, что означает «крупный, массивный») – класс частиц, к которому в частности принадлежат протоны, что объясняет происхождение слова «адронный» в названии БАК.

До 1960-х годов адроны считались простейшими частицами, которые составляют вещество. Только в 1964 году, была предложена гипотеза о том, что адроны могут состоять из кварков и антикварков. Комбинации кварков могут находиться как в квантово-механическом состоянии с наименьшей энергией – основном состоянии, так и подобно электронам в атомах, кварки могут наблюдаться в возбужденных состояниях с различными значениями углового момента и ориентацией спинов кварков. Следуя традиции физики элементарных частиц, все эти квантовые состояния называются адронами и, в более общем смысле, частицами.

В кварковой модели адроны состоят из двух или более кварков связанных сильным взаимодействием. Они также сильно взаимодействуют между собой, как, например, протоны и нейтроны в ядре атома. Частицы, состоящие из пары кварк-антикварк, называются мезонами, состоящие из трех кварков (или трех антикварков) – барионами, из четырех – тетракварки, их также называют – экзотическими адронами. Также были открыты еще более редкие пентакварки.

В столкновениях протонов на БАК образуется огромное количество адронов. Однако для того, чтобы их эффективно реконструировать, а значит экспериментально наблюдать, требуются высококлассные детекторы.

На рисунке, взятом из новостей ЦЕРН показаны новые адроны, открытые на БАК с момента его запуска в 2010 году. Цвет символа, сопровождающего имя адрона, указывает на содержание кварков частиц. Адроны сгруппированы  согласно их массе и году открытия.

За 11 лет работы БАК учеными, сотрудниками научных коллабораций ATLAS, CMS и LHCb было обнаружено 59 адронов: в среднем почти по одному каждые два месяца. «Очевидно, что Большой адронный коллайдер в ЦЕРН – это огромная фабрика по обнаружению адронов. 52 из 59 открытых на БАК адронов были открыты учеными коллаборации LHCb, в которую входит также и группа исследователей ВШЭ», – говорит ведущий научный сотрудник ФКН ВШЭ Федор Ратников.

Четыре новых экзотических адрона были добавлены коллаборацией LHCb к этому списку сегодня. Два из этих новых тетракварков, Zcs (4000) + и Zcs (4220) +, состоят из (c anti-cus). Два других новых тетракварка, X (4685) и X (4630), состоят из c anti-c и s anti-s кварков.

НИУ ВШЭ присоединился к эксперименту LHCb в 2018 году. Группа, базирующаяся на факультете компьютерных наук ВШЭ совместно с исследователями Школы анализа данных Яндекса, приложила много усилий для оптимизации отбора интересных событий в реальном времени, улучшения качества идентификации различных типов частиц в детекторе. Большое количество данных, необходимых для совершаемых LHCb открытий обрабатывается алгоритмами, разработанными на факультете.

«Эти и другие улучшения стали возможны благодаря высочайшей экспертизе в области методов машинного обучения, накопленной на ФКН и использованной для получения экспериментом наилучших физических результатов», – подчеркивает Федор Ратников.

В настоящий момент на БАК проходит существенная модернизация. Начало следующей серии работы ускорителя запланировано через год. Коллективы ученых готовят эксперименты к набору новых данных, к новым современным методикам их обработки и новым открытиям.

Для чего России большой адронный коллайдер?

Строительство коллайдера началось в 2001 г. и обошлось примерно в 6 млрд долл. Россия финансировала как изготовление всех четырех детекторов — установок для исследований ядерных взаимодействий при сверхвысоких энергиях, так и сооружение самого ускорителя.

Если говорить о детекторах, то российская доля в них составляет около  5% от общего финансирования, в ускорителях — примерно 3%.

В общей сложности на российские предприятия поступило заказов от ЦЕРНа на 120 млн долл. В работах участвовали многие институты Российской академии наук, Росатома, Московский и Санкт-Петербургский  университеты, а также Федеральные ядерные центры, в частности Саров и Снежинск.

Как отметил один из первых руководителей ЦЕРНа Роже Кашмор, «мы не смогли бы сделать БАК без российских ученых». В то же время участие в проекте благотворно повлияло на российскую промышленность. Он сильно поддержал многие наши предприятия.

10 номинаций или наград дал ЦЕРН российским предприятиям за своевременное и качественное выполнении работ для БАКа.

Всего в проекте участвуют порядка 700 российских ученых. Сегодня  в Швейцарии одновременно находится в командировке около 200 физиков и других специалистов из России.

По мнению ученых коллайдер позволит в деталях изучить, каков мир вокруг нас.

В начале ХХ века в физике появились две основополагающие теории мироустройства. Общая теория относительности Альберта Эйнштейна, которая описывает Вселенную на макроуровне, и квантовая теория поля — на микроуровне. Проблема в том, что эти теории по ряду позиций несовместимы друг с другом. Например, для адекватного описания происходящего в так называемых черных дырах нужны обе теории, а они вступают здесь в противоречие.

В последней трети ХХ века физикам удалось разработать некую Стандартную модель, которая объединила три из четырех фундаментальных взаимодействий — сильное, слабое и электромагнитное. Однако добавить в нее гравитационное взаимодействие оказалось чрезвычайно трудно.

Один из главных секретов, которые наука надеется раскрыть, — почему элементарные частицы имеют массу. Это ключевой вопрос мироздания, и он, возможно, будет разгадан, если БАК «поймает» так  называемый бозон Хиггса (или «Хиггс»), предсказанный английским физиком Питером Хиггсом в 1960 г. В рамках существующих представлений, эта частица отвечает за массу элементарных частиц. Для обнаружения ее следов предназначены два самых больших детектора БАК — CMS и ATLAS.

Как считают ученые, вся Вселенная заполнена так называемым полем Хиггса. И любая частица, которая движется в этом поле, взаимодействуя с ним, приобретает массу.  В какой-то степени Хиггсовский бозон — «побочный» продукт идеи приобретения масс электрослабыми калибровочными бозонами в результате спонтанного нарушения симметрии хиггсовского поля.

Изучая бозон Хиггса, ученые могут узнать и первоначальные свойства данного поля, во многом определившего  черты нашего мира. Возможно, это натолкнет физиков на новую теорию Вселенной — более глубокую, чем Стандартная модель.

Еще  одним из научных достижений исследований на БАКе может стать доказательство или опровержение «суперсимметрии» — теории, гласящей, что любая субатомная частица имеет более тяжелого партнера, или «суперчастицу». Нынешний директор ЦЕРНа Роберт Аймар считает, что коллайдер должен помочь ученым найти «нейтралино» — одну из гипотетических частиц, предсказанных теорией суперсимметрии.

Некоторые специалисты полагают, что техника сооружения сверхмощных ускорителей  сегодня «подошла к своему пределу». Тем не менее, по мнению  российских физиков, следующим и еще более крупным ускорителем должен стать Международный линейный  коллайдер ILC. На его размещение претендует Объединенный институт ядерных исследований в Дубне (Россия).

