Rambler's Top100
Портал | Содержание | О нас | Пишите | Новости | Книжная лавка | Голосование | Топ-лист | Регистрация | Дискуссия
Лучшие молодые
ученые России

Авторские научные обозрения в "Русском переплете"
"Физические явления на небесах" | "Неизбежность странного микромира" | "Биология и жизнь" | "Terra & Comp" | Научно-популярное ревю | Теорфизика для малышей
Семинары - Конференции - Симпозиумы - Конкурсы

TERRA & Comp
С 07 августа 2003 года обозрение ведет Александр Семенов
До 10.07.2002 вел Кирилл Крылов

НАУКА

Новости

Научный форум

Научно-популярный журнал Урания в русском переплете

Космические новости

Энциклопедия космонавтика

Энциклопедия "Естествознание"

Журнальный зал

Физматлит

News of Russian Science and Technology

Научные семинары

Почему молчит Вселенная?

Парниковая катастрофа

Кто перым провел клонирование?

Хронология и парахронология

История и астрономия

Альмагест

Наука и культура

 Журналы в сети:

Nature

Успехи физических наук

New Scientist

ScienceDaily

Discovery

ОБРАЗОВАНИЕ

Открытое письмо министру образования

Антиреформа

Соросовский образовательный журнал

Биология

Науки о Земле

Математика и Механика

Технология

Физика

Химия

Русская литература

Научная лаборатория школьников

КОНКУРСЫ

Лучшие молодые
ученые России

Для молодых биологов

БИБЛИОТЕКИ

Библиотека Хроноса

Научпоп

РАДИО

Читают и поют авторы РП

ОТДЫХ

Музеи

Игры

Песни русского застолья

Народное

Смешное

О НАС

Редколлегия

Авторам

О журнале

Как читать журнал

Пишут о нас

Тираж

РЕСУРСЫ

Поиск

Проекты

Посещаемость

Журналы

Русские писатели и поэты

Избранное

Библиотеки

Фотоархив

ИНТЕРНЕТ

Топ-лист "Русского переплета"

Баннерная сеть

Наши баннеры

НОВОСТИ

Все

Новости русской культуры

Новости науки

Космические новости

Афиша

The best of Russian Science and Technology


"Русский переплет" зарегистрирован как СМИ. Свидетельство о регистрации в Министерстве печати РФ: Эл. #77-4362 от
5 февраля 2001 года. При полном или частичном использовании
материалов ссылка на www.pereplet.ru обязательна.

Тип запроса: "И" "Или"

05.09.2018
20:31

Древнее глобальное потепление принесло дожди и наводнения

    Смоделировав климат времен глобального потепления, произошедшего 55 миллионов лет назад, климатологи выяснили, что оно сопровождалось обильными и частыми . . .

05.09.2018
20:20

Ученые: миры системы Trappist-1 каменисты и богаты водой

    Семь планет, вращающиеся вокруг ультрахолодного карлика Trappist-1, в основном каменистые, а на некоторых из них воды может быть больше, чем на Земле. Новое . . .

05.09.2018
20:13

Обнаружен пятый тип распада бозона Хиггса на другие элементарные частицы

    Исследователи из Принстонского университета объявили о том, что им удалось отследить пятый, самый очевидный и распространенный путь, которым бозона Хиггса . . .

05.09.2018
20:08

Ученые ТГУ и CNRS раскрыли тайну кислорода и озона

    Доцент физического факультета Томского государственного университета Роман Кочанов и научный руководитель лаборатории КВАМЕР ТГУ, профессор Владимир Тютерев в . . .

05.09.2018
20:02

Созданы самые точные на сегодняшний день оптические часы

    Исследовательская группа из университета Аделаиды (University of Adelaide), Австралия, удостоилась престижной премии Eureka Prizes за разработку того, что можно назвать самыми . . .

05.09.2018
19:38

Есть ли жизнь после LHC? Европейцы покушаются на основы физического мира

    К концу 2030-х годов на смену Большому адронному коллайдеру (БАК) придет Будущий циклический коллайдер. Для него посреди Европы построят кольцевой тоннель длиной сто километров. Без такой установки невозможно досконально исследовать бозон Хиггса и найти новую физику, уверяют ученые. Ускоритель задействует принцип crab waist, в разработку которого большой вклад внесли российские физики. РИА Новости вместе с соавторами изобретения рассказывает о новом мегапроекте Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН).

