Металлургия и физика элементарных частиц

Меня постоянно восхищает, насколько разные области науки связаны друг с другом и оказываются друг другу нужны для своего развития. Вот сейчас на глаза попалась обзорная статья: Physical and mechanical metallurgy of high purity Nb for accelerator cavities, в которой рассказывается о связи металлургии с физикой элементарных частиц. (Статья, вроде бы, в свободном доступе).Суть вот в чём. Вот есть сейчас Большой адронный коллайдер, в котором самый технологически сложный элемент -- это (злополучные) дипольные магниты, которые удерживают протоны на круговой орбите. Но лет через 10-15 собираются строить следующий коллайдер -- линейный электрон-позитронный, см. например проект ILC. В нем ключевым технологическим элементом будут ускорительные секции -- они тысячами будут стоять друг за другом.Задача ускорительных секций -- ускорять частицы. Они это делают, создавая внутри резонатора хитрой формы электромагнитную волну, которая подталкивает пролетающие частицы. Ясно, что чем сильнее поле, тем лучше разгоняются частицы. Поэтому для линейного коллайдера -- в котором всю энергию надо набрать за один-единственный прогон -- требуются резонаторы, создающие как можно большее поле.Вот тут уже возникают чисто инженерные проблемы. Во-первых, резонаторы приходится делать сверхпроводящими -- иначе нереально будет удержать огромные токи, текущие по поверхности резонатора. Во-вторых, предъявляются особые требования к качеству поверхности, к чистоте самого материала и даже к качеству сварочных швов. Мельчайшая неровность на внутренней стенке резонатора приведет к тому, что из-за этого бугорка изменится течение токов, и где-то локально потеряется сверхпроводящее состояние. Эти требования удается выполнить в резонаторах из сверхчистого ниобия, но получать его, причем в виде крупных монокристаллов -- отдельная металлургическая проблема. Кроме того, не до конца решены вопросы о том, как дислокации и сварочные швы влияют на добротность получающихся резонаторов.Ну и наконец, вся эта технология должна быть достаточно дешевая (но не в ущерб надежности, конечно), чтобы уложиться в бюджет будущего коллайдера.Все эти вопросы описываются в обзоре.