В ILC будут сталкиваться легкие частицы — электроны и позитроны. В итоге могут появиться предсказанные теорией суперсимметричные частицы. Возможно, это позволит раскрыть не менее заманчивую тайну — природу темной материи и темной энергии. На их долю приходится 96% материи  Вселенной, в то время как на ее видимую часть (звезды, планеты) — только 4%.

Именно такие крупные проекты как LHC и ILC являются тем локомотивом, который тянет за собой науку и промышленность. Примеры тому — атомный и космический проекты. Они дали толчок многим научным направлениям и отраслям промышленности.

Тот же Большой адронный коллайдер стимулировал прорывы во многих строительных,  материаловедческих и информационных технологиях.  Приборы, которыми оснащен БАК, потребовали такой точности изготовления, что их создание было бы невозможным без применения новых прогрессивных технологий.

Мнение автора может не совпадать с позицией редакции

как работает, опасность, результаты работы и факты

Большой адронный коллайдер (или БАК)  — на данный момент самый большой и мощный ускоритель частиц в мире. Эта махина была запущена в 2008 году, но долго работала на пониженных мощностях. Разберемся, что это такое и зачем нужен большой адронный коллайдер.

История, мифы и факты

Идея создания коллайдера была озвучена в 1984 году. А сам проект на строительство коллайдера был одобрен и принят аж в 1995 году. Разработка принадлежит Европейскому центру ядерных исследований (CERN). Вообще запуск коллайдера привлек к себе большое внимание не только ученых, но и простых людей со всего мира. Говорили о всевозможных  страхах и ужасах, связанных с запуском коллайдера.

Впрочем, кто-то и сейчас, вполне возможно, ждет апокалипсиса, связанного с работой БАК и тресется от одной мысли о том, что будет, если ч взорвется большой адронный коллайдер. Хотя, в первую очередь все боялись черной дыры, которая, сначала будучи микроскопической, разрастется и благополучно поглотит сначала сам коллайдер, а за ним Швейцарию и весь остальной мир. Также большую панику вызывала аннигиляционная катастрофа. Группа ученых даже подала в суд, пытаясь остановить строительство. В заявлении говорилось, что сгустки антиматерии, которые могут быть получены в коллайдере, начнут аннигилировать с материей, начнется цепная реакция и вся Вселенная будет уничтожена. Как говорил известный персонаж из «Назад в Будущее»:

Вся Вселенная, конечно, в  самом худшем случае. В лучшем – только наша галактика. Доктор Эмет Браун.

Коллайдер уничтожает землю

А теперь попытаемся понять, почему он адронный? Дело в том, что он работает с адронами, точнее разгоняет, ускоряет и сталкивает адроны.

Адроны – класс элементарных частиц, подверженных сильному взаимодействию. Адроны состоят из кварков.

Адроны делятся на барионы и мезоны. Чтобы было проще, скажем, что из барионов состоит почти все известное нам вещество. Упростим еще больше и скажем, что  барионы — это нуклоны (протоны и нейтроны, составляющие атомное ядро).

Столкновение частиц

Как работает большой адронный коллайдер

Масштаб очень впечатляет. Коллайдер представляет собой кольцевой туннель, залегающий под землей на глубине ста метров. Длина большого адронного коллайдера составялет 26 659 метров.   Протоны, разогнанные до скоростей близких к скорости света, пролетают в подземном круге по территории Франции и Швейцарии. Если говорить точно, то глубина залегания туннеля лежит в пределах от 50 до 175 метров. Для фокусировки и удержания пучков  летящих протонов используются сверхпроводящие магниты, их общая длина составляет около 22 километров, а работают они при температуре -271 градусов по Цельсию.

Детектор на БАК

В составе коллайдера 4 гигантских детектора:  ATLAS, CMS, ALICE и LHCb. Помимо основных больших детекторов, есть еще и вспомогательные. Детекторы предназначены для фиксации результатов столкновений частиц. То есть после того, как на околосветовых скоростях сталкиваются два протона, никто не знает чего ожидать. Чтобы «увидеть», что получилось, куда отскочило и как далеко улетело, и существуют детекторы, напичканные всевозможными датчиками.

Большой адронный коллайдер. Фото расположения

Результаты работы большого адронного коллайдера.

Зачем нужен коллайдер? Ну уж точно не для того, чтобы уничтожить Землю. Казалось бы, какой смысл сталкивать частицы? Дело в том, что вопросов без ответов в современной физике очень много, и изучение мира с помощью разогнанных частиц может в буквальном смысле открыть новый пласт реальности, понять устройство мира, а может быть даже ответить на главный вопрос «смысла жизни, Вселенной и вообще».

Какие открытия уже совершили на БАК? Самое знаменитое – это открытие бозона Хиггса (ему мы посвятим отдельную статью). Помимо того были открыты 5 новых частиц, получены первые данные столкновений на рекордных энергиях, показано отсутствие асимметрии протонов и антипротонов, обнаружены необычные корреляции протонов. Список можно продолжать долго. А вот микроскопических черных дыр, которые наводили страх на домохозяек, обнаружить не удалось.

Большой адронный коллайдер

И это при том, что коллайдер еще не разогнали до его максимальной мощности. Сейчас максимальная энергия большого адронного коллайдера – 13 ТэВ (тера электрон-Вольт). Однако, после соответствующей подготовки протоны планируют разогнать до 14 ТэВ. Для сравнения, в ускорителях- предшественниках БАК максимально полученные энергии не превышали 1 ТэВ. Так разгонять частицы мог американский ускоритель Тэватрон из штата Иллинойс. Энергия, достигнутая в коллайдере — далеко не самая Большая в мире. Так, энергия космических лучей, зафиксированных на Земле, превышает энергию частицы, разогнанной в коллайдере в миллиард раз! Так что, опасность большого адронного коллайдера минимальна. Вполне вероятно, что после того, как все ответы будут получены с помощью БАК, человечеству придется строить еще один коллайдер по-мощнее.

Друзья, любите науку, и она обязательно полюбит Вас! А помочь Вам полюбить науку легко смогут наши авторы. Обращайтесь за помощью, и пусть учеба приносит радость!

 

Большой адронный коллайдер маловат — физики ЦЕРНа хотят побольше. Но что он даст?

• Михаил Смотряев
• Би-би-си

17 января 2019

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.

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. Если бы это объяснение оказалось неверным, то и всей стройной системе мира — Стандартной модели — грош цена. Вот почему бозон Хиггса так искали, а когда нашли, уже через год дали за это Нобелевскую премию. С точки зрения фундаментальной науки это настолько крупное открытие, что многие из читающих этот текст могут и не застать за время своей жизни ничего близкого по масштабу.