    Наследник БАК

    Официально о планах строить новый коллайдер ЦЕРН объявил в 2014 году. В конце года ожидается публикация физобоснования (conceptual design report), где воедино будут собраны и проверены на непротиворечивость ключевые принципы работы ускорителя, технические и научно-исследовательские задачи. Это обязательный предварительный этап перед проектированием любой крупной физической установки.

    Будущий циклический коллайдер (Future Circular Collider, FCC) представляет собой фабрику по производству событий, в которых рождается бозон Хиггса. Эта частица (она же поле Хиггса) наделяет массой другие элементарные частицы, образующие обычную материю.

    Ее предсказали в 1960-х, а в 2012-м обнаружили — на БАК. Первооткрыватели частицы Питер Хиггс и Франсуа Энглер удостоились Нобелевской премии. Теперь физики хотят знать, как именно приобретается масса через механизм Хиггса, в том числе самим одноименным бозоном. Чтобы ответить на эти вопросы, нужно набирать статистику, а это требует регистрации большего числа событий.

    Высокие параметры, новые задачи

    Основными характеристиками коллайдеров служит светимость — число соударений частиц с мишенью или пучком встречных частиц, а также их энергия. В июле БАК начали модернизировать, чтобы поднять к 2026 году светимость в десять раз — до 1035 см−2*с−1.

    Интегральная светимость FCC на порядок превысит этот параметр на БАК, а рабочая энергия в столкновениях протонных пучков — в семь раз. За 25 лет работы на фабрике получат 1010 рождений бозона Хиггса — в сто раз больше, чем на БАК. Статистика позволит выделить сигналы из фона, который так мешает физикам.

    Высокая светимость и производительность FCC увеличат вероятность зафиксировать рождение тяжелых Z и W калибровочных бозонов, ответственных за слабое взаимодействие, гипотетических частиц гейджино, скварков, предсказанных теориями суперсимметрии. Авторы проекта рассчитывают проникнуть в тайну темной материи и нащупать новую физику, выходящую за границы Стандартной модели.

    "Новая физика — это не только движение ко все более высоким энергиям для поиска новых частиц, но и изучение очень редких распадов, нарушений симметрии. Для этого требуются коллайдеры на precision frontier, производящие большое количество таких редких событий, то есть обладающие высокой светимостью. Именно такими установками должны стать FCC-ee в ЦЕРН и "Супер С-Тау фабрика" в Новосибирске", — рассказывает РИА Новости Михаил Зобов, управляющий технологическими исследованиями Национальной лаборатории Фраскати Национального института ядерной физики (Италия).

    Михаил Зобов окончил кафедру электрофизических установок МИФИ, где приобщился к ускорительной технике. Стажировался в Италии, после защиты диссертации уехал туда работать.

    Три ускорителя в одном

    Проект FCC предполагает строительство в одном тоннеле поэтапно трех циклических коллайдеров, пояснил РИА Новости Евгений Левичев, доктор физико-математических наук, заместитель директора Института ядерной физики Сибирского отделения Российской академии наук, соавтор проектов "Супер С-Тау фабрика" и FCC.

    "Там кипеж такой стоит". Из Новосибирска прорубят окно в новую физику По словам Левичева, первым реализуют электрон-позитронный коллайдер (FCC-ee) на максимальную энергию до 180 ГэВ в пучке (рождение пары топ-антитоп-кварков). Установка предназначена для работы в низкой области энергий (45-180 ГэВ), но с огромной светимостью.

    На втором этапе построят протонный коллайдер (FCC-hh) на энергию 100 ТэВ в системе центра масс, где на каждый пучок приходится 50 ТэВ.

    Обсуждают и строительство третьей очереди — электрон-ионного коллайдера (FCC-eh).

    "В целом проект хорошо проработан и кажется реалистичным. Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера Сибирского отделения РАН принимает в нем активное участие на всех этапах", — прокомментировал ученый.

    Сплющить и закрутить

    В основе электрон-позитронного FCC-ee лежит принцип столкновения пучков заряженных частиц crab waist (можно перевести как "крабовая перетяжка", "крабовый фокус"), сформулированный в Национальной лаборатории Фраскати.

