Наукпоп

4 липня, 20:02

Ексклюзив НВ

Великий адронний колайдер повертається до роботи після трирічної паузи. Вчені впевнені: він стане ключем до загадок Всесвіту

Сьогодні, 4 липня, через три роки планового обслуговування, оновлень та затримок через пандемію коронавірусу, відбудеться третій запуск Великого адронного колайдера (ВАК).

Це найбільший у світі прискорювач елементарних частинок, який розпочав роботу у 2008 році після десятирічного періоду розробки та будівництва. Якщо всі перевірки пройдуть успішно, ВАК почне працювати у червні та поступово вийде на повну потужність до кінця липня. Експерименти триватимуть понад три роки — кінець роботи коллайдера заплановано на 2025 рік.

Головне завдання ВАК — знайти «нову фізику», тобто якісь відхилення від найкращої теорії в історії людства — Стандартної моделі.

Стандартна модель є сучасним уявленням про будівельні блоки Всесвіту — елементарні частинки та їх взаємодії. Однак ми, напевно, знаємо, що вона неповна, адже, наприклад, Стандартна модель ніяк не визначає гравітацію, а також не передбачає існування темної матерії та темної енергії — загадкових компонентів космосу, про які вчені поки що не можуть розповісти напевно, але чий вплив на світ очевидний.

Можна сказати, що навіть зараз, розробивши тисячі теорій, ми все одно слабо розуміємо, як працює наш Всесвіт. ВАК є одним із ключів, які допомагають вирішити цю проблему на найголовнішому, фундаментальному рівні.

Досі головним досягненням колайдера було відкриття бозона Хіггса — деякі вчені взагалі стверджують, що це повністю відбиває витрати на будівництво та підтримку ВАК. Ця елементарна частинка була частиною Стандартної моделі, якої бракувало. Бозон Хіггса є квантом скалярного поля, взаємодія з яким дає масу всім елементарним частинкам.

Існування бозона Хіггса було передбачено ще 1964 року фізиком-теоретиком Пітером Хіггсом, проте експериментального виявлення довелося чекати майже 50 років — лише у 2012 році фізики зуміли довести існування цієї загадкової частки. А наприкінці 2021 року вченим нарешті вдалося виміряти час життя бозона Хіггса — результат співпав із передбаченням Стандартної моделі.

Під час третього запуску ВАК продовжить дослідження властивостей елементарних частинок, зокрема бозону Хіггса. Крім того, вчені планують використовувати коллайдер для пошуку доказів існування темної матерії та вирішення дисбалансу між матерією та антиматерією у Всесвіті. Вважається, що після Великого вибуху у Всесвіті була рівна кількість матерії та антиматерії. Теоретично це означає, що весь світ повинен був анігілювати, залишивши по собі порожнечу. Тим не менш, Всесвіт існує і складається з матерії — відповідно, антиматерія кудись мала зникнути.

Ще одна загадка, яку вчені розраховують вирішити — походження мас нейтрино — примарних космічних частинок, які постійно оточують нас, однак залишаються практично невловимими і, відповідно, недослідженими.

Раніше медіа активно спекулювали, що ВАК може створити чорну діру, яка нібито поглине всю Землю. Однак це міф, оскільки створення чорної діри (що навіть у теорії виглядає як нереальне завдання) вимагало б від учених неймовірної кількості енергії — приблизно в 100 млн разів більше ніж використовується для роботи коллайдера.

Удосконалення дозволять ВАК підвищити потужність зіткнень до 6,8 тераелектронвольт — раніше межа становила 6,5 ТеВ. Завдяки цьому фізики зможуть частіше спостерігати зіткнення атомів, що допоможе їм у пошуку незвичайних частинок. Крім того, вчені модернізували системи обробки та аналізу даних, що теоретично допоможе скоротити час досліджень. «[ВАК] виробляє 1,7 мільярда зіткнень на секунду. Неможливо зберегти всі ці дані, тому нам потрібна стратегія вибору подій, які ми вважаємо цікавими», — пояснює Ребека Гонсалес Суарес, фізик Європейської організації з ядерних досліджень (ЦЕРН).

Варто зазначити, що на початку березня організація закрила доступ до ВАК для російських учених після початку повномасштабного вторгнення Росії до України. Україна є асоційованим членом ЦЕРН із 2016 року; також організація пообіцяла «просувати ініціативи щодо підтримки українських співробітників та української наукової діяльності у галузі фізики».

Другие новости

Всі новини