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. Все эти частицы уже найдены и экспериментально, вопросов к ним нет. «Другой» Хиггс, таким образом, мог бы подсказать, в какую сторону копать в поисках гипотетического гравитона. «Другие» гравитационные волны могли бы дать подсказку о квантовой гравитации. Но этого не произошло, оба эксперимента в точности подтвердили теорию, а физикам, в том числе и на БАК, придется искать объяснение природы гравитации с чистого листа. С какой-то точки зрения это делает задачу более интересной и совершенно точно обеспечивает коллайдер работой на следующий десяток лет.

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. Она сказала, что наука — залог сохранения человека как вида, потому что способность мыслить — это единственное, что отличает нас от животных. Отметив при этом, что фундаментальная наука, конечно, приносит и практическую пользу.

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. Распределенные вычисления и облачное хранение информации тоже были применены CERN одними из первых и тоже исключительно для преодоления непреодолимых препятствий в науке. Дело в том, что количество данных, которые получаются на БАК, так огромно, что в одиночку с ним не справляется даже огромный дата-центр CERN. Для этого используется память и вычислительные ресурсы в странах — участницах СERN (и в России). А если вы щедрый владелец относительно мощного компьютера, то тоже можете помочь вычислениям.

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». Позитронно-эмиссионная томография выполняется с помощью позитронов — антиэлектронов.

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.

Вакуум пуст, как межзвездное пространство

С первым запуском пучков в 2008 году Большой адронный коллайдер (LHC) стал самой большой действующей вакуумной системой в мире. Он работает при различных уровнях давления и использует впечатляющий набор вакуумных технологий.

Вакуумная система три в одном

LHC необычен тем, что он имеет три отдельных вакуумных системы: одну для балочных труб, одну для изоляции криогенно охлаждаемых магнитов и одну для изоляции линии распределения гелия.

Чтобы избежать столкновения с молекулами газа внутри ускорителя, пучки частиц в LHC должны перемещаться в вакууме, столь же пустом, как межзвездное пространство. В криомагнетиках и в линии распределения гелия вакуум служит другой цели. Здесь он действует как теплоизолятор, чтобы уменьшить количество тепла, которое просачивается из окружающей среды с комнатной температурой в криогенные части, температура которых поддерживается на уровне 1,9 К (-271,3 ° C).

Самая большая вакуумная система в мире

Имея в общей сложности 104 километра трубопроводов под вакуумом, вакуумная система LHC является одной из крупнейших в мире.Изолирующий вакуум, эквивалентный примерно 10 ^-6 мбар, состоит из впечатляющих 50 км трубопроводов с общим объемом 15 000 кубических метров, которых более чем достаточно, чтобы заполнить неф собора. Для создания этой вакуумной системы потребовалось более 250 000 сварных швов и 18 000 вакуумных уплотнений. Остальные 54 км труб под вакуумом — это балочные трубы, по которым проходят два луча LHC. Давление в этих трубах составляет от 10 ^-10 до 10 ^-11 мбар, вакуум почти такой же разреженный, как на поверхности Луны.Вакуумные системы LHC оснащены 170 ионизационными датчиками Баярда-Альперта и 1084 датчиками Пирани и Пеннинга для контроля вакуумного давления.

Вакуум тоньше межзвездной пустоты

Сверхвысокий вакуум необходим для труб, по которым перемещаются пучки частиц. Сюда входят 48 км дуговых секций, выдерживаемых при температуре 1,9 К, и 6 км прямых участков, выдерживаемых при комнатной температуре, где расположены системы управления пучком и зоны ввода для экспериментов.

В дугах сверхвысокий вакуум поддерживается за счет криогенной откачки 9000 кубометров газа.Поскольку балочные трубы охлаждаются до чрезвычайно низких температур, газы конденсируются и адсорбируются на стенках балочных труб. Чтобы снизить давление ниже 1,013 × 10 ^-10 мбар (или 10 ^-13 атмосфер), требуется прокачка чуть менее двух недель.

Две важные конструктивные особенности поддерживают сверхвысокий вакуум в секциях с комнатной температурой. Во-первых, в этих секциях широко используется не испаряющееся «геттерное покрытие», разработанное и промышленное применение в ЦЕРНе, которое поглощает остаточные молекулы при нагревании.Покрытие представляет собой тонкую гильзу из сплава титан-цирконий-ванадий, нанесенную внутри балочных труб. Он действует как распределенная перекачивающая система, эффективная для удаления всех газов, кроме метана и благородных газов. Эти остаточные газы удаляются ионными насосами 780.

Во-вторых, секции, работающие при комнатной температуре, позволяют «отжиг» всех компонентов при 300 ° C. Отжиг — это процедура, при которой вакуумные камеры нагреваются снаружи для улучшения качества вакуума. Эту операцию необходимо выполнять через регулярные промежутки времени, чтобы поддерживать желаемое низкое давление.

Хотя эти технологии были разработаны для фундаментальных исследований, они нашли повседневное применение: например, технология сверхвысокого вакуума позволила значительно улучшить характеристики солнечных тепловых коллекторных панелей.

Как работает детектор | ЦЕРН

Ускорители в ЦЕРНе разгоняют частицы до высоких энергий, прежде чем они столкнутся внутри детекторов. Детекторы собирают информацию о частицах, включая их скорость, массу и заряд, по которым физики могут определить личность частицы.Для этого нужны ускорители, мощные электромагниты и слой за слоем сложных субдетекторов.

Частицы, образующиеся при столкновении, обычно движутся по прямым линиям, но в присутствии магнитного поля их траектория становится искривленной. Электромагниты вокруг детекторов частиц генерируют магнитные поля, чтобы использовать этот эффект. Физики могут вычислить импульс частицы — ключ к ее идентичности — по кривизне ее пути: частицы с высоким импульсом движутся почти по прямым линиям, тогда как частицы с очень низким импульсом движутся вперед по узким спиралям внутри детектора.

Современные детекторы частиц состоят из слоев субдетекторов, каждый из которых предназначен для поиска определенных свойств или определенных типов частиц. Устройства слежения показывают путь частицы; калориметры останавливают, поглощают и измеряют энергию частицы; а детекторы идентификации частиц используют ряд методов для определения идентичности частицы.

Устройства слежения

Устройства слежения обнаруживают пути движения электрически заряженных частиц, когда они проходят и взаимодействуют с подходящими веществами.Большинство устройств слежения не делают следы частиц непосредственно видимыми, но записывают крошечные электрические сигналы, которые частицы вызывают при движении через устройство. Затем компьютерная программа восстанавливает записанные образцы треков.

Один тип частиц, мюон, очень мало взаимодействует с веществом — он может пройти через несколько метров плотного материала, прежде чем его остановят. Таким образом, мюоны легко проходят через внутренние слои детектора, поэтому мюонные камеры — устройства слежения, специализирующиеся на обнаружении мюонов, — обычно составляют самый внешний слой детектора.

Калориметры

Калориметр измеряет энергию, которую частица теряет при прохождении через нее. Обычно он предназначен для полной остановки или «поглощения» большей части частиц, возникающих при столкновении, заставляя их вкладывать всю свою энергию в детектор, таким образом измеряя их полную энергию. Калориметры должны одновременно выполнять две разные задачи — останавливать частицы и измерять потери энергии, поэтому они обычно состоят из слоев разных материалов: «пассивного» или «поглощающего» материала высокой плотности, например свинца, чередующихся с «Активная» среда, такая как пластиковые сцинтилляторы или жидкий аргон.

