В 21-километровом кольце подмосковного Протвино когда-то планировали разгонять протоны. Сегодня та же труба могла бы принять совсем другую машину — мюонный коллайдер. Мюон — тяжёлый родственник электрона, и в этом его сила. Электрон на вираже кольца излучает как прожектор, теряя драгоценную энергию. Мюон излучает в миллиард раз слабее. Поэтому кольцо остаётся скромным, а энергия столкновений — огромной.
Авторы обзора собирают воедино ключевые технологии: как рождать мюоны, как охлаждать их пучок (эксперимент MICE доказал, что это возможно в поперечной плоскости), как быстро ускорять и удерживать сверхпроводящими магнитами. Отдельная головная боль — нейтринный луч, который на таких энергиях становится опасным. Решение есть, и оно задокументировано. Вся эта инженерия обещает физику, которую не достать иначе: точные измерения свойств бозона Хиггса, охоту на частицы тёмной материи в «тепловом окне» и почти полное закрытие этого окна для вимпов — гипотетических массивных частиц.
Кольцо под Протвино — не единственный сценарий. Та же установка породит интенсивные мюонные пучки для прикладных задач: от мюонного катализа ядерного синтеза до просвечивания пирамид и вулканов (мюографии) и анализа изотопов. Российские институты имеют в этих методах давнюю традицию.
Мюоны рождаются в верхних слоях атмосферы и долетают до поверхности Земли благодаря релятивистскому замедлению времени: для нас они живут доли секунды, а в их собственной системе отсчёта — всего 2,2 микросекунды.
В романе «Тау Ноль» Пола Андерсона экипаж звездолёта использует релятивистское замедление времени, чтобы пережить путешествие — тот же эффект позволяет короткоживущим мюонам долетать до детекторов в ускорителе.