    "Первоначально этот принцип предложил Панталео Раймонди (итальянский физик, бывший глава отдела ускорителей Национальной лаборатории, теперь — директор Европейского центра синхротронного излучения (ESRF) в Гренобле. — Прим. ред.). Он же провел предварительное упрощенное моделирование, увидел значительный эффект и, чтобы понять его лучше, обратился ко мне. После моделирования я предположил, что все дело в подавлении нелинейных резонансов, возникающих при взаимодействии пучков заряженных частиц, и поделился соображениями с Дмитрием Шатиловым из ИЯФ в Новосибирске. В результате интенсивного обсуждения появилась статья с объяснением наблюдаемых эффектов", — излагает историю открытия Зобов.

    Летящие и сталкивающиеся в коллайдере сгустки частиц стремятся разлететься, отклониться, что снижает светимость. Ее увеличение обычными методами, например, повышением интенсивности сгустков и уменьшением их размеров в месте встречи, приводит к резонансам, росту хаоса из-за их сильного нелинейного электромагнитного взаимодействия. Кроме того, чем сильнее стараешься сфокусировать пучок, тем больше эффект песочных часов, уменьшающий светимость при конечной длине сгустков.

    Если в месте встречи пучки электронов и позитронов сталкивать под углом, а затем еще и закрутить их в самом тонком участке с помощью двух шестиполюсных магнитов (секступолей), то эти негативные эффекты можно подавить и значительно увеличить светимость, а значит, частоту рождения событий.

    "Принцип назван по аналогии со схемой Crab crossing, использованной в японском коллайдере KEKB, где сталкивающиеся пучки разворачиваются по отношению к направлению движения и движутся как бы "боком". В нашем случае таким образом искажаются оптические функции, когда положение фокальной плоскости изменяется по отношению к направлению движения", — уточняет Михаил.

    Новую идею воплотили при строительстве электрон-позитронного коллайдера DAФNE (фабрика фи-мезонов) в Италии. Полученный там опыт ученые признали успешным и готовым к масштабированию.

    Принцип crab waist берут на вооружение в "Супер С-Тау фабрике" — установке класса мегасайенс, которую построят в Новосибирске.

    "Именно новосибирские коллеги предложили этот принцип для FCC-ee. Их вклад в проект значительный, они работают над зоной взаимодействия пучков, изучают процессы, возникающие при столкновениях частиц, исследуют нелинейную динамику частиц, монохроматизацию и многое другое", — подчеркивает Зобов.

    Шестнадцать тесла

    Постройка нового ускорителя FCC-hh в принципе возможна, однако потребуется соединить идеи и технологии, которые до того применялись по отдельности. Придется ступить и на неизученную территорию, например, создать сверхпроводящие дипольные магниты, индуцирующие поле до 16 тесла. Их установят в тоннеле, чтобы разгонять и направлять пучки частиц. Для сравнения — магниты на БАК индуцируют восемь тесла, в пятнах на Солнца магнитная индукция достигает десяти тесла.

    В ЦЕРН запустили программу по достижению 16 тесла, сделав ставку на ниобий-олово (Nb3Sn), промышленное производство которого налажено благодаря Международному экспериментальному термоядерному реактору (ИТЭР). Сверхпроводящие свойства этого соединения открыли раньше, чем у ниобий-титана, "рабочей лошадки низкотемпературной сверхпроводимости", но долгое время применяли только в исследовательских магнитах.

    После открытия способности ниобий-олова индуцировать магнитное поле примерно до 20 тесла материал стал интересен промышленности.

    Для магнитов ИТЭР понадобилось шестьсот тонн ниобий-олова. Из них 120 тонн поставила Россия.

    По словам заведующего отделением сверхпроводящих проводов и кабелей ВНИИ кабельной промышленности из Подольска Виталия Высоцкого, для достижения 16 тесла нужно повысить плотность тока в сверхпроводнике в три с лишним раза по сравнению с ИТЭР.

    В Росатоме изготовят образцы сверхпроводников для "коллайдера будущего"

    "Это возможно при использовании так называемой технологии с внутренним источником олова", — отмечает Высоцкий.

    С ЦЕРН в этом проекте сотрудничает ВНИИНМ им. А. А. Бочвара, а ВНИИКП готовится делать кабели из изготовленного в России Nb3Sn-провода.

    Магниты представляют собой огромные катушки кабелей, внутри которых уложено и скручено особым образом множество тоненьких проволочек. Чтобы добиться сверхпроводимости, катушки нагревают несколько дней при температуре 650 градусов Цельсия. В 2015-м из ниобий-олова удалось создать опытный образец сверхпроводника, сгенерировавшего поле 16,2 тесла.