Электромагнитные калориметры измеряют энергию электронов и фотонов, когда они взаимодействуют с электрически заряженными частицами вещества. Адронные калориметры измеряют энергию адронов (частицы, содержащие кварки, такие как протоны и нейтроны), когда они взаимодействуют с атомными ядрами. Калориметры могут останавливать большинство известных частиц, кроме мюонов и нейтрино.

Детекторы идентификации частиц

В дополнение к измерению импульса частицы в устройствах слежения и ее энергии в калориметрах, у физиков есть дополнительные методы сужения ее идентичности.Все эти методы основаны на измерении скорости частицы, поскольку это в сочетании с импульсом, измеренным в устройствах слежения, помогает вычислить массу частицы и, следовательно, ее идентичность.

Скорость можно измерить несколькими методами. Самый простой — измерить, сколько времени требуется частице, чтобы пройти определенное расстояние, с помощью точных времяпролетных детекторов. Другой метод оценивает, насколько частица ионизирует вещество, через которое она проходит, поскольку это зависит от скорости и может быть измерено с помощью устройств слежения.

Если заряженная частица движется через данную среду быстрее света, она испускает черенковское излучение под углом, который зависит от ее скорости. В качестве альтернативы, когда частица пересекает границу между двумя электрическими изоляторами с различным сопротивлением электрическим токам, она испускает переходное излучение, энергия которого зависит от скорости частицы.

Сопоставляя все эти улики с разных частей детектора, физики создают снимок того, что было в детекторе в момент столкновения.Следующим шагом является поиск в столкновениях необычных частиц или результатов, которые не соответствуют текущим теориям.

Факты и цифры о LHC

Видны два магнита LHC до того, как они будут соединены вместе. Синие цилиндры содержат магнитное ярмо и катушку дипольных магнитов вместе с системой жидкого гелия, необходимой для охлаждения магнита, чтобы он стал сверхпроводящим. В конце концов, это соединение будет сварено вместе, так что балки останутся внутри балочных труб.(Изображение: CERN)

Большой адронный коллайдер (БАК) — самый мощный из когда-либо построенных ускорителей элементарных частиц. Ускоритель находится в туннеле на глубине 100 метров под землей в ЦЕРНе, Европейской организации ядерных исследований, на франко-швейцарской границе недалеко от Женевы, Швейцария.

Что такое LHC?

LHC — это ускоритель частиц, который приближает протоны или ионы к скорости света. Он состоит из 27-километрового кольца сверхпроводящих магнитов с рядом ускоряющих структур, которые увеличивают энергию частиц по пути.

Почему он называется «Большой адронный коллайдер»?

• «Большой» относится к его размеру, примерно 27 км в окружности.
• «Адрон», потому что он ускоряет протоны или ионы, которые принадлежат к группе частиц, называемых адронами.
• «Коллайдер», потому что частицы образуют два луча, движущихся в противоположных направлениях, которые сталкиваются в четырех точках вокруг машины.

Как работает LHC?

• Ускорительный комплекс ЦЕРН представляет собой последовательность машин со все более высокой энергией.Каждая машина ускоряет пучок частиц до заданной энергии, прежде чем направить пучок в следующую машину в цепочке. Эта следующая машина доводит луч до еще более высокой энергии и так далее. LHC — последний элемент этой цепочки, в которой лучи достигают максимальной энергии.

Ускорительный комплекс CERN (Изображение: CERN)

• Внутри LHC два пучка частиц 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 направляются вокруг кольца ускорителя сильным магнитным полем, поддерживаемым сверхпроводящими электромагнитами. Ниже определенной характеристической температуры некоторые материалы переходят в сверхпроводящее состояние и не оказывают сопротивления прохождению электрического тока. Поэтому электромагниты в LHC охлаждаются до –271,3 ° C (1,9K) — температуры ниже, чем в космосе, — чтобы воспользоваться этим эффектом. Ускоритель подключен к обширной системе распределения жидкого гелия, который охлаждает магниты, а также к другим службам снабжения.

Каковы основные цели LHC?

Стандартная модель физики элементарных частиц — теория, разработанная в начале 1970-х годов, которая описывает фундаментальные частицы и их взаимодействия — точно предсказала широкий спектр явлений и до сих пор успешно объясняла почти все экспериментальные результаты в физике элементарных частиц. Но Стандартная модель неполный. Это оставляет много вопросов, на которые LHC поможет ответить.

• Каково происхождение массы? Стандартная модель не объясняет ни происхождение массы, ни то, почему одни частицы очень тяжелые, а другие вообще не имеют массы.Однако теоретики Роберт Браут, Франсуа Энглер и Питер Хиггс выдвинули предложение, которое должно было решить эту проблему. Механизм Браута-Энглерта-Хиггса придает массу частицам, когда они взаимодействуют с невидимым полем, которое теперь называется «полем Хиггса», которое пронизывает вселенную. Частицы, которые интенсивно взаимодействуют с полем Хиггса, тяжелые, тогда как частицы, которые взаимодействуют слабо, — легкие. В конце 1980-х физики начали поиск бозона Хиггса, частицы, связанной с полем Хиггса.В июле 2012 года ЦЕРН объявил об открытии бозона Хиггса, что подтвердило механизм Браута-Энглерта-Хиггса. Однако обнаружение этого еще не конец истории, и исследователи должны подробно изучить бозон Хиггса, чтобы измерить его свойства и определить его более редкие распады.
  
• Найдем ли мы доказательства суперсимметрии ? Стандартная модель не предлагает единого описания всех фундаментальных сил, так как по-прежнему сложно построить теорию гравитации, аналогичную теориям для других сил.Суперсимметрия — теория, которая выдвигает гипотезу о существовании более массивных партнеров известных нам стандартных частиц — может способствовать объединению фундаментальных сил.
  
• Что такое темная материя и темная энергия ? Известная нам материя, из которой состоят все звезды и галактики, составляет всего 4% от содержания Вселенной. Тогда все еще открыт поиск частиц или явлений, ответственных за темную материю (23%) и темную энергию (73%).
  
• Почему во Вселенной гораздо больше материи, чем антивещества ? Материя и антивещество должны были образоваться в одинаковых количествах во время Большого взрыва, но, судя по тому, что мы наблюдали до сих пор, наша Вселенная состоит только из материи.
  
• Как кварк-глюонная плазма дает начало частицам, составляющим материю нашей Вселенной? Часть каждого года LHC обеспечивает столкновения между ионами свинца, воссоздавая условия, подобные тем, которые возникли сразу после Большого взрыва.Когда тяжелые ионы сталкиваются при высоких энергиях, они на мгновение образуют кварк-глюонную плазму, «огненный шар» из горячей и плотной материи, который можно изучать с помощью экспериментов.

