Научпоп

4 июля, 20:02

Эксклюзив НВ

Большой адронный коллайдер возвращается к работе после трехлетней паузы. Ученые уверены: он станет ключом к загадкам Вселенной

Сегодня, 4 июля, спустя три года планового обслуживания, обновлений и задержек из-за пандемии коронавируса, состоится третий запуск Большого адронного коллайдера (БАК).

Это самый большой в мире ускоритель элементарных частиц, который приступил к работе в 2008 году после десятилетнего периода разработки и строительства. Если все проверки пройдут успешно, БАК начнет работать в июне и постепенно выйдет на полную мощность к концу июля. Эксперименты продлятся более трех лет — конец работы коллайдера запланирован на 2025-й год.

Главная задача БАК — найти «новую физику», то есть какие-либо отклонения от лучшей теории в истории человечества — Стандартной модели.

Стандартная модель является современным представлением о строительных блоках Вселенной — элементарных частицах и их взаимодействиях. Однако мы наверняка знаем, что она неполная, ведь, к примеру, Стандартная модель никак не описывает гравитацию, а также не предполагает существование темной материи и темной энергии — загадочных компонент космоса, о которых ученые пока не могут рассказать наверняка, но чье влияние на мир очевидно.

Можно сказать, что даже сейчас, выработав тысячи теорий, мы все равно слабо понимаем, как работает наша Вселенная. БАК является одним из ключей, которые помогают решить эту проблему на самом основном, фундаментальном уровне.

До сих пор главным достижением коллайдера было открытие бозона Хиггса — некоторые ученые и вовсе утверждают, что это полностью отбивает затраты на строительство и поддержание БАК. Эта элементарная частица была недостающей частью Стандартной модели. Бозон Хиггса является квантом скалярного поля, взаимодействие с которым дает массу всем элементарным частицам.

Существование бозона Хиггса было предсказано еще в 1964 году физиком-теоретиком Питером Хиггсом, однако экспериментального обнаружения пришлось ждать почти 50 лет — лишь в 2012 году физики сумели доказать существование этой загадочной частицы. А в конце 2021 года ученым наконец удалось измерить время жизни бозона Хиггса — результат совпал с предсказанием Стандартной модели.

Во время третьего запуска БАК продолжит исследование свойств элементарных частиц, в том числе и бозона Хиггса. Кроме того, ученые планируют использовать коллайдер для поиска доказательств существования темной материи и решения дисбаланса между материей и антиматерией во Вселенной. Считается, что после Большого взрыва во Вселенной было равное количество материи и антиматерии. В теории это означает, что весь мир должен был аннигилировать, оставив после себя пустоту. Тем не менее, Вселенная существует и состоит из материи — соответственно, антиматерия куда-то должна была исчезнуть.

Еще одна загадка, которую ученые рассчитывают решить — происхождение масс нейтрино — призрачных космических частиц, которые постоянно окружают нас, однако все равно остаются практически неуловимыми и, соответственно, неисследоваными.

Раньше медиа активно спекулировали, что БАК может создать черную дыру, которая якобы поглотит всю Землю. Однако это миф, поскольку создание черной дыры (что даже в теории выглядит как нереальная задача) потребовало бы от ученых невероятного количества энергии — примерно в 100 млн раз больше, чем используется для работы коллайдера.

Усовершенствования позволят БАК повысить мощность столкновений до 6,8 тераэлектронвольт — ранее предел составлял 6,5 ТэВ. Благодаря этому физики смогут чаще наблюдать столкновения атомов, что поможет им в поиске необычных частиц. Кроме того, ученые модернизировали системы обработки и анализа данных, что в теории поможет сократить время исследований. «[БАК] производит 1,7 миллиарда столкновений в секунду. Невозможно сохранить все эти данные, поэтому нам нужна стратегия выбора событий, которые мы считаем интересными», — объясняет Ребека Гонсалес Суарес, физик Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН).

Стоит отметить, что в начале марта организация закрыла доступ к БАК для российских ученых после начала полномасштабного вторжения России в Украину. Украина является ассоциированным членом ЦЕРН с 2016 года; также организация пообещала «продвигать инициативы по поддержке украинских сотрудников и украинской научной деятельности в области физики».

Другие новости

Все новости