Что это такое
Большой адронный коллайдер (БАК) — самый мощный в мире ускоритель заряженных частиц. Он построен в ЦЕРН (Европейская организация ядерных исследований) при участии более 10 000 ученых из 100 стран. Длина главного кольца — 27 километров, оно расположено на глубине около 100 метров на границе Швейцарии и Франции. Внутри коллайдера протоны разгоняются до скорости, близкой к скорости света, и сталкиваются, позволяя ученым изучать фундаментальные законы Вселенной.
Бозон Хиггса: главное открытие БАК
В 2012 году на БАК был обнаружен бозон Хиггса — частица, которая подтверждает механизм, объясняющий, почему у элементарных частиц есть масса. Это открытие стало важнейшим в физике за последние десятилетия. За него в 2013 году присудили Нобелевскую премию Питеру Хиггсу и Франсуа Энглеру, которые предсказали существование этой частицы еще в 1960-х.
Изучение свойств бозона Хиггса может в будущем привести к новым технологиям — например, квантовым компьютерам или системам связи нового поколения. Но до практического применения еще далеко: сейчас это фундаментальная наука, а не инженерия.
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 ученым лишь след из хлебных крошек.
В 2010 году ученым из ЦЕРН удалось удержать антиводород в магнитной ловушке в течение 0,17 секунды. Это был рекорд на тот момент. С тех пор время удержания удалось увеличить до нескольких минут.
Однако важно понимать: антивещество — не источник энергии в том смысле, в каком мы говорим о солнце или атомном реакторе. Чтобы получить антивещество, нужно потратить гораздо больше энергии, чем можно извлечь при его аннигиляции. Поэтому говорить об «антиматерии как топливе будущего» пока рано — это чистая физика, а не энергетика.
БАК очень интересовал армию США, но никто не знает – почему
Этот вопрос действительно вызывает много слухов. Частично интерес Минобороны США к БАК объясняется просто: американские ученые активно участвуют в исследованиях ЦЕРН. Национальный научный фонд США, Министерство энергетики и крупные лаборатории вроде Фермилаб сотрудничают с ЦЕРН на протяжении десятилетий.
DARPA (Управление перспективных исследовательских проектов Минобороны США) финансирует множество научных проектов по всему миру, включая те, что связаны с физикой высоких энергий. Это обычная практика для военных ведомств: они поддерживают фундаментальную науку, которая может привести к новым технологиям — в том числе и к военным применениям.
Однако никаких подтвержденных данных о том, что DARPA напрямую заказывало разработку военных систем на базе БАК, нет. Это стандартная работа военных научных фондов, а не заговор.
Рядом построят новый
БАК продолжит работу как минимум до 2040 года. Сейчас идет модернизация коллайдера до версии High-Luminosity LHC, которая увеличит количество столкновений частиц и позволит собирать больше данных.
Параллельно ЦЕРН разрабатывает проект нового ускорителя — Future Circular Collider (FCC). Его длина — около 100 километров, а энергия столкновений должна достичь 100 ТэВ (против 14 ТэВ у БАК). Это позволит изучать частицы и явления, недоступные современным ускорителям.
Строительство FCC оценивается примерно в 23 млрд долларов. Однако окончательное решение о его строительстве пока не принято. Если проект одобрят, новый коллайдер построят в новом туннеле рядом с существующим, а не «на месте» БАК.
Безопасно ли это
Страхи о том, что коллайдер может создать черную дыру и уничтожить Землю, возникают регулярно. В 2008 году двое американцев даже подавали иск в суд с требованием остановить запуск БАК. Суд иск отклонил.
Физики уверены: энергии БАК недостаточно для образования стабильных черных дыр. Космические лучи с гораздо большей энергией постоянно бомбардируют Землю, и ничего катастрофического не происходит — это лучший природный эксперимент, подтверждающий безопасность ускорителей.