Как был разработан БАК?

Ученые начали думать о LHC в начале 1980-х, когда предыдущий ускоритель, LEP, еще не работал. В декабре 1994 года Совет ЦЕРН проголосовал за одобрение строительства LHC, а в октябре 1995 года был опубликован отчет о техническом проекте LHC.

Вклад Японии, США, Индии и других государств, не являющихся членами, ускорил этот процесс, и в период с 1996 по 1998 год четыре эксперимента (ALICE, ATLAS, CMS и LHCb) получили официальное одобрение, и на четырех площадках начались строительные работы.

Важные цифры: энергия LHC для Run 2

Кол-во	Номер
Окружность Рабочая температура диполя Количество магнитов Количество основных диполей Количество основных квадруполей Количество ВЧ резонаторов Номинальная энергия, протоны Номинальная энергия, ионы Номинальная энергия, столкновения протонов №сгустков на пучок протонов Количество протонов в сгустке (в начале) Число оборотов в секунду Количество столкновений в секунду	26 659 кв.м 1,9 К (-271,3 ° С) 9593 1232 392 8 на балку 6,5 ТэВ 2,56 ТэВ / нуклон (энергия на нуклон) 13 ТэВ 2808 1.2 х 10 11 11245 1 миллиард

Какие детекторы установлены на LHC?

На LHC установлено семь экспериментов: ALICE, ATLAS, CMS, LHCb, LHCf, TOTEM и MoEDAL. Они используют детекторы для анализа множества частиц, образующихся в результате столкновений в ускорителе. Эти эксперименты проводятся учеными из институтов со всего мира. Каждый эксперимент индивидуален и характеризуется своими детекторами.

Каков поток данных экспериментов на LHC?

Центр обработки данных ЦЕРН хранит более 30 петабайт данных в год по экспериментам на LHC, чего достаточно, чтобы заполнить около 1,2 миллиона дисков Blu-ray, т. Е. 250 лет видео высокой четкости. На ленте постоянно хранится более 100 петабайт данных.

Сколько стоит LHC?

• Строительные расходы (MCHF)

	Материалы
БАК и площадки *	3756
Доля ЦЕРН в области детекторов и детекторов **	493
Вычисления на LHC (доля ЦЕРН)	83
Итого	4332

* Сюда входят: НИОКР машины и форсунки, испытания и предпусковая подготовка.
** Содержит затраты на инфраструктуру (например, пещеры и сооружения). Общая стоимость всех детекторов LHC составляет около 1500 MCHF

.

Экспериментальные коллаборации — это отдельные организации, финансируемые независимо от ЦЕРН. ЦЕРН является участником каждого эксперимента и вносит свой вклад в поддержание и эксплуатационный бюджет экспериментов на LHC.

• Затраты на запуск 1
  Затраты на эксплуатацию LHC во время эксплуатации (прямые и косвенные затраты) составляют около 80% годового бюджета ЦЕРН на эксплуатацию, техническое обслуживание, технические остановки, ремонт и работы по консолидации персонала и материалов (для станка). , форсунки, вычисления, эксперименты).
  Непосредственно выделенные ресурсы на 2009-2012 годы составили около 1,1 миллиарда швейцарских франков.
  
• Затраты на LS1
  Стоимость длительного останова 1 (22 месяца) оценивается в 150 миллионов швейцарских франков. Стоимость работ по техническому обслуживанию и модернизации составляет около 100 миллионов швейцарских франков для LHC и 50 миллионов швейцарских франков для ускорительного комплекса без LHC.

Какая потребляемая мощность LHC?

Общая потребляемая мощность LHC (и экспериментов) эквивалентна 600 ГВтч в год с максимумом 650 ГВтч в 2012 году, когда LHC работал при 4 ТэВ.Для прогона 2 расчетная потребляемая мощность составляет 750 ГВтч в год.
Общее потребление энергии ЦЕРН составляет 1,3 ТВтч в год, в то время как общее производство электроэнергии в мире составляет около 20000 ТВтч, в Европейском Союзе — 3400 ТВтч, во Франции — около 500 ТВтч, а в кантоне Женева — 3 ТВтч.

Каковы основные достижения LHC на данный момент?

См. Вехи LHC.

Каковы основные цели второго запуска LHC?

Открытие бозона Хиггса было только первой главой истории LHC.Действительно, перезапуск машины в этом году знаменует собой начало нового приключения, поскольку она будет работать с почти вдвое большей энергией, чем при первом запуске. Благодаря работе, проделанной во время Long Shutdown 1, LHC теперь сможет производить столкновения 13 ТэВ (6,5 ТэВ на пучок), что позволит физикам продолжить изучение природы нашей Вселенной.

Как долго будет работать LHC?

Планируется, что LHC будет работать в течение следующих 20 лет с несколькими остановками для модернизации и технического обслуживания.

Что такое большой адронный коллайдер?

Большой адронный коллайдер (LHC) — это чудо современной физики элементарных частиц, которое позволило исследователям проникнуть в глубины реальности. Его истоки уходят корнями в 1977 год, когда сэр Джон Адамс, бывший директор Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН), предложил построить подземный туннель, в котором мог бы разместиться ускоритель элементарных частиц, способный достигать чрезвычайно высоких энергий. Исторический доклад 2015 года физика Томаса Шёрнера-Садениуса.

Проект был официально одобрен двадцатью годами позже, в 1997 году, и началось строительство кольца длиной 16,5 миль (27 километров), которое проходило под французско-швейцарской границей, способного ускорять частицы до 99,99% скорости света и разбивая их вместе. Внутри кольца 9300 магнитов направляют пакеты заряженных частиц в двух противоположных направлениях со скоростью 11 245 раз в секунду, в конечном итоге сводя их вместе для лобового столкновения. Установка способна создавать около 600 миллионов столкновений каждую секунду, извергая невероятное количество энергии и время от времени экзотические и невиданные ранее тяжелые частицы.LHC работает при энергиях в 6,5 раз выше, чем предыдущий рекордный ускоритель частиц, выведенный из эксплуатации Tevatron Fermilab в США

Строительство LHC обошлось в 8 миллиардов долларов, из которых 531 миллион долларов поступил из Соединенных Штатов. Над его экспериментами сотрудничают более 8000 ученых из 60 разных стран. Ускоритель впервые включил свои пучки 10 сентября 2008 года, столкнувшись с частицами с интенсивностью, составляющей лишь десятимиллионную от первоначальной расчетной интенсивности.

До того, как он начал свою работу, некоторые опасались, что новый сокрушитель атомов уничтожит Землю, возможно, создав всепоглощающую черную дыру.Но любой уважаемый физик заявил бы, что подобные опасения необоснованны.

«LHC безопасен, и любое предположение о том, что он может представлять опасность, — чистая выдумка», — сказал LiveScience генеральный директор CERN Роберт Эймар.

