Кварки, бозоны и звёздный разрушитель. Для чего нужен Большой адронный коллайдер?

Что это такое?

Большой адронный коллайдер — ускоритель заряженных частиц, построенный с участием 10 тыс. ученых из 100 стран мира. В коллайдере, длина которого около 100 километров, а диаметр превышает 25 километров, учёные «гоняют» частицы в попытке обнаружить новые и ранее неизученные свойства элементарных частиц — протонов, нейтронов и электронов.

Найденный в 2012 году Бозон Хиггса — частица, которой, фактически, связываются электроны, протоны и нейтроны, простому обывателю не даст ничего. Но это пока. В перспективе Бозон Хиггса поможет создать новые системы связи и квантовые компьютеры, работа над которыми, к слову, уже началась.

Расширенное понимание природы и свойств Бозона Хиггса позволит создавать уникальные для техники будущего решения. Например, квантовый интернет с нулевой задержкой (пингом), который будет работать даже на Луне, или принципиально новые суперкомпьютеры, с помощью которых получится найти эффективное лекарство от рака или метод взрыва астероида, который угрожает Земле.

Антивещество – главная мечта ученых в ЦЕРН

Другое направление работ на Большом адронном коллайдере — поиск и «наработка» антиматерии — вещества с потенциально неисчерпаемым источником энергии. Антиматерия — это то, что возникло почти сразу после Большого взрыва и затем бесследно исчезло, оставив учёным лишь след из хлебных крошек.

В 2010 ученым даже удалось ненадолго приблизиться к получению и удержанию рекордного количества антиматерии в течение 0,2 секунды. На эксперимент из фильма «Ангелы и Демоны», в результате которого учёные получили антиматерию и затем её же злоумышленники использовали как оружие, не похоже, но в целом мировая наука уже оказывалась очень близко.

Принцип получения антиматерии объяснять нет смысла — он слишком сложен для понимания даже тем, кто разбирается в точных науках, но про потенциальное применение антиматерии поговорить всё-таки стоит. В 2010 году учёные из ЦЕРН пояснили, что потенциально антиматерия обладает огромным запасом энергии. Если допустить, что двигатель, основанный на взаимодействии (или, точнее, противодействии) материи и антиматерии поместить в космический корабль, то незначительного количества вещества, нескольких миллиграммов, будет достаточно для полета хотя бы к краю Солнечной системы и возвращения.

Тот же самый принцип и с обычными высокопроизводительными реакторами. Искусственное получение антиводорода, к примеру, считают вменяемой, пусть и очень дорогой альтернативой пока нереализованным видам энергетики, таких, как термоядерный синтез.

БАК очень интересовал армию США, но никто не знает – почему

Часто эта фраза вводит обычного человека в заблуждение. Большая часть физики объясняет природу вещей, однако если происходит что-то, что не укладывается в привычные законы, то принципы называют новыми. Долгое время структуры и отдельные подразделения, входящие в БАК, финансировали частные фонды, тесно связанные с Управлением перспективных исследовательских проектов Минобороны США, больше известного как DARPA .

Известно, что через ведущие НИИ США DARPA заказывало разработку специальных детекторов для коллайдера и в ведомстве живо интересовались результатами работ по этой теме. Что именно интересовало американских военных сказать сложно, однако американские вузы, тесно связанные с DARPA, а также Министерство энергетики США, Национальная ускорительная лаборатория Ферми и Национальный научный фонд будут активно участвовать и в другой, более крупной программе.

Через несколько лет на том же месте, где сейчас находится Большой адронный коллайдер, начнётся строительство суперколлайдера нового типа. В новом ускорителе частиц энергия столкновения должна увеличиться до 100 тераэлектронвольт (ТэВ), при том, что сейчас получают 14 ТэВ. Официально декларируется и цель — поиск новых частиц или сил природы, а также расширение или замена текущей стандартной модели физики элементарных частиц.

К чему приведут такие эксперименты сказать сложно. Физики считают, что включение в «крайние режимы» маловероятно, однако в действительности увеличение мощности суперколлайдера на несколько порядков может привести либо к трагедии, либо к получению супероружия. В 2008 году двое американцев даже пытались засудить Минэнерго США за участие в разгоне субатомных частиц до 99,99% скорости света.

Однако американцы не смогли доказать, что разгон и последующее столкновение частицы может спровоцировать плотное поле, способное создать если не чёрную дыру, то электромагнитную бомбу с радиусом сплошного поражения в десятки километров.

БАК скоро разрушат, чтобы построить новый – за 23 млрд долларов

Добиться получения антиматерии и научить её контактировать с обычной материей физики из ЦЕРН не смогли. Оказалось, что для полноценных экспериментов в этом направлении нужно больше мощности. Именно по этой причине Большой адронный коллайдер скоро демонтируют и начнут строить на его месте новый кольцевой ускоритель Future Circular Collider, FCC. Начать его строительство планируют в 2038 году.

И если обвинения в небезопасности коллайдера, который, якобы, в перспективе может спровоцировать появление «кротовых нор» или «обрушит Землю в чёрную дыру», можно отметать в силу их антинаучности и откровенной бредовости, то возникает вопрос: а как объяснить суммы, которые будут потрачены на строительство суперколлайдера?

Для начала важно уточнить, о каких деньгах идёт речь. Большой адронный коллайдер подорожал вдвое от первоначальной суммы и обошелся почти в 15 млрд евро. На новый суперколлайдер планируется потратить 23 млрд долларов, и нет никаких сомнений, что итоговая смета за новый ускоритель частиц будет около 30 млрд долларов.

Оплатить такие расходы частные инвесторы не смогут, и в дело, вероятнее всего, включатся окологосударственные фонды, имеющие подряды у Минобороны США и некоторых стран НАТО.

Не исключено, что вся следующая программа работ над суперколлайдером будет сосредоточена над достижением энергетического и военного превосходства, замаскированного под научные проекты.

Это тоже интересно:

• Действительно ли физики открыли новую фундаментальную частицу
• Инопланетяне и футуристические города: каким видели будущее в XX веке
• В космос за три часа. «Союз МС-17» стартовал в Байконуре