    По расчетам ЦЕРН, для исследований и экспериментов в ближайшие пять лет потребуется около шести тонн ниобий-олова. На обеспечение коллайдера FCC-hh — порядка десяти тысяч тонн. Это хороший шанс для развития отрасли во всем мире.

    Сверхпроводники понадобятся для создания высокочастотных резонаторов, увеличивающих энергию пучка. И магниты, и резонаторы нужно будет охлаждать жидким гелием, что, учитывая размер установки, представляет собой нетривиальную задачу и очередной вызов для мировой высокотехнологичной промышленности.

    Конкуренты поджимают

    Между тем у FCC есть конкуренты. В 2013 году сходную по дизайну фабрику Хиггса задумали в Китае. Ее хотели реализовать в тоннеле длиной 54 километра на энергии 70 ТэВ, но в прошлом году тоннель увеличили до ста километров.

    "Думаю, будет соревнование. Пока в FCC-ee закладывается гораздо более высокая светимость. Похожая ситуация складывалась и с В-фабриками: еще работал коллайдер CESR в Корнеллском университете США, а уже строили два новых — PEP-II в Стэнфорде (США) и KEKB в Японии. Тогда говорили, что это хорошо, поскольку таким образом происходит взаимопроверка полученных результатов. Правда, Нобелевскую премию получили только японцы", — рассказывает Зобов.

    В Японии хотят построить и электрон-позитронный международный линейный коллайдер (International Linear Collider, ILC).

    "У циклических и линейных коллайдеров свои особенности. Например, на FCC-ee можно достичь более высокой светимости на энергии Хиггса, а в ILC — более высокой энергии, поскольку нет потерь на синхротронное излучение", — продолжает ученый.

    "На самой, как считается, интересной энергии рождения бозона Хиггса (120 ГэВ) FCC-ee намного более перспективен, чем ILC, поскольку его светимость почти в сто раз больше. В пользу FCC-ee говорит и то, что он основан на хорошо проверенной технологии циклических машин, в отличие от недостаточно освоенных линейных коллайдеров, а также то, что в высоких энергиях БАК пока не "увидел" ничего нового и необычного", — поясняет Евгений Левичев.

    "Посмотрим, какой из этих проектов профинансируют", — резюмирует Михаил Зобов.

    Ускорители позволяют исследовать структуру материи с беспрецедентной детальностью, открывать новые частицы, изучать силы природы и главное — получить представление о том, что происходило в момент рождения Вселенной. Последнее обстоятельство взволновало общественность в период строительства БАК. Не родится ли в ускорителе при попытке смоделировать Большой взрыв черная дыра, которая поглотит Землю?

    Вряд ли подобных вопросов избегут авторы идеи FCC. А значит, в ближайшую четверть века (столько как минимум уйдет на строительство грандиозного коллайдера) нас ждет небывалый всплеск интереса к ядерной физике и загадкам мироздания.

    По информации https://ria.ru/science/20180905/1527792041.html

05.09.2018
19:17

Знаменитый «шестиугольник» Сатурна может пронизывать облака на большую глубину

    Легендарная международная миссия Cassini («Кассини») обнаружила удивительную структуру в окрестностях северного полюса Сатурна, в северном полушарии которого . . .

05.09.2018
19:11

Осколки, проходящие перед белым карликом, оказались фрагментами кометы

    Международная группа астрономов провела исследование необычного белого карлика, известного как WD 1145+017 и демонстрирующего периодические транзиты осколков . . .

05.09.2018
19:07

5 сентября 1977 года - Voyager 1 запускают для изучения Солнечной системы

    В этот день в 1977 году Voyager-1 начал своё неповторимое и длинное путешествие через глубокий космос с идеального старта с мыса Канаверал, штат Флорида. Космический . . .

05.09.2018
19:01

Российские школьники получили два золота и два серебра на олимпиаде по информатике

    Российские школьники завоевали две золотых и две серебряных медали на 30-й международной олимпиаде по информатике. Результаты опубликованы на сайте олимпиады. 30-я . . .

05.09.2018
18:57

Машинный перевод не справился с пониманием больших текстов

    Группа швейцарских и британских исследователей предложила новый метод экспертной оценки машинного перевода. Он позволяет проверить, насколько полно перевод . . .