Это не значит, что объект не может быть потенциально вредным при неправильном использовании. Если бы вы засунули руку в луч, который фокусирует энергию движущегося авианосца до ширины менее миллиметра, он проделал бы дыру прямо в нем, и тогда излучение в туннеле убило бы вас.

Новаторские исследования

За последние 10 лет LHC столкнул атомы вместе в своих двух основных экспериментах, ATLAS и CMS, которые работают и анализируют свои данные по отдельности. Это делается для того, чтобы ни одно из них не влияло на другое, и чтобы каждый из них проверял свой родственный эксперимент. С помощью этих инструментов было написано более 2000 научных работ по многим областям физики фундаментальных частиц.

4 июля 2012 года научный мир, затаив дыхание, наблюдал за тем, как исследователи на LHC объявили об открытии бозона Хиггса, последнего фрагмента головоломки в теории пятидесятилетней давности, называемой Стандартной моделью физики.Стандартная модель пытается учесть все известные частицы и силы (кроме гравитации) и их взаимодействия. Еще в 1964 году британский физик Питер Хиггс написал статью о частице, которая теперь носит его имя, объясняя, как возникает масса во Вселенной.

Хиггс — это на самом деле поле, которое пронизывает все пространство и затягивает каждую частицу, которая движется через него. Некоторые частицы движутся по полю медленнее, и это соответствует их большей массе. Бозон Хиггса — проявление этого поля, за которым физики гнались на протяжении полувека.БАК был специально построен, чтобы наконец захватить этот неуловимый карьер. В конце концов, обнаружив, что масса Хиггса в 125 раз превышает массу протона, и Питер Хиггс, и бельгийский физик-теоретик Франсуа Энглерт были награждены Нобелевской премией в 2013 году за предсказание его существования.

Это составное изображение Большого адронного коллайдера было создано 3D-художником. Лучевые трубки представлены в виде прозрачных трубок, с противоположно вращающимися протонными пучками, показанными красным и синим. (Изображение предоставлено Даниэлем Домингесом / ЦЕРН)

Даже с Хиггсом в руках физики не могут отдыхать, потому что в Стандартной модели все еще есть некоторые дыры.Во-первых, он не имеет отношения к гравитации, которая в основном охватывается теориями относительности Эйнштейна. Это также не объясняет, почему Вселенная состоит из материи, а не антивещества, которое должно было быть создано примерно в равных количествах в начале времен. И в нем ничего не говорится о темной материи и темной энергии, которые еще не были обнаружены, когда она была впервые создана.

До того, как LHC включился, многие исследователи сказали бы, что следующая великая теория — это теория, известная как суперсимметрия, которая добавляет подобных, но гораздо более массивных партнеров-близнецов ко всем известным частицам.Один или несколько из этих тяжелых партнеров могли быть идеальным кандидатом на роль частиц, составляющих темную материю. И суперсимметрия начинает управлять гравитацией, объясняя, почему она намного слабее трех других фундаментальных сил. До открытия Хиггса некоторые ученые надеялись, что в конечном итоге бозон будет немного отличаться от того, что предсказывала Стандартная модель, намекая на новую физику.

Но когда появился Хиггс, это было невероятно нормально, именно в том диапазоне масс, который, по утверждениям Стандартной модели, будет.Хотя это большое достижение для Стандартной модели, физики остались без каких-либо хороших выводов. Некоторые начали говорить о потерянных десятилетиях в погоне за теориями, которые хорошо звучали на бумаге, но, похоже, не соответствуют реальным наблюдениям. Многие надеются, что следующие прогоны сбора данных с LHC помогут немного прояснить этот беспорядок.

БАК был закрыт в декабре 2018 года, чтобы пройти два года модернизации и ремонта. Когда он вернется в строй, он сможет разбивать атомы вместе с небольшим увеличением энергии, но с удвоенным числом столкновений в секунду.Что он найдет, остается только гадать. Уже идут разговоры о еще более мощном ускорителе частиц на замену, расположенном в том же районе, но в четыре раза больше LHC. На строительство огромной замены может потребоваться 20 лет и 27 миллиардов долларов.

Дополнительные ресурсы:

Большой адронный коллайдер — Совет по науке и технологиям

Узнайте об участии в CERN

БАК
, вид с высоты птичьего полета (Источник: ЦЕРН)

Большой адронный коллайдер (LHC) — безусловно, самый мощный ускоритель элементарных частиц, построенный на сегодняшний день.После обновления LHC теперь работает с энергией, которая в 7 раз выше, чем у любой предыдущей машины! LHC базируется в европейской лаборатории физики элементарных частиц CERN, недалеко от Женевы в Швейцарии. ЦЕРН — крупнейшая в мире лаборатория, занимающаяся фундаментальной наукой.

БАК позволяет ученым воспроизвести условия, существовавшие в пределах миллиардной секунды после Большого взрыва, путем встречных пучков протонов или ионов высокой энергии с колоссальными скоростями, близкими к скорости света.Это был момент, около 13,7 миллиарда лет назад, когда Вселенная, как полагают, началась с взрыва энергии и вещества. В эти первые моменты возникли все частицы и силы, которые формируют нашу Вселенную, определяя то, что мы сейчас видим.

Эволюция Вселенной после большого взрыва
(Источник: ЦЕРН)

LHC — это именно то, что предполагает его название — большой коллайдер адронов (любой частицы, состоящей из кварков). Строго говоря, LHC относится к коллайдеру; машина, заслуживающая того, чтобы ее называли «большой», она не только весит более 38000 тонн, но и пробегает 27 км (16.5 миль) в круглом туннеле на глубине 100 метров под землей. Частицы движутся двумя лучами, вращающимися вокруг LHC, со скоростью 11 000 витков в секунду, направляемые массивными сверхпроводящими магнитами! Затем эти два луча пересекаются, и некоторые частицы сталкиваются друг с другом.

Однако коллайдер — лишь одна из трех основных частей проекта LHC. Два других:

Техническое обслуживание балки LHC
(Источник: ЦЕРН)

• Детекторы
  Каждый из четырех основных детекторов расположен в огромных камерах вокруг кольца LHC, чтобы обнаружить результаты столкновения частиц.ATLAS, ALICE, CMS и LHCb.
  
• Всемирная вычислительная сеть LHC (WLCG)
  Глобальная сеть компьютеров и программного обеспечения, необходимая для обработки массивов данных, записываемых всеми детекторами LHC.

LHC действительно глобален по своим масштабам, потому что проект LHC поддерживается огромным международным сообществом ученых и инженеров. Работая в многонациональных командах по всему миру, они создают и тестируют оборудование и программное обеспечение, участвуют в экспериментах и ​​анализируют данные.Великобритания играет важную роль в этом проекте, и над всеми основными экспериментами работают ученые и инженеры.

В Великобритании инженеры и ученые из 20 исследовательских центров участвуют в проектировании и изготовлении оборудования, а также в анализе данных. Британские исследователи работают со всеми четырьмя основными детекторами и компьютерной сеткой. Британский персонал в ЦЕРНе играет ведущую роль в управлении коллайдером и детекторами.

