Почему миру не нужен новый коллайдер

ФРАНКФУРТ – Между Женевским озером и швейцарским горным массивом Юра, на глубине более 100 метров пролегает кольцевой тоннель длиной 27 километров. Внутри тоннеля расположены сверхпроводящие магниты, которые ускоряют протоны почти до скорости света. В четырёх точках тоннеля протоны заставляют сталкиваться. Специалисты по физике элементарных частиц наблюдают за этими столкновениями, пытаясь узнать, из чего сделана материя и что её удерживает вместе

На сборке Большого адронного коллайдера. ЦЕРН, Женева, Швейцария
Фото: Depositphotos.com/exinocactus
На сборке Большого адронного коллайдера. ЦЕРН, Женева, Швейцария

Большой адронный коллайдер (БАК), которым управляет Европейская организация по ядерным исследованиям (ЦЕРН), является крупнейшим из когда-либо построенных коллайдеров частиц. Когда его запустили в 2008, на него возлагались большие надежды. Одни предсказывали, что он позволит обнаружить частицы «тёмной материи», которая, по мнению астрофизиков, составляет 85% всей материи во вселенной. Другие ожидали, что БАК предоставит свидетельства новых случаев естественной симметрии или новых измерений пространства или же поможет объяснить «тёмную энергию» (которая, как предполагается, является причиной наблюдаемого ускоренного расширения вселенной).

Ничего подобного не произошло. БАК действительно позволил открыть одну новую элементарную частицу – бозон Хиггса. Это была последняя недостающая частица, которая была предсказана (в 1960-е) Стандартной моделью физики элементарных частиц. Однако это открытие случилось в 2012, и с тех пор не было обнаружено ни одной новой частицы. Позволит ли строительство нового, более крупного коллайдера что-либо изменить?

Защитники идеи нового коллайдера утверждают, что более крупный коллайдер позволит точнее измерить свойства уже известных частиц. Кроме того, на нём можно будет достичь немного более высоких энергий столкновения, чем на БАК, поэтому он способен принести новые открытия. Между тем у физиков сейчас нет никаких оснований полагать, что более крупный коллайдер сможет засвидетельствовать что-либо такое, чего уже нет в Стандартной модели. Для открытия любых новых частиц может потребоваться энергия, превосходящая количество энергии, которую способен произвести очередной коллайдер, в миллиард раз.

Кроме того, ускорители частиц очень дорого стоят. Коллайдеры (линейные и кольцевые), проекты которых предлагают физики в Китае, Японии и ЦЕРНе, будут стоить около $10-20 млрд каждый, а чтобы их построить, потребуется 20-30 лет. Хотя определённый прогресс в технологиях помог бы снизить затраты, этот прогресс ещё предстоит достигнуть.

Конечно, высокие затраты могут быть оправданы, если существуют высокие шансы, что подобные инвестиции принесут большую пользу обществу. Ранее исследования в области фундаментальной физики, несомненно, приносили человечеству огромную пользу. За минувший век благодаря прорывным исследованиям удалось разработать все современные электронные устройства (транзисторы, микрочипы, лазеры, светодиоды, цифровые фотокамеры, а вскоре, возможно, и квантовые компьютеры), а также методы получения изображений в медицине (рентген, ультразвук, спектроскопия, магнитный резонанс, позитронно-эмиссионная томография, электронные туннельные микроскопы).

Однако нет никаких причин думать, что более крупный коллайдер себя оправдает. Проблема не в том, что у физиков больше не осталось дел в области фундаментальных исследований. Их самые надёжные теории по-прежнему наталкиваются на нерешённые проблемы, а дальнейший прогресс может привести к новым открытиям, особенно в квантовой теории (а это основа современных компьютерных технологий). Проблема в другом – в их подходах.

Физика изменилась, а методы физиков, которые исследуют элементарные частицы, нет: они по-прежнему надеются на случайные открытия. Такой подход работает, когда исследовательские эксперименты разнообразны и многочисленны. Однако когда новые эксперименты стоят миллиарды долларов и требуют десятилетий подготовки, как это происходит сейчас, нам следует строже распределять наши инвестиции. В противном случае бюджеты могут быстро истощиться из-за дорогостоящих экспериментов, которые приносят нулевые результаты, в частности, позволяют совершать наблюдения, подтверждающие существующие теории, а не поддерживающие новые гипотезы.

Именно это происходит уже 40 лет. БАК подтвердил один надёжный прогноз – существование бозона Хиггса. И всё. Что же касается явлений, которые в Стандартной модели не предсказаны, БАК оказывается всего лишь новейшим примером из длинной серии экспериментов в области физики частиц (включая все предыдущие эксперименты, проводившиеся с момента завершения создания Стандартной модели в 1970-х), которые принесли нулевой результат. Эти попытки не просто не принесли доказательств единых сил или новых симметрий и частиц, они научили физиков изобретать частицы, которые намного труднее измерить.

Да, нулевые результаты – это тоже результаты. Они позволяют исключать гипотезы. Но если вам надо разработать новую теорию, такие результаты не очень полезны. Нулевой результат указывает на тупик, и таких тупиков может быть огромное количество. Для достижения прогресса в понимании оснований физики нам нужны результаты, которые укажут путь вперёд. Более крупный коллайдер таких результатов не даст.

Есть такие области исследований, которые сегодня могут с большей вероятностью дать реальные результаты, причём с меньшими затратами, например, астрофизические исследования тёмной материи и эксперименты с квантованием гравитации. Это те области, на которых физики должны сосредоточиться прямо сейчас.

Если технологический прогресс сделает коллайдеры более доступными по цене или же какие-либо другие эксперименты дадут основания полагать, что более крупный коллайдер покажет физикам новые частицы, тогда, может быть, появится смысл в его строительстве. Однако это может произойти через 20, 50 или 100 лет. А до тех пор мы должны инвестировать в более многообещающие исследования.

Сабина Хоссенфельдер – научный сотрудники Франкфуртского института передовых исследований, автор книги «Затерянные в математике: Как красота вводит физику в заблуждение»

© Project Syndicate 1995-2019 

: Если вы обнаружили ошибку или опечатку, выделите фрагмент текста с ошибкой и нажмите CTRL+Enter
10747 просмотров
Поделиться этой публикацией в соцсетях:
Об авторе:
Загрузка...
26 февраля родились
Дмитрий Жеребятьев
финансист, экс-председатель правления СК «Коммеск-Омир»
Самые Интересные

Орфографическая ошибка в тексте:

Отмена Отправить