Найти в Дзене
Ученая Степень

Векторный бозон

Долгожданное открытие трех промежуточных векторных бозонов, состоявшееся в 1983 г. в Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН), усилило стремление физиков во всем мире лучше понять природу объединения электромагнитного и слабого взаимодействий. Экспериментальное доказательство существования частиц W+ , W- и Z/0 подтвердило одно из важнейших предсказаний теории электро-слабых взаимодействий, в которой слабые и электромагнитные взаимодействия рассматриваются как два различных проявления единого фундаментального взаимодействия. Успешное применение этой теории позволяет надеяться, что предсказания многих физиков о взаимодействии частиц при еще больших энергиях также могут оказаться справедливыми. Доверие к теории электро-слабых взаимодействий настолько возросло, что даже большой риск потратить напрасно время, усилия и деньги считается оправданным, когда речь идет о ее дальнейшей проверке. В последующие 10—15 лет существенная часть ресурсов ведущих физических лабораторий будет на
https://cdn.pixabay.com/photo/2018/06/21/12/47/wave-3488466_960_720.jpg
https://cdn.pixabay.com/photo/2018/06/21/12/47/wave-3488466_960_720.jpg

Долгожданное открытие трех промежуточных векторных бозонов, состоявшееся в 1983 г. в Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН), усилило стремление физиков во всем мире лучше понять природу объединения электромагнитного и слабого взаимодействий. Экспериментальное доказательство существования частиц W+ , W- и Z/0 подтвердило одно из важнейших предсказаний теории электро-слабых взаимодействий, в которой слабые и электромагнитные взаимодействия рассматриваются как два различных проявления единого фундаментального взаимодействия.

Успешное применение этой теории позволяет надеяться, что предсказания многих физиков о взаимодействии частиц при еще больших энергиях также могут оказаться справедливыми. Доверие к теории электро-слабых взаимодействий настолько возросло, что даже большой риск потратить напрасно время, усилия и деньги считается оправданным, когда речь идет о ее дальнейшей проверке. В последующие 10—15 лет существенная часть ресурсов ведущих физических лабораторий будет направлена на изучение и проверку предсказаний этой теории.

Лаборатории попытаются, и это не случайно, перехватить лидерство, принадлежащее сейчас ЦЕРНу. Результаты, полученные в ЦЕРНе, подтолкнули физиков США к началу серьезной работы над проектом установки, названной Desertron (от англ. desert — пустыня; такое название появилось в связи с одним из вариантов предполагаемого местонахождения ускорителя). Более официально Desertron называют Superconducting Super Collider (сверх проводниковым супер коллайдером). В этом ускорителе два пучка протонов будут разгоняться в противоположных направлениях по окружности, длина которой, возможно, будет около 100 км.

В каждом пучке протоны перед столкновениями достигнут энергии примерно 10 ТэВ (10 триллионов электронвольт). Таким образом, будет высвобождаться энергия порядка 20 ТэВ. Энергия, которая может пойти в чистом виде на рождение новых частиц, должна составлять примерно 1 ТэВ, или, грубо говоря, в 40 раз больше, чем это возможно на существующей установке в ЦЕРНе. Многие физики верят, что при таких энергиях могут появиться новые частицы, называемые бозонами Хиггса, существование которых вытекает из самой структуры слабых взаимодействий.

Регистрация частиц Хиггса стала бы открытием первостепенной важности. Вероятность того, что их можно найти с помощью установки Desertron, сплотила американскую физическую общественность вокруг этого проекта. В июне 1983 г. подкомиссия Консультативной комиссии по физике высоких энергий (НЕРАР) при министерстве энергетики США пришла к выводу о необходимости сконцентрировать денежные средства и привлечь наиболее талантливых ученых для разработки проекта Desertron; десятью голосами против семи было решено прекратить сооружение уже наполовину законченного ускорителя на встречных протонных пучках (Colliding Beam Accelerator) в Брукхейвенской национальной лаборатории.

Вскоре после голосования члены НЕРАР единодушно согласились отдать предпочтение проекту Desertron. В октябре 1983 г. министерство энергетики США перераспределило 18 млн. долл., предназначавшиеся для сооружения Брукхейвенского ускорителя, на технико-экономическое обоснование ускорителя на ультравысокие энергии. Стоимость исследований и разработок в последующие 3—4 года оценивается в 150—200 млн. долл. Вся установка будет стоить, по крайней мере 2 млрд. долл., а разработка проекта и само строительство займут, вероятно, 10—12 лет.

Тем не менее многие ученые уверены, что на установке Desertron можно будет достичь энергий, имеющих очень большое значение для физики, независимо от того, будут ли обнаружены частицы Хиггса или нет. Для выполнения этой научной программы необходимо привлечь наиболее талантливых молодых физиков. Возможности обсуждать проект Desertron мы обязаны прогрессу в области технологии изготовления надежных сверхпроводящих магнитов. Такие магниты могут сформировать мощные магнитные поля для удержания пучка частиц на орбите и управления им.

Сверхпроводящие магниты дешевле в эксплуатации, чем обычные, так как сверхпроводники не оказывают сопротивления электрическому току. Сверхпроводящие магниты должны были быть установлены на брукхейвенском ускорителе. Однако трудности, с которыми столкнулись в Брукхейвене при их создании, привели к задержке со строительством и в конечном итоге к ликвидации проекта.

Сейчас проблемы с магнитами решены. По сообщению директора Брукхейвенской национальной лаборатории Н. Самиоса, Desertron может стать увеличенным в 50 раз вариантом брукхейвенского ускорителя. Сверхпроводящие магниты уже смонтированы на установке Tevatron I, главном ускорителе Национальной ускорительной лаборатории им. Э. Ферми (Fermilab).