|
|
Субботний блик науки № 18
Лоб в лоб
| |
Настоящая фундаментальная физика начинается там, где энергия летящего комара заключена в объеме в тысячу миллиардов раз меньше комара.
Вольный пересказ известной метафоры |
Пока продолжается некоторое летнее затишье, неплохо обсудить фундаментальное: вот, например, астрономы, следом за астрологами, предполагают, что тайны устройства Мира можно разглядеть в телескопы, пускай и в телескопы не только наземные, но и орбитальные. Между тем, основной продукт теперешней астрономии, науки, в общем выдохнувшейся еще двадцать лет назад, — нарисованные художником красивые картинки (помните: «Черная Дыра пожрала Бедную звезду»?), которые очень хорошо смотрятся в составе сообщений СМИ разнообразного толка. И все же, этот результат наблюдений не в состоянии сместить акценты: физика знает, что основы мироздания прячутся не в галактическом, но в микромасштабе. Впрочем, на мысли об этих основах навели, конечно, астрономические наблюдения. Сделанные много лет назад.
Но, одно дело — обрести абстрактную идею, созерцая нечто очень далекое, и другое — хорошо покопаться в самой сути пространства острейшей парой — электроном и позитроном. Масштаб здесь микроскопичен, и ключ к пониманию мироустройства, ясное дело, не в небесном, а в глубоко подземном. Так сложилось. Помнится, мы уже вспоминали современных астрофизиков, пытающихся понять природу вещества, — они давно сменили высокие горы (где так хорошо ставить оптические телескопы) на глубокие шахты под этими горами, ибо сидя в скале сподручнее изучать неуловимые элементарные частицы: помехи не гудят над ухом злым шершнем.
Однако все эти шахтные детекторы невидимых, проникающих сквозь Землю частиц далеко не самое дорогое исследовательское оборудование: шахты часто используют уже готовые, а сама техника не уж ты какой цены, по современным меркам. Особенно если присматриваться к ней на фоне другой, тоже подземной, но не шахтной, а туннельной. Да-да, ведь именно в специальных туннелях строят ускорители заряженных частиц. Цели и задачи тут общие, но шансов больше у ускорительных исследователей. Действительно, в шахту, что под горой, частицы прилетают из космоса уже разогнанными, но разогнаны они слабовато и, что главное, это не те частицы. А ускоритель — другое дело, тут лакомые и правильные электрон с позитроном можно так «раскочегарить», что обломки от столкновения оных наверняка принесут что-то куда более удивительное, чем слабый блеск нейтралино в шахтном детекторе.
Отгадка мироздания (обычно называется Хигс-бозоном — частицей, способной привести к логическому завершению одну из важных моделей строения материи), как и следует ожидать, спрятана в очень-очень маленькой области, там, где сталкиваются пучки элементарных частиц. Главное поместить в эту область побольше энергии (разогнав частицы) — и желанный ключик к структуре всего и вся из пространства-то и выбить.
В общем, для умопомрачительных результатов, о которых говорят: «Мы приблизились к состоянию материи в момент Большого Взрыва», — ускоритель должен давать высокие плотности энергии. Ускорители строят давно, но хороших мало — всегда не хватает. Да, каждый скачок «мощности» очередной экспериментальной установки выдает те или иные новые достижения, однако физикам всегда кажется, что они, каждый раз сталкивая частицы, наблюдают не самую суть явлений, а всего лишь отголоски чего-то большего и уж точно более важного. Некое эхо. От реальности. Постоянно хочется подкрутить регулятор, добавить еще энергии — приблизиться к источнику эха. Потом еще. Еще. Но физические возможности очередного ускорителя быстро заканчиваются. А значит — надо строить новый. Гигантский. Циклопический.
Из современных проектов примечателен большой адронный ускоритель (Large Hadron Collider — LHC) в ЦЕРНе (CERN). Он задуман на старой базе — этакий апгрейд — но пока не действует, хоть строительство уже весьма и весьма близко к завершающей стадии. Если все будет в порядке и финансирование не прикроют окончательно, то пройдет два-три года, и частицы, раскрученные многократно внутри подземного «кольца» периметром 27 километров, затрещат виртуальными лбами, налетая друг на друга с немыслимой скоростью-энергией. Правда, частицы эти не электроны с позитронами, кои мы упоминали, а другие, из адронов, более тяжелые, например протоны.
LHC хорош, и греет физиков надеждой, но это только шажок в направлении источника отгадок, причем шажок по дорожке, уже заканчивающейся. Здесь все пройдено. И когда этот ускоритель будет построен, то, видимо, окажется хоть и самым огромным в своем классе (циклических ускорителей), но последним: ведь дальше шагать по пути увеличения периметра «колец», в которых раскручиваются обреченные на удар частицы, некуда. Не технологично. И так на LHC будет работать целая огромная электростанция.
Будущее же за ускорителями линейными, да на встречных пучках. Здесь туннели совершенно прямые, но тоже длинные, и энергии ожидаются действительно феерические.
Правда, самый мощный из этих линейных ускорителей, сорокакилометровый электрон-позитронный коллайдер (задумка международная), существует пока только в проектах, толком не определено даже место, где строить. Но этот проект исследования микромира движется, несмотря на астрономическую сумму, необходимую для его осуществления (видимо, итоговые затраты превысят десять миллиардов долларов). Пару недель назад, например, выбрали-таки, после долгих согласований и оценок, собственно техническое решение для системы ускорения — решение определяющее. И будущее у этого сверхточного инструмента физика-экспериментатора однозначно есть. Причем, вожделенный Хигс-бозон, ставший некой ожидаемой вехой, скорее всего может быть обнаружен здесь, ибо энергии должно быть достаточно.
Впрочем, с таким же успехом этот самый Хигс-бозон имеет право и не появиться, поставив крест на господствующем сейчас представлении об устройстве материи и пространства. Ничего страшного, пусть его. Отрицательный результат — тоже результат, пусть и за десять миллиардов долларов. Нет Хигс-бозона — можно надеяться на обнаружение, с помощью того же ускорителя, новых измерений, в рамках модной теории суперструн. Да как бы там ни было, исследования на столь мощном приборе просто-таки должны пролить свет на темную материю, темную энергию (это те элементы, которые составляют добрых 95% массы Вселенной, но отчего-то не наблюдаются), а могут и рассказать о том, что стало с антивеществом (с ним явная ассиметрия выходит: оно должно было быть, но его тоже нет).
И вообще, вот если Черную Дыру, поглощающую Землю, в ускорителе таком создать вряд ли получится, по объективным физическим причинам, то пробить «дыру обычную» в соседнее измерение, чтобы из него к нам полезли монстры, куда более реально. И интересно. А это тоже большое дело, знаете ли — раздолье для новостных изданий.
28.08.2004
Теги: ускорители частиц
физика
|
Ваш отзыв автору
|
