В Европе допустили остановку Большого адронного коллайдера. Как это скажется на науке?
Европейская организация по ядерным исследованиям допустила, что работу Большого адронного коллайдера (БАК) могут затормозить. Об этом заявил глава комиссии организации по управлению энергией Серж Клоде. Разбираемся, зачем нужен коллайдер, почему его решили закрыть и как это повлияет на будущие исследования.
Зачем нужен Большой адронный коллайдер?
БАК — крупнейший в мире ускоритель частиц, расположенный в туннеле под Европейской физической лабораторией недалеко от Женевы. Его цель — расширить наше понимание Вселенной до новых пределов.
БАК представляет собой кольцо диаметром около 28 км, которое разгоняет протоны почти до скорости света, прежде чем столкнуть их лоб в лоб. Их легче всего получить из водорода, простейшего атома, в котором один электрон вращается вокруг одного протона.
Процесс начинается с баллона с газообразным водородом, который направляется через электрическое поле, чтобы убрать электроны, оставляя только протоны. Поскольку протоны заряжены положительно, они ускоряются в электрическом поле и изгибаются по окружности в поле магнитном.
Разогнать миллиарды протонов до скорости, близкой к скорости света, направить их по всему БАК, а затем столкнуть — дело деликатное. Балансирование выполняется с помощью высоковольтного оборудования и гигантских магнитов.
Коллайдер исследует мир в мельчайших масштабах. Все, что мы узнали до сих пор, сформулировано в Стандартной модели — теории, которая описывает Вселенную, состоящую из крошечных частиц. Сталкивая некоторые из них при высокой энергии, ученые способны совершить новые открытия.
Одна из главных тем исследования — темная материя — новый тип частиц, разбросанных по всей Вселенной. Они очень нестабильны и распадаются слишком быстро, чтобы их можно было увидеть напрямую. Таким образом, задача экспериментов — измерить, какие частицы действительно возникли в результате столкновения, и попытаться восстановить то, что произошло, в поисках свидетельств чего-то необычного.
Помимо темной материи, есть много других идей для проверки теорий: суперсимметрия, квантовые черные дыры и тяжелые нейтрино, все из которых можно реконструировать из столкновений на БАК.
Почему БАК решили остановить?
Изначально планировалось, что машина будет работать в течение 20 лет с несколькими остановками для модернизации и технического обслуживания.
Однако сейчас Европейский центр ядерных исследований разрабатывает планы по отключению ускорителей частиц в часы пик, включая Большой адронный коллайдер. Это произойдет в случае отключения электроэнергии в Европе.
Столь чрезвычайные меры начали обсуждаться после того, как в «Газпроме» заявили, что Россия прекратит поставки природного газа в Европу на неопределенный срок. В качестве мер подготовки к зиме крупные потребители энергии по всему континенту планируют сократить траты в период отопления. Некоторые европейские заводы — от сталелитейных печей до производителей удобрений — закрываются, поскольку стремительно растущие цены на электричество и газ лишили их возможности конкурировать на мировом рынке.
Центр ядерных исследований, расположенный в комплексе на границе Франции и Швейцарии, — один из крупнейших потребителей в часы пик. Он тратит около 200 мегаватт электроэнергии — всего в три раза меньше, чем близлежащая Женева. По словам главы комиссии организации по управлению энергией Сержа Клоде, центр пытается поддерживать работоспособность коллайдера и избежать внезапного отключения электричества, которое может вывести из строя машину стоимостью 4,4 млрд долларов.
Остановка БАК остановит и работу ученых?
Выключение устройства сэкономило бы 25% электроэнергии, но есть одна загвоздка: коллайдер опирается на сверхпроводящие магниты, охлажденные до -271℃, которые необходимы для искривления пучка частиц. Это требует значительного количества ресурсов, даже когда луч выключен. Разогрев магнитов может отсрочить эксперименты БАК на несколько недель. Об их полной заморозке речи пока не идет.
Коллайдер решают остановить не впервые. Так, в декабре 2018 года его закрыли после восьми лет работы, чтобы улучшить и обновить. Затем после более чем трехлетнего перерыва БАК вернулся к третьему этапу работы в 2022 году.
Третий этап планировали продлить до 2024 года, после чего ученые собирались провести еще одно запланированное отключение. Модернизация во время перерыва может сузить протонные пучки, увеличив количество одновременных столкновений. Ученые надеются, что значительные обновления подарят машине новое имя — «Большой адронный коллайдер высокой светимости».
Однако все эти планы могут претвориться в жизнь гораздо позднее. По словам Майка Ламонта, директора по ускорителям и технологиям, ухудшение отношений между Россией и Европой оказало значительное влияние на запланированные эксперименты, поскольку необходимые для них компоненты производили именно российские институты. Некоторые из них отсутствуют где-либо еще в Европе.
В рядах ученых центра ядерных исследований работает много россиян, причем уже довольно давно. На данный момент Соглашение о международном сотрудничестве с Россией не отменено. Это означает, что они продолжают вносить вклад в эксперименты, которые могут изменить мир.
━━━━━
Анастасия Дегтярева
