Заканчивая эту книгу о космических
лучах, автор постарался убедить читателя в том,
что астрофизика космических лучей находится
сейчас на подъёме. Почти за 100-летнюю историю
исследований частиц из Вселенной были не только
изучены свойства этих частиц и открыты новые, но
с их помощью исследованы многие физические
процессы и объекты Вселенной. До сих пор
космические лучи остаются уникальным
инструментом изучения далёких просторов
Вселенной. И чем дальше развивается эта наука,
тем очевиднее становится её связь не только с
астрономией и космологией, но и с физикой
элементарных частиц, базирующейся на наземных
ускорительных экспериментах.
Задача ускорительной физики
элементарных частиц – проникнуть в глубь
вещества, познать строение кажущихся неделимыми
частиц, изучить характер их взаимодействий. Но,
проникая в глубь вещества, мы, тем самым, изучаем
прошлое Вселенной. Те новые частицы, которые
обнаруживаются в наземных экспериментах, их
физические взаимодействия сродни тем, что
существовали в зародыше Вселенной сразу после
Большого взрыва. Астрофизика и физика
элементарных частиц уже ряд лет идут в одном
направлении с целью достижения познания
строения не просто вещества, а познания строения
нашего мира.
В связи с этим, вернёмся вновь к
вопросу о максимально достижимых энергиях
частиц на Земле и во Вселенной. Можно ли
подвергнуть экспериментальной проверке теорию
Великого Объединения? Лишь частично. Проблема
заключается в гигантской энергии Великого
Объединения – 1024-1025 эВ. Подсчитано,
что если создать ускоритель, охватывающий по
периметру всю нашу Землю, то из-за синхротронных
потерь энергия протона не превысит 1017 эВ
(здесь указаны энергии частиц,
соответствующие столкновениям протонов с
неподвижной мишенью). Вселенная способна
предоставить в распоряжение исследователей
частицы гораздо больших энергий, чем созданные
человеком наземные ускрители. Вполне возможно,
что космические лучи ультравысокой энергии как
раз и являются “носителями информации” о самых
ранних фазах эволюции Вселенной после Большого
Взрыва. Их изучение поможет детально разобраться
в справедливости гипотез о сотворении мира.
И наземная физика высоких энергий
может внести значительный вклад в астрофизику
космических частиц.
Мы видели, что пока ещё не всё ясно с
составом частиц в районе “колена” спектра ГКЛ. А
ведь это, пожалуй, одна из самых значимых проблем
космических лучей. Вопрос ставится достаточно
просто: есть ли экспериментальные
доказательства ускорения частиц на остатках
сверхновых? Ответ лежит в точных измерениях
отдельных компонент космических лучей.
Интерпретация данных наземных установок
космических лучей, обладающих пока значительно
большими “светосилами”, чем приборы
космического базирования, наталкивается на
трудности. Это связано с недостаточными знаниями
в области моделирования взаимодействия частиц,
необходимых, как мы видели ранее, для
восстановления энергетического спектра
первичных частиц. Именно здесь и могут сыграть
решающую роль будущие эксперименты на
строящемся ускорителе в CERN. Энергия ускоренных
там частиц перекроет “колено” космических
лучей и позволит детально исследовать характер
взаимодействий частиц при таких высоких
энергиях. На ускорителе LHC будет можно изучать
столкновения не только лёгких частиц с тяжёлыми
(например, протонов с кислородом) но даже и свинца
со свинцом. Для этого строятся гигантские
детекторы, которые будут размещены в подземном
кольце LHC). Один из них – ATLAS, который показан на рис.1.9 .
Таким образом, эксперименты на новом
ускорителе могут сыграть важную роль и в
развитии астрофизики космических лучей.
Однако сейчас большинство физиков,
работающих в области ускорительной физики
высоких энергий, сходятся во мнении, что в
долгосрочной перспективе - будущее за
космическими экспериментами. Безусловно,
результативность экспериментов будет зависеть
от степени совершенства теоретических моделей,
описывающих явления во Вселенной. Именно поэтому
в настоящее время нет недостатка как в
предлагаемых проектах для исследования
Вселенной, так и многочисленных теориях,
пытающихся объяснить наблюдаемые явления и
заглянуть в неизведанное.
У астрофизики космических лучей, как
это показано выше, есть и важная прикладная
составляющая. Космические частицы постоянно
бомбардируют околоземное космическое
пространство и, несомненно, могут оказывать
влияние не только на процессы, происходящие в
этой среде, но также на технику, созданную
человеком, на самого человека, другие живые
организмы и биологические структуры. И здесь не
всё ясно. Предстоят ещё годы упорных
исследований для решения стоящих перед учёными
проблем.
Автор старался заинтересовать
читателя этими увлекательными проблемами. Если
это удалось, то можно сказать, что цель
достигнута.
