Адронный коллайдер на Луне: Для чего и насколько реально

Похоже на сюжет фантастического фильма (только в фильмах большинство подобных установок взрываются или на них нападают пришельцы), однако такая идея действительно блуждает в мире физиков. Более того — она не слишком нова. Как в умах ученых, так и писателей.

Легендарный автор научной фантастики Айзек Азимов еще в марте 1988 года написал статью для журнала "Популярная механика", в которой предлагал построить ускоритель частиц на Луне, считая спутник Земли идеальной лабораторией.

А не так давно об этом заговорили и ученые-физики Джеймс Бичем и Фрэнк Циммерман. Они представили предварительный план такой конструкции и, кажется, настроены оптимистично относительно будущего. Впрочем, конечно же, реалистичность реализации такого замысла даже в заявленные десятки лет вызывает много вопросов.

О вероятном проекте из достаточно далекого будущего, его ценности и практичности использования рассказывают журналисты Depo.ua.

Суть проекта

Идея заключается в том, чтобы построить на Луне адронный коллайдер длиной 11 тыс. километров, который мог бы давать энергии в 1000 раз больше, чем Большой адронный коллайдер на Земле. Фактически с такой длиной он должен "окольцевать" спутник Земли под поверхностью.

Напомним, что Большой адронный коллайдер (БАК) — это самый мощный ускоритель частиц в мире. Длиной 27 километров, он проходит под французско-швейцарской границей близ Женевы.

Схематическая возможная траектория (черная линия) кругового коллайдера на Луне, который, согласно описанию в статье, мог бы потенциально "избежать нескольких изменений высоты, хотя и не всех"

На короткий предварительный план строительства этого гиганта можно посмотреть здесь. Впрочем, к статье и ее выводам следует относиться с осторожностью: она еще не прошла рецензирование.

Но почему Луна?

Это может выглядеть довольно нелогичным: строительство коллайдера и на Земле — это работа, мягко говоря, не из дешевых (строительство одной только установки БАК обошлось более чем в 6 млрд долларов, без начисления уже имеющихся наработок и инфраструктуры ЦЕРНа). А здесь речь идет об ускорителе, длина которого превышает БАК более чем в 400 раз, в месте, где сейчас отсутствует какая-либо инфраструктура, путь к которому ограничен (путешествия на Луну все еще не стали нашей повседневностью), как и ограничена там деятельность человека.

Не лучше ли уже на нашей планете? Ведь "в планах ЦЕРНа уже есть очерки весьма" приземленного "коллайдера (FCC) протяженностью 100 км и энергией столкновения до 100 ТэВ (в БАК она сейчас доходит до 13 ТэВ).

Схематическая карта, показывающая возможное расположение будущего коллайдера FCC (Изображение: CERN)

Впрочем, в данном случае физики уверены — чем больше, тем лучше. Чем больше коллайдер, тем больше энергия столкновения и выше шансы получить лучший результат.

Луна — замечательная лаборатория с "естественным холодильником" (нет атмосферы, нет и парникового эффекта, а это важное условие, ведь коллайдер эффективно работает при низких температурах) и отсутствием лишних препятствий на поверхности.

И Земля, хоть и большая, но не резиновая. Чтобы установить такую огромную установку на нашей планете, ради безопасности и возможности строительства пришлось бы устроить достаточно массовые переселения как людей, так и животных. На поверхности Луны подобные миграционные вопросы отсутствуют по очевидным причинам.

Между тем к строительству на Луне вопросов не меньше. В частности, это проблема бурения. Для коллайдера понадобится тоннель под лунной поверхностью протяженностью 11 км. И хотя спутник Земли уже неплохо изучен, вариаций "что-то пошло не так" и непредвиденных препятствий, вероятно, довольно много.

Второй важный элемент — вопрос питания коллайдера. Он будет использовать десятки тераватт энергии. Ученые предлагают надстройку, работающую на солнечных батареях, вроде "маленького участка сферы Дайсона вокруг Солнца" или Луны. Однако здесь вопрос: спутник Земли не имеет поверхности, которая всегда подвергается воздействию солнца. Поэтому этот вариант может быть проигрышным. Данные замечания были указаны в статье издания Popular mechanics.

Когда именно коллайдер на Луне станет реальностью?

Станет ли он реальностью вообще — вопрос открытый. Впрочем, в интервью India Today Джеймс Бичем говорит, что этот проект, вероятно, начнет приносить первые результаты для ученых, которые будут далекими потомками нынешнего поколения.

"В статье мы предлагаем создать Лунный исследовательский центр физики и астрофизики (LPARC), который включает астрономию, детекторы гравитационных волн, эксперименты с темным веществом и другие проекты. Таким образом, если технологический прогресс космических путешествий, машин для бурения лунных тоннелей и солнечной энергии будет продолжать двигаться в соответствующем темпе, можно прогнозировать, что Лунный коллайдер может начать строиться в 2070-х или 2080-х годах, если не позже, и данные с него начнут собирать, возможно, в XXII веке. Те из нас, кто читает это сегодня, до этого времени уже уйдут, но я был бы очень рад, если бы наши прапрапраправнуки были физиками лунных частиц!" — говорит он.

Зачем вообще это делать?

Ради потенциала открытия новых частиц и тайн Вселенной. В том же интервью господин Бичем объясняет: физика имеет большое количество тайн, которые мы пытаемся разгадать, и в прошлом, когда у нас был большой открытый вопрос, на него обычно отвечали открытием новых частиц и сил.

"Мы можем сделать это с помощью экспериментов на коллайдерах, таких как Большой адронный коллайдер в ЦЕРНе, где мы ускоряем протоны до 99,999999% от скорости света, что дает им очень большую кинетическую энергию, а затем сталкивает их. Когда мы делаем это, мы открываем возможность обнаружения новых частиц. Некоторые частицы, которые мы ищем, пожалуй, существовали в достаточном количестве только после момента Большого взрыва, 13,8 миллиарда лет назад, когда условия Вселенной были намного более горячими и активными. Итак, чтобы выявить эти частицы [сегодня], нам нужны коллайдеры с большей энергией, больше даже, чем БАК. А чтобы перейти к более высоким энергиям столкновения, нам нужны большие круги коллайдера. В то время как окружность БАК составляет 27 км, Лунный будет иметь около 11 тыс. км... и предоставит непревзойденный потенциал для новых открытий", — объясняет физик.