Ученые займутся поиском частиц, упущенных БАКом

Большой адронный коллайдер (БАК) — самое сложное устройство, когда-либо созданное людьми, и оно позволяет нам исследовать ранее неизвестные области физики. Однако в этой головоломке все еще недостает нескольких элементов. Ученые надеются, что относительно скромный новый инструмент рядом с БАК мог бы найти эти потерянные элементы — потерянные частицы. Массивный хронометрический годоскоп для ультрастабильных нейтральных частиц (MATHUSLA) все еще находится на стадии планирования, но в конечном итоге обещает обнаружить потерянные частицы, убегающие с БАК.

БАК начал работать в 2008 году, и одной из его главных задач был поиск бозона Хиггса. Эта элементарная частицы, впервые предложенная Питером Хиггсом в 1964 году, является важнейшей частью «стандартной модели» физики. Бозон Хиггса объясняет, почему у других частиц есть масса. Данные БАК показали, что бозон Хиггса существует, но у него есть одна проблема: он не так массивен, как предсказывает квантовая механика. Поэтому физики должны учитывать эту недостающую массу и объяснить ее. Именно здесь в работу вступит новый проект.

MATHUSLA будет искать частицы, которых не видит БАК, благодаря тому факту, что они слишком стабильны. Детекторы БАК вроде инструмента ATLAS ищут распад экзотических частиц, который происходит, когда протоны сталкиваются между собой в коллайдере. Живут они, как правило, супермало, но ученые подозревают, что некоторые из них могут быть стабильнее, чем ожидалось. Поэтому MATHUSLA займется поиском «ультрастабильных» частиц.

MATHUSLA будет по существу складом, полным детекторов частиц, расположенных на высоте 20 метров над уровнем земли выше БАК. Частицы, которые убегают с БАК, не появляясь в данных, могут появиться в детекторах MATHUSLA долей секунды позже. Толстый гранитный пол сможет отфильтровать ливень из менее интересных частиц, оставив только те, что заслуживают внимания.

У ученых есть веские основания подозревать, что MATHUSLA должен кое-что найти. На протяжении всей истории в физике появлялись коррекции, учитывающие подобные дыры, которые впоследствии оказывались силами и частицами, о которых мы просто вовремя не узнали. Строительство MATHUSLA обойдется в копейки, по сравнению с БАК: 50 миллионов долларов против 10 миллиардов.