Глобус вычислительной сети на LHC в компьютерный центр
(Источник: ЦЕРН)

Общая стоимость строительства LHC составила примерно 3 фунта стерлингов.74 миллиарда, состоящий из трех основных компонентов ¹ :

• Ускоритель (3 миллиарда фунтов стерлингов)
  
• Эксперименты (728 миллионов фунтов стерлингов)
  
• Компьютеры (17 миллионов фунтов стерлингов)

Общая стоимость была в основном разделена между 20 государствами-членами CERN, при значительном участии шести стран-наблюдателей.

В проекте LHC участвовали 111 стран в разработке, создании и тестировании оборудования и программного обеспечения, и теперь они продолжают участвовать в экспериментах и ​​анализе данных.Степень участия варьируется от страны к стране, при этом одни могут внести больше финансовых и человеческих ресурсов, чем другие.

_{¹ ЦЕРН, спросите эксперта}

Многие университеты Великобритании вносят свой вклад в ЦЕРН посредством исследований и поддержки науки тем или иным образом. Но есть особенно 20 университетов с британскими центрами LHC:

LHC был построен в туннеле, первоначально построенном для предыдущего коллайдера, LEP (Большой электронно-позитронный коллайдер).Это было наиболее экономичное решение для построения LEP и LHC. Было дешевле построить подземный туннель, чем приобретать аналогичный участок земли над землей. Размещение машины под землей также значительно снижает воздействие на окружающую среду LHC и связанной с ним деятельности.

Скала, окружающая LHC, представляет собой естественный щит, который уменьшает количество естественного излучения, которое достигает LHC, и это уменьшает помехи для детекторов. И наоборот, излучение, производимое при работе LHC, надежно экранируется от окружающей среды 50-100-метровыми камнями.

Может ли БАК создать новую вселенную?

Люди иногда ссылаются на БАК, воссоздающий Большой взрыв, но это вводит в заблуждение. На самом деле они означают:

• воссоздает условия и энергии, которые существовали вскоре после начала Большого взрыва, а не в момент начала Большого взрыва
  
• воссоздает условия в крошечном масштабе, а не в том же масштабе, что и оригинальный Big Bang
  
• воссоздает энергии, которые постоянно производятся естественным путем (космические лучи высокой энергии, попадающие в атмосферу Земли), но по желанию и внутри сложных детекторов, отслеживающих происходящее.

Нет Большого Взрыва — значит, нет возможности создания новой Вселенной.

ЦЕРН никогда не участвовал в исследованиях ядерной энергетики или ядерного оружия, но многое сделал для улучшения нашего понимания фундаментальной структуры атома.

Название ЦЕРН на самом деле является историческим пережитком от названия совета, который был основан с целью создания европейской организации для исследований в области физики мирового уровня. CERN расшифровывается как «Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire» (или Европейский совет по ядерным исследованиям). В то время, когда был основан ЦЕРН (1952 — 1954), физические исследования изучали внутреннюю часть атома, объясняя слово «ядерный» в его названии.Совет был распущен после создания новой организации (Европейской организации ядерных исследований), но название ЦЕРН осталось.

Это маловероятно по двум основным причинам:

Во-первых, ЦЕРН и работающие там ученые и инженеры и их исследования не заинтересованы в исследованиях оружия. Они стараются понять, как устроен мир, и определенно не пытаются его разрушить.

Во-вторых, пучки частиц высокой энергии, производимые на LHC, требуют огромной машины, потребляющей 120 МВт мощности и содержащей 91 тонну переохлажденного жидкого гелия.Сами лучи обладают большой энергией (эквивалент целого поезда Eurostar, движущегося на максимальной скорости), но их можно поддерживать только в вакууме. При попадании в атмосферу луч немедленно взаимодействует с атомами в воздухе и рассеивает всю их энергию на очень коротком расстоянии.

LHC действительно производит очень высокие энергии, но эти уровни энергии ограничены крошечными объемами внутри детекторов. Многие частицы высоких энергий в результате столкновений производятся каждую секунду, но детекторы предназначены для отслеживания и остановки всех частиц (кроме нейтрино), поскольку улавливание всей энергии столкновений имеет важное значение для определения того, какие частицы были произведены.Подавляющее большинство энергии столкновений поглощается детекторами, а это означает, что очень небольшая часть энергии столкновений может уйти.

Столкновения с энергиями намного выше, чем в эксперименте, довольно часты во Вселенной! Даже солнечное излучение, бомбардирующее нашу атмосферу, может дать такие же результаты; эксперименты делают это более контролируемым образом для научных исследований. Основная опасность этих уровней энергии — для самой машины LHC. Пучок частиц обладает энергией поезда Eurostar, движущегося на полной скорости, и если что-то случится, что дестабилизирует пучок частиц, существует реальная опасность того, что вся эта энергия будет отклонена в стенку лучевой трубы и магниты LHC. , нанося большой ущерб.

На LHC есть несколько автоматических систем безопасности, которые контролируют все критические части LHC. Если случается что-нибудь непредвиденное (например, сбой питания или магнита), луч автоматически «сбрасывается», впрыскиваясь в слепой туннель, где его энергия безопасно рассеивается. Все это происходит за миллисекунды, а это означает, что частицы прошли бы менее трех витков до завершения дампа.

Контакты

Charlotte Jamieson
UK CERN Менеджер по связям и ускорителям программы
Тел .: +44 (0) 1793 442027

Энтони Дэвенпорт
Менеджер по поддержке программы
Тел .: +44 (0) 1793 442004

Посетите веб-сайт ЦЕРН.
По вопросам СМИ обращайтесь по телефону: +44 (0) 1235 445 627

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. Этот проект, который будет построен в подземном туннеле недалеко от ЦЕРНа недалеко от Женевы, Швейцария, позволит физикам изучить 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 к разработке коллайдера и исследованию 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 CERN Криса Ллевеллина Смита, это «явная точка разветвления» для лаборатории. 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 демонтирована и заменена протон-протонным разрушителем. Это позволит достичь 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 и 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.Предлагаемая ЦЕРНом 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 Ванга 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

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 все более высоким энергиям, когда научная окупаемость — помимо измерения свойств известных частиц — далека от гарантии. «Я все еще считаю, что это плохая идея», — говорит Хоссенфельдер. «Речь идет 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 LHC 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 более сложной задачей 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: «Сейчас перед нами стоит большая задача — претворить эту стратегию в жизнь». Затем она открыла бутылку шампанского, прежде чем закончить телеконференцию.

Внутри планов китайского мега-коллайдера, который превзойдет LHC

Ван Ифан руководит Институтом физики высоких энергий в Пекине.Кредит: Тим Крамер / Рурский университет Бохума

Физики из Пекинского института физики высоких энергий (ИФВЭ) создают крупнейший в мире измельчитель частиц. В случае строительства объект с окружностью 100 км затмил бы 27-километровый Большой адронный коллайдер (LHC) в ЦЕРНе, европейской лаборатории физики элементарных частиц недалеко от Женевы, Швейцария, и стоил бы примерно вдвое дешевле.

