О создании Большого адронного коллайдера (БАК) ученые задумались еще в 1984 году. В 1995-м был принят проект Европейского центра ядерных исследований и начато строительство в 15 километрах от Женевы в Швейцарии. Перед запуском БАК в 2008 году в мире было много слухов о том, что эта штука приведет к концу света. Попытались разобраться, что собой представляет устройство, зачем оно нужно человечеству и действительно ли может привести к гибели планеты.
Что такое Большой адронный коллайдер?
Если по-научному – ускоритель заряженных элементарных частиц (протонов, нейтронов и электронов) с помощью воздействия на них электромагнитных полей практически до скорости света. С обывательской же точки зрения, это огромный туннель в форме кольца длиной около 100 и диметром больше 25 километров, который находится под землей примерно на глубине 100 метров.
В этом туннеле физики из разных стран мира разгоняют элементарные частицы, сталкивают их между собой (отсюда и название коллайдер, так как с английского collide – сталкиваться) и смотрят, что из этого получится. Подобные процессы происходят и в природе, однако в обычных условиях у ученых нет возможности их досконально исследовать и обнаружить какие-либо новые свойства протонов, нейтронов и электронов. Поэтому, чтобы можно было зафиксировать результаты столкновения частиц, БАК оборудован четырьмя гигантскими детекторами и кучей вспомогательных, собирающих всю необходимую информацию
Зачем нам нужен Большой адронный коллайдер?
Локально, как мы уже говорили, БАК необходим для изучения свойств элементарных частиц. Однако более глобально речь идет об исследовании происхождения и строения самой Вселенной. Сейчас ученые разработали ее теоретическую модель, объединяющую три фундаментальных взаимодействия из четырех существующих и названную Стандартной моделью. Однако она пока не может считаться всеобъемлющей теорией строения мира, поскольку неисследованной остается область квантовой гравитации, описывающая гравитационное взаимодействие. Коллайдер предоставляет ученым возможность проникать в глубины материи и либо подтверждать старые гипотезы, либо создавать новые пространственно-временные теории, которые помогут проникнуть в тайну времени.
Но есть и более приземленные цели: возможность получения в перспективе доступа к дешевым энергоресурсам, которые можно будет извлекать в буквальном смысле из воздуха.
Опасен ли Большой адронный коллайдер для человечества?
С момент запуска чуть ли не постоянно шли разговоры, что в случае, если БАК взорвется, микроскопические черные дыры, появляющиеся после столкновения протонов, образуют одну огромную черную дыру, которая засосет Землю – и человечеству придет конец. Такие опасения понятны, ведь подобные эксперименты на нашей планете никогда еще не проводились. Но, как вы помните, процессы, которые воспроизводятся в коллайдере, спокойно происходят и в природе, при этом в еще больших масштабах, и никаких черных дыр в результате не появляется. Также важно помнить, что по теории относительности Эйнштейна маленькие черные дыры не могут возникнуть в коллайдере, так как частицы там моментально распадаются (сталкиваются-то они со скоростью света).
Еще один страх – появление страпельки, части материи, которая состоит из странных кварков. Предполагается, что если такие частицы попадут в обычную материю, то случится цепная реакция, которая превратит Землю в комок странной материи, где не может быть жизни. Только проблема в том, что странная материя до сих пор толком не изучена и никто не может с уверенностью сказать, как она себе поведет (собственно, за свою непредсказуемость она так и называется). При этом различные исследования доказали, что в БАК не могут возникнуть страпельки.
Сегодня большинство физиков, имеющих представление и работающих с БАК, уверяют, что коллайдер не представляет опасности для человечества. За 13 лет функционирования никаких проблемных ситуация не возникало.
Чего уже достигли с Большим адронным коллайдером?
Самое главное – открытие в 2012 году частицы бозон Хиггса, которой связываются между собой протоны, нейтроны и электроны. Более углубленное изучение этой частицы даст возможность создавать уникальные решения в будущем. К примеру, новые системы связи, вроде квантового интернета с нулевым пингом, способным работать даже на других планетах. Или крутой суперкомпьютер, который поможет в создании эффективного медицинского препарата, способного исцелить от рака. Безусловно, это огромный прорыв.
Еще одно важное направление, которое тут активно развивают, – поиск антиматерии, вещества, возникшего после Большого взрыва, но вскоре исчезнувшего. Потенциально антиматерия может стать неисчерпаемым источником энергии для человечества. Если допустить, что двигатель, основанный на взаимодействии (точнее, противодействии) материи и антиматерии, поместить в космический корабль, то буквально нескольких миллиграммов вещества хватит для полета как минимум на край Солнечной системы и возвращения на Землю.
Правда, все это – далекая перспектива. Хотя в 2010 году физикам удалось приблизиться к получению антиматерии и даже удержать ее определенное количество на протяжении 0,2 секунды. Для полноценных исследований нужен более мощный коллайдер.
Что с Большим адронным коллайдером будет дальше?
В 2018 году, после того как БАК отработал на первоначальных настройках, его остановили и повысили светимость, чтобы увеличить производительность. Эти манипуляции должны помочь обнаруживать больше эпизодов появление новых частиц. По планам в подобном состоянии коллайдер отработает до 2040 года. За это время ученые смогут собрать максимальный объем данных по бозону Хиггса.
Дальше запланировано строительство нового циклического коллайдера – Future Circular Collider, возводить который начнут не раньше 2038 года. Эта установка будет отличаться увеличенной энергией – с 14 тераэлектронвольт до 100. По задумке ученых, это поможет отыскать новые частицы или элементы, а также расширит или заменит Стандартную модель физики элементарных частиц.
| Вадим БАННЫЙ, фото из открытых интернет-источников.
ПЕРЕПЕЧАТКА ДАННОГО МАТЕРИАЛА (ПОЛНОСТЬЮ ИЛИ ЧАСТИЧНО) ИЛИ ИНОЕ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗАПРЕЩЕНЫ
Читайте также:
На первом вскрытии был 16-летний мальчик. Что миф, а что правда в работе судмедэксперта
Когда "брать себя в руки" недостаточно. Как понять, что у тебя депрессия и что делать?
5 планет Солнечной системы, на которые в теории могло бы перебраться человечество
- размещаются материалы рекламно-информационного характера.