Тончайшее несовершенство, что порождает всё. Долгий путь частице Бога и Новая физика, которая изменит мир

Первая стадия позволяет провести подробные исследования бозона Хиггса. В целях уменьшения затрат для электронов и позитронов используется единое кольцо, что ограничивает максимальное количество сгустков, инжектируемых одновременно. Из-за этого нет возможности вывести на максимум светимость, и тем не менее она в два или три раза выше светимости линейного коллайдера, что делает CEPC весьма конкурентоспособным для такого типа исследований. С технологической точки зрения прорывы тут не требуются, речь идет лишь о некоторых улучшениях того, что было уже сделано для LEP, и об использовании существенных достижений последних лет в области ускорительных камер. Ускоритель может быть построен с нуля, и в качестве локации для него предлагается горный район Яньшань в 300 километрах от Пекина (вблизи городского округа Циньхуандао и недалеко от побережья Ляодунского залива), известный как китайская Тоскана. Прорыть тоннель на 50 или 70 километров в Китае стоит значительно дешевле, чем в Европе или в США; мало того: похоже, что китайцы готовы взять на себя большую часть трат. Реалистическая оценка общих расходов – около 3 млрд долларов при сроках строительства в 6–8 лет; если создание CEPC начнется в 2020 году, то к 2028‑му новый ускоритель можно будет ввести в работу[56].

Вторая стадия проекта, на которой CEPC переделывается в SPPC, – значительно сложнее и менее внятная. Помимо прочего, потребуется произвести значительно более мощные, чем используемые в LHC, магниты по технологии, которая пока что не разработана. Для SPPC рассматриваются два варианта: чтобы достичь 50 ТэВ, нужны магниты на 12 Тл, а для достижения 90 ТэВ нужно магнитное поле в 19 Тл. В обоих случаях потенциал эвентуальных открытий был бы в высшей степени впечатляющим. SPPC позволил бы исследовать диапазон энергий в 4–7 раз более обширный, чем у LHC, хотя этим преимуществом и не удастся воспользоваться в полной мере из‑за ограничения по светимости (она не может сильно превосходить номинальную светимость LHC). Такие технологические неопределенности делают предсказания относительно затрат очень сложными, а его временной горизонт выходит, по всей вероятности, за пределы 2035 года. Так или иначе, но со столь грандиозными планами Китай, как нетрудно догадаться, скоро будет претендовать на роль мирового лидера в этой области.

Запад играет в “Завоевание мира” [57] : Европа и США

Европейская стратегия в области физики высоких энергий абсолютно ясна. Прежде всего надо в полной мере воспользоваться тем потенциалом открытий, которым обладает LHC. Исследование новой энергетической области на самом‑то деле только-только начинается. Ускоритель вернулся к работе в 2015 году с рекордной энергией в 13 ТэВ, и в ближайшие годы должен произвести огромный массив данных, в десятки раз превосходящий тот, что привел к открытию бозона Хиггса. С этого момента до 2025 года, как ожидается, будет набрана статистика порядка 300 fb^-1. Первые признаки присутствия Новой физики в масштабе тераэлектронвольт должны были бы появиться уже в первый год его работы, когда LHC соберет первые 100 fb^-1.

В 2018 году нас ждет поворотный момент: результаты, полученные к этому времени, определят, что нам делать дальше. Если мы получим свидетельства Новой физики, то будем проектировать новые ускорители, нацеленные на уточнения в тех диапазонах энергии, где появятся новые частицы. Если же, напротив, никаких открытий не будет, то мы, во‑первых, станем увеличивать точность измерений, а во‑вторых, снова собравшись с силами, устремимся к выполнению очередного энергетического скачка. В этом случае нам понадобится самый мощный ускоритель, какой только нам смогут позволить технологические и финансовые ресурсы, чтобы отодвинуть границу исследований как можно дальше.

А пока мы, затаив дыхание, с надеждой анализируем результаты первых экспериментов при 13 ТэВ; к тому же уже вовсю идет работа по улучшению нашего ускорителя и детекторов. Цель в том, чтобы еще больше повышать светимость и собирать данные с перспективой в 3000 fb^-1. Эту стадию высочайшей светимости называют HL–LHC (High Luminosity LHC[58]), и она охватит период с 2025 по 2035 год. Так что у LHC впереди долгая жизнь, которая будет посвящена систематическому исследованию Новой физики, – благодаря тому, что на нем либо будут непосредственно открывать новые частицы, либо займутся исследованием значимых отклонений от предсказаний Стандартной модели. LHC надо будет работать как настоящей фабрике по производству бозонов Хиггса и топ-кварков. В случае отсутствия прямых сигналов Новой физики обширная статистика, собираемая HL–LHC, позволит все‑таки точно измерить решающие параметры Стандартной модели, что, возможно, поможет отыскать косвенные указания на новые явления.