ЦЕРН построит новый адронный коллайдер за $26 млрд. Зачем?

На прошлой неделе Европейская организация по ядерным исследованиям (ЦЕРН) опубликовала свой план  по созданию нового грандиозного проекта. Это наследник нынешнего Большого адронного коллайдера. Стоимость - 20 млрд фунтов стерлингов (порядка $26 млрд). Рабочее название - Будущий Циклический Коллайдер (БЦК).

BBC разобралась с целью и деталями проекта и собрала комментарии. LIGA.net публикует перевод-резюме оригинальной статьи.

Что, когда, зачем

Центр исследования физики элементарных частиц в Женеве предлагает создать ускоритель, который почти в 4 раза длиннее и в 10 раз мощнее существующего Большого адронного коллайдера (БАК). Цель БЦК — обнаружить новые субатомные частицы до 2050 года.

Критики утверждают, что деньги, которые уйдут на строительство и исследования, лучше пустить на решение более актуальных научных проблем. К примеру, на борьбу с глобальным потеплением.

Но генеральный директор ЦЕРНа, профессор Фабиола Джианотти, описывает идею как "замечательное достижение".

Профессор Джон Баттерворс из Лондонского университета разрабатывает стратегию нового коллайдера: "Эта программа крайне амбициозна, впечатляюща и будет моим планом А".

Под ЦЕРНом прокопают новый тоннель и установят кольцо, в котором в первой фазе исследований будут сталкивать электроны с их античастицами - позитронами. Во второй фазе протоны будут сталкивать с электронами.

Первая и вторая фазы заложат основу для финальной стадии - сталкивания протонов, массой почти в 10 раз больше, чем возможно в БАК.

Новые открытия

Физики надеются, что подобные столкновения на беспрецедентно высоких энергиях откроют новые реалии субатомных частиц, которые составляют основу Вселенной. Современная теория субатомных частиц, которую называют Стандартной моделью, стала одним из величайших достижений XX века.

Она почти полностью объясняет поведение материи и энергии через взаимодействия групп из 17 частиц. Последняя из них, бозон Хиггса, была открыта в Большом адронном коллайдере в 2012 году.

Тем не менее, наблюдения астрономов утверждают, что стандартная модель не может объяснить все взаимодействия во Вселенной. Галактики вращаются быстрее, чем должны были бы, а расширение Вселенной ускоряется, а не замедляется. Кроме того, стандартная модель не может объяснить гравитацию.

Это значит, что должны существовать более глубокие процессы, в которых участвуют субатомные частицы. Их обнаружение даст физикам больше информации для создания теории всего - единственной теории, которая объяснит все силы природы и объединит два столпа современной физики: общую теорию относительности и квантовую механику.

Когда физики впервые выразили идею строительства БАК, они знали, что если стандартная модель верна, то они смогут обнаружить бозон Хиггса. Но они также надеялись, что смогут обнаружить частицы вне стандартной модели. Этого не случилось.

Аппетиты физиков

Сложность идеи ЦЕРНа в строительстве БЦК в том, что никто не знает, какие энергии потребуются, чтобы столкнуть большие адроны для обнаружения загадочных суперчастиц, в которых кроется разгадка существования и взаимодействия частиц.

ЦЕРН надеется, что постепенные исследования со столкновением сначала электронов и позитронов, а затем электронов и протонов позволят физикам найти колебания, созданные суперчастицами. Это, в свою очередь, позволит определить уровень энергий, которые потребуются для обнаружения суперчастиц.

Возможно, из-за слишком сильного освещения исследований в СМИ власти и налогоплательщики ожидали, что с помощью БАК уже обнаружили новые частицы, выходящие за пределы стандартной модели. И запрос на создание большего ускорителя может создать впечатление, что желания физиков в перспективе так же безграничны, как и сама Вселенная.

Элементарные частицы или глобальное потепление?

Действующий Главный научный советник Великобритании, профессор Дэвид Кинг, порекомендовал властям Великобритании и Европейской комиссии детально рассмотреть целесообразность запросов по финансированию проекта.

Он считает, что увеличение бюджета исследований физики элементарных частиц нужно приостановить, даже в том случае, если новое устройство за 20 млрд фунтов стерлингов обнаружит новые частицы.

"Мы должны прочертить границу. В противном случае, все закончится созданием коллайдера вокруг экватора. Но и в случае его запуска мы, скорее всего, получим запрос на создание коллайдера до Луны и обратно", - говорит Кинг. По его мнению, в физике всегда будут существовать вопросы, которые требуют все больших и больших коллайдеров. Вопрос в том, насколько расширение области знаний будет выгодно для человечества.

Профессор Кинг считает, что власти должны финансировать деньги в более важные и приоритетные проекты.

По мнению профессора, высшим приоритетом в современных исследованиях должно быть противодействие глобальному потеплению.

Тем не менее, технологический директор ЦЕРНа, доктор Фредерик Бордри, не считает 20 млрд фунтов стерлингов слишком высокой ценой за передовой научный проект такого уровня. Тем более, что его стоимость будет распределена между несколькими международными партнерами на срок более 20 лет.

Статья переведена при поддержке партнера - онлайн-школы английского языка EnglishDom