05.09.2018
18:44

ALMA обнаружила протопланетный диск у только что родившейся звезды

    Астрономы при помощи системы радиотелескопов ALMA обнаружили вокруг очень молодой протозвезды вращающийся газопылевой диск, в котором, возможно, формируется новая . . .

05.09.2018
17:32

Disney научила алгоритм качественно раскрашивать видеоролики

    Разработчики из Disney Research создали алгоритм для качественного раскрашивания монохромных видеороликов. При выборе цветов он учитывает соседние кадры, а также . . .

05.09.2018
17:15

Вокруг звезды нашли цепочку неизвестных объектов

    Международная группа астрономов изучила необычный белый карлик WD 1145+017, который изменяет свою яркость. Исследователи выяснили, что вокруг звезды вращаются . . .

05.09.2018
17:12

В Южной Америке нашли следы древней цивилизации

    Международная группа ученых под руководством исследователей из Йоркского университета обнаружила останки людей на месте раскопок в южной части Бразилии. Анализ . . .

04.09.2018
22:20

Япония опробует миниатюрный космический лифт на околоземной орбите

    Японские ученые проведут в этом месяце испытания миниатюрного «прародителя» космического лифта — в космос будут запущены наноспутник, которые разделится на две . . .

04.09.2018
19:20

Развитый искусственный интеллект способен управлять миром лучше, чем люди

    Тема развитого искусственного интеллекта (ИИ) в будущем обычно несёт с собой определённые страхи — например, то, что он будет способен к самообучению и станет . . .

04.09.2018
19:16

ИИ способен предсказать, где после землетрясения наиболее вероятны афтершоки

    Разрушения, к которым может привести большое землетрясение, часто не заканчиваются после первого толчка или серии толчков. Вслед за ними часто следуют афтершоки . . .

04.09.2018
19:05

Космос — наш дом: что осталось решить ученым, чтобы поселить человека за пределами Земли

    Уже несколько лет ведутся разработки по созданию первых прототипов космических орбитальных городов. Основная проблема для жизни в космосе — отсутствие земной . . .

04.09.2018
18:55

«Росатом» просветит реакторы АЭС космическими лучами

    Предприятие госкорпорации «Росатом» Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций (ВНИИАЭС) вместе с Национальным . . .

<< 511|512|513|514|515|516|517|518|519|520 >>

ЛИТЕРАТУРА

Новости русской культуры

К читателю

Содержание

Публицистика

"Курск"

Кавказ

Балканы

Проза

Поэзия

Драматургия

Искания и размышления

Критика

Сомнения и споры

Новые книги

У нас в гостях

Издательство

Книжная лавка

Журнальный зал

ОБОЗРЕНИЯ

"Классики и современники"

"Слово о..."

"Тайная история творений"

"Книга писем"

"Кошачий ящик"

"Золотые прииски"

"Сердитые стрелы"

КУЛЬТУРА

Афиша

Новые передвижники

Фотогалерея

Музыка

"Неизвестные" музеи

Риторика

Русские храмы и монастыри

Видеоархив

ФИЛОСОФИЯ

Современная русская мысль

Искания и размышления

ИСТОРИЯ

ХРОНОС

История России

История в МГУ

Слово о полку Игореве

Хронология и парахронология

Астрономия и Хронология

Альмагест

Запечатленная Россия

Сталиниана

ФОРУМЫ

Дискуссионный клуб

Научный форум

Форум "Русская идея"

Форум "Курск"

Исторический форум

Детский форум

КЛУБЫ

Пятничные вечера

Клуб любителей творчества Достоевского

Клуб любителей творчества Гайто Газданова

Энциклопедия Андрея Платонова

Мастерская перевода

КОНКУРСЫ

За вклад в русскую культуру публикациями в Интернете

Литературный конкурс

Читательский конкурс

Илья-Премия

ДЕТЯМ

Электронные пампасы

Фантастика

Форум

АРХИВ

2001

2000

1999

Фотоархив

Все фотоматериалы

Помощь корреспонденту Добавить новость
НАУКА В "РУССКОМ ПЕРЕПЛЕТЕ"

Если Вы хотите стать нашим корреспондентом напишите lipunov@sai.msu.ru

 

© 1999, 2000 "Русский переплет"
Дизайн - Алексей Комаров

Rambler's Top100