Изучаем достижения Большого адронного коллайдера
Самая крупная экспериментальная установка в мире находится в туннеле с длиной окружности 26,7 километра, который залегает под землёй на глубине от 50 до 175 метров.
Это сооружение расположено на территории Франции и Швейцарии. По словам директора ЦЕРН по ускорителям и технологиям Оливера Брюнинга, Большой адронный коллайдер (БАК) превзошёл все ожидания учёных.
«На протяжении почти двух десятилетий он менял наше представление о Вселенной», — сказал он и объявил, что сегодня мир прощается с БАК «в том виде, в каком мы его знали». Евгений Солдатов рассказал о самых ярких достижениях учёных БАК за прошедшие 18 лет.
Главной задачей коллайдера была проверка Стандартной модели и завершение её построения. В 2012 году здесь была обнаружена новая частица — бозон Хиггса, которая стала финальным «кирпичиком» для завершения построения Стандартной модели.
До этого открытия в «сердце» Стандартной модели были некоторые противоречия. Например, теория предсказывала, что все частицы должны быть без массы, но мы знаем, что всё вокруг, включая нас, состоит из массивных элементарных частиц.
Обнаружение бозона Хиггса разрешило это противоречие и подтвердило теорию, объясняющую массу частиц. В 2013 году за это открытие была вручена Нобелевская премия.
В БАК были впервые обнаружены новые частицы, которые ранее предсказывала Стандартная модель. Ядра атомов состоят из протонов и нейтронов, а протоны и нейтроны — из различных кварков.
Сталкивая в коллайдере протоны с огромными скоростями, учёные получили множество частиц, состоящих из разных кварков, в том числе и очень тяжёлых — например, beauty-кварков. Новая версия БАК получит «приставку»: «БАК высокой светимости» (HiLumi — High-Luminosity LHC).
Это означает увеличение интенсивности столкновения протонов в 10 раз. Это позволит набирать большую статистику и проверять известные взаимодействия на аномалии или отклонения.
Таким образом, учёные будут искать новые частицы, чтобы объяснить всё, что ранее не было объяснено. Например, сегодня мы не знаем, почему у шести открытых нами кварков определённые массы, причём некоторые разнятся в десятки раз.
Инженерам БАК не придётся переделывать размеры ускорителя. Будут усилены основные детекторы — ALICE, CMS и ATLAS, что позволит им работать при увеличенной интенсивности столкновений.
Также будут заменены сверхпроводящие магниты и появятся системы, повышающие частоту столкновений частиц.