Авторизуйтесь с помощью одного из аккаунтов
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Узнавай важные новости первым

Чёрные дыры в Сибири и под Москвой? Зачем Россия запускает новые коллайдеры

Фото © Sean Gallup / Getty Images

Post cover

Учёные сталкивают частицы с античастицами и смотрят, что из этого получается. А получается мгновенная аннигиляция, то есть — взрыв. Физики такое любят.

И раз уж нас так непреодолимо тянет в этот тёмный лес, давайте сразу: во-первых, "коллайдеры", потому что частицы в них collide — "сталкиваются", а "адронные" (и уж никак не "андронные") — потому как сталкиваются адроны, это такие частицы. Хотя наши отечественные коллайдеры называют по-другому, например электрон-позитронными, чтобы обозначить, что, собственно, они там сталкивают. Потому что получается из этого столько всего, что ни в сказке сказать, ни в статье описать.

Сталкивают, стало быть, электроны и позитроны. Электроны ладно, знаем, по физике проходили. А позитроны — это те же электроны, только с положительным зарядом. Так тоже бывает. Но это уже вообще-то не совсем частица. Это АНТИчастица. То есть мы с вами имеем дело с антиматерией, и не в кино, а в реальной жизни. Да, кстати, насчёт создания в коллайдере бомбы на антиматерии и прочих апокалипсических сценариев:

Это полная чушь, антивещества в коллайдере для этого слишком мало, столько же античастиц встречается и в естественной среде вокруг нас с вами. Вот пока мы разговариваем, сквозь нас пролетели несколько частиц и античастиц

Владимир Кекелидзе, руководитель проекта коллайдера NICA

Какие в России коллайдеры

Итак, в России на сей момент работает более десятка ускорителей частиц. Три из них находятся в Новосибирске, это ВЭПП-4, ВЭПП-2000 и построенный (правда, не полностью) в 2015 году ВЭПП-5. ВЭПП означает "встречные электрон-позитронные пучки". Недавно эти пучки там встретились так удачно, что породили особо редкие частицы под названием пионы, или пи-мезоны. Семь штук. Каждый состоит из кварка и, как бы помягче сказать, антикварка. И учёным очень любопытно, как же именно возникает это необычное сочетание. А покопаться в этом до сих пор не удавалось просто потому, что не получалось сделать такой мощный выстрел частицами.

Пока это очень небольшой вклад в науку и понимание общей картины мира, но, с другой стороны, показывает наши возможности

Евгений Солодов, главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН

А в подмосковной Дубне вот-вот достроят ещё один коллайдер, причём обещают, что кое в чём он превзойдёт по своим возможностям сам БАК — Большой адронный. Называется он NICA, расшифровывается так: Nuclotron-based Ion Collider fAcility. В переводе это означает, что в нём будут ударяться друг в друга ионы, а разгонять их будут в установке "Нуклотрон" — это ускоритель в виде 250-метрового кольца. Так что это будет коллайдер тяжёлых ионов. Сразу возникает ещё один вопрос чайника: для чего нам столько коллайдеров, хороших и разных?

Коллайдер — это инструмент. А инструментов должно быть много, у каждого своя задача. Задача нашего коллайдера — изучение плотной ядерной материи в таких экстремальных условиях, в которых она бывает разве что в ядрах нейтронных звёзд

Владимир Кекелидзе, руководитель проекта коллайдера NICA

Как это работает

Специальная пушка — инжектор — выстреливает пучками частиц. В Дубне, между прочим, стрелять будут золотом, но не ради пафоса, а потому, что ядра у него роскошные, в них очень много протонов и нейтронов — всего 197 штук (не поймите неправильно, "штука" не физическое понятие, просто так удобнее объяснять). Поскольку и те и другие входят в состав атомных ядер, для простоты им придумали общее название — нуклоны. Отсюда и слово "нуклотрон". Так вот, эти самые нуклоны попадают в 250-метровый бублик, потом во второй такой же, а далее — с двух сторон навстречу друг другу залетают в тоннель собственно коллайдера (503 метра). И всё это — за СЕКУНДУ! И в течение этой секунды частицы успевают разогнаться почти до скорости света. А в итоге место встречи — детектор, где происходят удивительные события. Но вот мини чёрных дыр опасаться не стоит: учёные уже устали объяснять, что никого никуда не засосёт.