Амбициозный объект стоимостью 30 миллиардов юаней (4,3 миллиарда долларов США), известный как Круговой электронно-позитронный коллайдер (CEPC), является детищем директора ИФВЭ Ван Ифана.Он возглавляет этот проект с момента открытия элементарной частицы, называемой бозоном Хиггса, на LHC в 2012 году.

CEPC будет производить бозоны Хиггса, сталкивая электроны и их аналоги из антивещества, позитроны. Поскольку это фундаментальные частицы, их столкновения чище и легче поддаются расшифровке, чем столкновения протонов с LHC, поэтому после открытия китайского объекта примерно в 2030 году он позволит физикам изучать загадочную частицу и ее распад в изысканном виде. деталь.

На прошлой неделе ИФВЭ опубликовал отчет об основных этапах разработки коллайдера. Первоначальное финансирование исследований и разработок поступило от правительства Китая, но разработка является результатом международного сотрудничества физиков, и команда надеется получить финансирование со всего мира. (Исследователи, стоящие за давно запланированным конкурентом «фабрикой Хиггса», известной как Международный линейный коллайдер, ожидают к концу этого года узнать, потратит ли Япония деньги на ее размещение.)

Чертежи показывают, что китайский коллайдер будет работать по кругу на глубине 100 метров под землей, в месте, которое еще не определено, и будет содержать два детектора. По истечении десятилетнего срока службы электронно-позитронная машина может быть модернизирована для столкновения протонов с энергиями, в семь раз превышающими энергию БАК на его пике. В преддверии публикации отчета агентство Nature поговорило с Вангом о проекте.

После шести лет проектных работ международная комиссия экспертов заявляет, что коллайдер готов к работе.Строительство может начаться уже в 2022 году. Что происходит сейчас?

В настоящее время мы работаем над технологическими исследованиями и разработками (R&D). Никто раньше не строил такой большой машины, и мы хотим минимизировать затраты. Его технические характеристики отличаются от характеристик любой другой машины в мире в прошлом, и мы должны доказать, что это возможно.

Два года назад международный консультативный комитет коллайдера заявил, что в проекте не участвует международное сообщество.Есть ли прогресс на этом фронте?

Существенных изменений не произошло, поскольку международное участие по-прежнему ограничено финансовыми обязательствами международных партнеров. Все они заинтересованы, но им нужно получить поддержку от своих финансирующих агентств. Они ждут, чтобы услышать позицию китайского правительства о том, финансировать ли это, и это решение зависит от результатов НИОКР. Но CERN работает над новой европейской стратегией физики элементарных частиц, поэтому мы надеемся, что на этот раз CEPC может быть включен.Аналогичный процесс произойдет в Соединенных Штатах, вероятно, в следующем или 2020 году. Мы надеемся, что он будет включен в оба.

Китайский коллайдер, работающий в 2030-х годах, будет напрямую конкурировать с собственными планами ЦЕРН по созданию преемника LHC. Как вы думаете, есть ли необходимость в более чем одном мегаколлайдере?

Пока рано говорить о соревновании. Я думаю, что хорошо иметь разные предложения и тщательно изучать преимущества и недостатки каждого предложения.Тогда мы сможем увидеть, какой из них более осуществим, и сообщество примет решение.

Считаете ли вы, что международное сообщество согласится с тем, что Китай станет глобальным центром физики высоких энергий, учитывая, что в стране нет свободного доступа к Интернету и существует значительный государственный контроль?

Такой центр помог бы Китаю стать более интернационализированным, более открытым по отношению к миру. И это принесет больше ресурсов научному сообществу. Людям в самом начале может показаться, что это не так удобно по сравнению со Швейцарией.Но мы надеемся, что коллайдер будет полезен, по крайней мере, для китайцев. Кроме того, я не думаю, что это будет единственный центр в мире. Исторически у нас всегда было много центров физики элементарных частиц, но теперь их становится все меньше и меньше. Но я очень надеюсь, что мы не будем единственными. Если у вас нет конкурентов в поле, в какой-то момент вы умрете.

В настоящее время в Китае наблюдается своего рода бум ускорителей. Расскажи мне о некоторых из этих планов.

Источник нейтронов расщепления в Дунгуане в настоящее время работает. Он маленький, но достаточно хороший. ИФВЭ также планирует построить источник света с окружностью 1,4 км в Хуайжоу, на севере Пекина, стоимостью 4,8 млрд юаней. Это круговой ускоритель электронов, который может генерировать синхротронное излучение — рентгеновское излучение чрезвычайно высокой интенсивности. Они полезны практически для каждой исследовательской дисциплины, включая материаловедение, химию, биологию, экологию, геологию и медицину.Мы полагаем, что правительство окончательно утвердит проект к началу следующего года, и тогда мы сможем приступить к строительству. Мы думаем, что это будет ведущая машина в мире. Большинство источников света являются усовершенствованными версиями существующих машин, поэтому их количество ограничено. Мы можем использовать лучшие конфигурации, лучшие технологии без ограничений.

Институт также готовится запустить эксперимент — детектор, измеряющий высокоэнергетические частицы, известные как космические лучи, — на китайской космической станции с экипажем, запуск которой запланирован на 2020 год.Что он будет делать и как улучшит существующие эксперименты?

Мы хотим знать, откуда приходят космические лучи и как они получают такую ​​высокую энергию. Ответы на эти вопросы помогут нам понять Вселенную. Мы также хотели бы использовать его для поиска новых частиц, таких как темная материя, которые пока не могут быть созданы ускорителями на Земле. Одним из лучших на сегодняшний день экспериментов по изучению этого является альфа-магнитный спектрометр (AMS) на Международной космической станции, который еще не обнаружил явных свидетельств существования темной материи.Это означает, что нам нужны эксперименты, которые могут обнаруживать больше частиц и при более высоких энергиях. Эксперимент по обнаружению космического излучения высоких энергий позволит изучать частицы, энергия которых примерно в десять раз превышает энергию AMS, и измерять их энергии с лучшим разрешением. Мы почти закончили проектирование и пытаемся заручиться поддержкой правительства Китая. Мы, вероятно, говорим о стоимости детектора от 200 до 300 миллионов долларов. Он включен в список кандидатов на возможные проекты будущей китайской космической станции.Придется подождать, но я настроен оптимистично.

Как вы думаете, сохранятся ли высокие уровни финансирования науки в Китае?

Правительство, безусловно, заинтересовано в поддержке науки. Они надеются, что каждый вкладываемый ими пенни чего-то стоит, и иногда мы, занимающиеся физикой высоких энергий, разочаровываем их — мы не можем сразу получить результаты.

Повлияла ли политическая ситуация между США и Китаем на отношения между учеными двух стран?

Сейчас сложно.Если мы организуем конференцию в Китае, люди из университетов США могут свободно приходить, но люди, работающие в национальных лабораториях США, говорят, что не могут получить разрешения.