Недавно известный китайский ученый подтвердил идею строительства в КНР крупнейшего в мире "коллайдера частиц". В декабре прошлого года его команда опубликовала новые данные уникального технического проекта.
На снимке: Большой адронный коллайдер (БАК) Европейского совета по ядерным исследованиям (ЦЕРН) в окрестностях швейцарско-французской границы недалеко от Женевы, Швейцария: CERN, Wikimedia Commons
Ван Ифань, директор Института физики высоких энергий (IHEP) Китайской академии наук в Пекине, заявил, что в ближайшее время страна представит проект строительства "Кругового электрон-позитронного коллайдера" (англ. Circular Electron Positron Collider, CEPC) стоимостью около 36 миллиардов юаней (примерно 5 миллиардов американских долларов).
По его словам, Пекин может начать строительство CEPC уже в 2027 году. На завершение строительства уйдет примерно 10 лет. По оценке эксперта, установка сможет "массово" генерировать бозоны Хиггса или "частицы Бога", которые меньше атома и необходимы ученым в процессе постижения Вселенной. "Цель CEPC - построить фабрику Хиггса для массового производства бозонов Хиггса и обнаружения с их помощью новых физических процессов", - добавил он.
"В настоящее время окончательное решение о размещении CEPC еще не принято. Первоначально мы отобрали несколько площадок по всей стране, но окончательный выбор "победителя" требует всесторонней оценки. Идеальное место должно отвечать следующим условиям: во-первых, это геология - CEPC должен быть построен в цельной и прочной подземной породе. Во-вторых, необходимо учитывать особенности окружающей среды, принимая во внимание такие факторы, как транспортная инфраструктура, человеческая среда и образование детей. Следует отметить, что в будущем CEPC будет служить международной научно-исследовательской базой, и здесь должна быть подходящая интернациональная среда, чтобы таланты из разных стран и регионов охотно приезжали сюда на работу", — Ван Ифань.
Ванг продвигает эту идею с тех пор, как в 2012 году на Большом адронном коллайдере (БАК) Европейского совета по ядерным исследованиям (ЦЕРН) впервые был обнаружен бозон Хиггса. Тогда ученые впервые открыли бозон Хиггса - элементарную частицу, проявляющуюся примерно в одном из миллиарда столкновений на Большом адронном коллайдере.
После своего рождения бозон Хиггса "распадается" на другие частицы -пару b-кварков - которые можно обнаружить в детекторах частиц. Открытие бозона Хиггса доказало существование поля Хиггса, которое придает массу частицам, образующим все сущее в нашей Вселенной. Дальнейшие эксперименты в этой области расширят понимание массы и позволят более эффективно использовать технологии ускорителей и детекторов частиц, что косвенно приведет к достижениям в области здравоохранения и аэрокосмической промышленности.
"Публикация отчета о техническом проекте CEPC в декабре прошлого года показала, что у нас есть потенциал для создания самого сложного в мире ускорителя элементарных частиц", - сказал Ван в интервью Global Times 7 марта. По словам ученого, его команда уже выбрала три потенциальных места в Китае для строительства коллайдера частиц.
"Коллайдер частиц - важнейшее экспериментальное оборудование в современных исследованиях в области физики высоких энергий. Если ученые хотят понять устройство нашей Вселенной на микроскопическом уровне, то есть выяснить основной состав материи, из которой состоит наш мир, то именно коллайдеры частиц станут для них важнейшим инструментом проверки и измерения" — Global Times, Baijiahao.
Промышленное применение
Расходы Китайской Народной Республики на научные исследования выросли на 9,3 процента и достигли 221,2 миллиарда юаней (31,15 миллиарда долларов США) в прошлом году по сравнению с 2022 годом, сообщил 5 марта министр науки и техники Инь Хэцзюнь. В 2012 году этот показатель составлял всего 49,9 миллиарда юаней (7,03 миллиарда долларов США).
В основном научные исследования Китая сосредоточены на следующих областях: энергетика, биосфера, геосистемы и окружающая среда, материаловедение, физика элементарных частиц и ядерная физика, космос и астрономия, а также инженерные технологии.
В своей статье, опубликованной в августе прошлого года, генеральный секретарь Коммунистической партии Китая Си Цзиньпин отметил, что в последние годы Китай добился значительных успехов в различных областях, включая сверхпроводники на основе железа, квантовую информацию, стволовые клетки и нейробиологию. Однако по-прежнему медленно развивает свои полупроводниковые и авиадвигательные технологии.
Председатель Си подчеркнул, что Китай должен использовать подход "всей страны" и сосредоточиться на фундаментальных исследованиях, способных в конечном итоге привести к созданию приложений для индустриальных систем.
На фоне обвала рынка на $7 трлн Китай активно скупает золото, толкая цены к рекордным максимумам
"Жесткие дебаты"
В 1964 году британский физик Питер Хиггс в своих работах описал то, что позже было названо механизмом Хиггса. Согласно этому принципу, скалярное поле придает массу всем частицам. Он также предположил существование бозона Хиггса. В июле 2012 года ученые ЦЕРН объявили, что им удалось обнаружить сигнал, который, вероятно, принадлежит новой субатомной частице - бозону Хиггса. Его масса составила 125-126 миллиардов электрон-вольт (ГэВ). За это открытие Питер Хиггс и бельгийский физик Франсуа Энглерт в 2013 году получили Нобелевскую премию.
Ранее некоторые ученые предупреждали, что эксперименты с частицами на Большом адронном коллайдере могут привести к образованию черной дыры и гибели всего человечества. К счастью, их теория оказалась ошибочной, пишет американский обозреватель Джефф Пао в своей заметке для Asia Times.
В 2013 году специалисты ЦЕРН предложили построить более крупный коллайдер частиц под названием High-Luminosity LHC, который сможет производить не менее 15 миллионов бозонов Хиггса в год к 2029 году. Примерно в то же время китайские физики предложили построить в Китае протон-протонный суперколлайдер CEPC (англ. Super Proton Proton Collider, SppC). В ноябре 2018 года ученые КНР опубликовали отчет о концептуальном проекте, а в декабре 2023 года - доклад о техническом проекте.
Китайский физик и лауреат Нобелевской премии Ян Чен-Нин в 2016 году заявил, что не стоит тратить огромные средства на строительство коллайдера частиц, в результате которого мы либо ничего не добьемся, либо лишь поможем отдельным талантливым зарубежным ученым получить Нобелевскую премию. Он считает, что деньги нужно тратить на воспитание отечественных талантов.
Затраты в 5 миллиардов долларов на крупнейший в мире коллайдер частиц помогут ученым открыть новые горизонты в понимании фундаментальных законов нашей Вселенной "Заставить две крошечные частицы столкнуться - очень сложный процесс. Единственный способ сделать это - разогнать сотни миллионов частиц одновременно, чтобы всего две из них удачно столкнулись друг с другом в центре всего этого хаоса" — Global Times, Baijiahao.
В свою очередь, китайский и американский математик Яу Шинг-Тунг отметил, что проект CEPC поможет Китаю привлечь в страну свыше 10 000 иностранных ученых, в то время как общая стоимость проекта в 40 миллиардов юаней (5,63 миллиарда долларов США) является разумной, поскольку он будет реализован в течение 20 лет. По его словам, центр может быть построен в Циньхуандао или Шанхайгуане. В статье, опубликованной Университетом Цинхуа, говорится, что Яу, вероятно, планирует проверить свою математическую теорию на новом круговом электрон-позитронного коллайдере.