Это выдумки необразованных журналистов. Они возникли из-за каких-то теоретических инсинуаций. Если бы что-то такое было, оно бы давно случилось

Евгений Солодов, главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН

Схема работы коллайдера NICA, строящегося в Дубне. Фото © NICA

Так, значит, бомбы не будет, чёрной дыры не будет. А что будет? Примерно то, что было во Вселенной вскоре после Большого взрыва. Чтоб вы знали, из-за вопроса о том, как всё случилось тогда, в самом начале, к прогрессивному человечеству по ночам сон не идёт. И ещё: частицы, которые мчатся там, внутри, — те самые, из которых состоит всё, включая нас с вами. Только вот как у них там всё устроено, пока что не очень понятно.

Первый сверхпроводящий синхротрон с тяжёлыми ионами. Фото © NICA

Ядерные силы — самые мощные из освоенных человечеством, но это лишь малая часть взаимодействий, которые держат кварки внутри нуклонов. И что за могучие силы их там держат — это ещё не до конца разгаданная загадка

Владимир Кекелидзе, руководитель проекта коллайдера NICA

Электрон-позитронный коллайдер ВЭПП-2000 в Новосибирске. Фото © Официальный сайт "ВЭПП-2000"

Так что главная цель всех этих встреч и столкновений — разобраться, что происходит в странном мире элементарных частиц и, возможно, похоронить господствующую стандартную модель в физике. Спокойно, сейчас разберёмся.

Что за модель и почему она не такая уж и стандартная

Кадр видео YouTube / NICA Project

Насколько понятно физикам на сегодняшний день, всё, что происходит во Вселенной, происходит под властью четырёх сил.

  • Гравитация, то есть притяжение. Благодаря ей мы, как часы, кружимся вокруг Солнца, Луна вокруг нас и вообще ручка падает вниз.
  • Электромагнитное взаимодействие. Оно работает в нашем компьютере, в лампочке над головой, то есть в современном мире это наше всё. Без него блэкаут, в смысле — тушите свет.
  • Слабое ядерное взаимодействие. Имеется на атомных электростанциях, поскольку там происходит радиоактивный распад атомов. А ещё из-за него прогревается земное ядро и извергаются вулканы.
  • Сильное ядерное взаимодействие, которое удерживает электроны вокруг протонов, а значит, сохраняет всё вокруг в целости и сохранности и перестаёт командовать парадом только при ядерных реакциях.

И все они, конечно, прекрасны, но как-то уж очень разные, и это крайне озадачивало. Хотелось найти для них какой-то единый… первоисточник, что ли, под началом которого всё взаимодействует четырьмя способами. То есть чтобы можно было сказать, что всё это — проявления одного и того же. Так вот попытка добраться до такого объяснения и есть "теория всего"! Пока что эта крепость не поддаётся. Но есть версия насчёт того, что объединяет хотя бы три из четырёх сил. Её и назвали стандартной моделью. По ней эти три дела делают разнообразные элементарные частицы. Например, нейтрино отвечают за слабое взаимодействие, электроны и их дальние родственники мюоны и тау-лептоны — за слабое и электромагнитное, а кварки ещё и за сильное, то есть за все три сразу. Но вот с гравитацией получается незадача. Да и тёмную материю вместе с тёмной энергией стандартная модель объять не может. Поэтому физики давно хотят от неё избавиться. Так что букет пионов как раз вовремя.

Выбор редакции

Loading...