Большой адронный коллайдер скоро достигнет беспрецедентного уровня энергии

Спустя десять лет после открытия бозона Хиггса Большой адронный коллайдер собирается начать сталкивать протоны друг с другом на беспрецедентных уровнях энергии в своем стремлении раскрыть больше секретов о том, как устроена Вселенная.

Крупнейший и самый мощный в мире коллайдер частиц снова заработал в апреле после трехлетнего перерыва на модернизацию для подготовки к третьему запуску. 

Со вторника он будет работать круглосуточно в течение почти четырех лет при рекордной энергии в 13,6 триллиона электронвольт, объявила Европейская организация ядерных исследований (CERN) на пресс-брифинге на прошлой неделе. 

Он направит два пучка протонов - частиц в ядре атома - в противоположных направлениях почти со скоростью света по 27-километровому (17-мильному) кольцу, закопанному в 100 метрах под швейцарско-французской границей.

Возникающие столкновения будут регистрироваться и анализироваться тысячами ученых в рамках целого ряда экспериментов, включая ATLAS, CMS, ALICE и LHCb, которые будут использовать возросшую мощность для исследования темной материи, темной энергии и других фундаментальных тайн.

1,6 миллиарда столкновений в секунду

"Мы планируем обеспечить 1,6 миллиарда протон-протонных столкновений в секунду" для экспериментов ATLAS и CMS, сказал глава отдела ускорителей и технологий ЦЕРН Майк Ламонт.

На этот раз протонные пучки будут сужены до менее чем 10 микрон - толщина человеческого волоса составляет около 70 микрон - чтобы увеличить скорость столкновений, добавил он.

Новая энергетическая скорость позволит им продолжить изучение бозона Хиггса, который Большой адронный коллайдер впервые обнаружил 4 июля 2012 года.

Это открытие произвело революцию в физике отчасти потому, что бозон вписывается в Стандартную модель - основную теорию всех фундаментальных частиц, из которых состоит материя, и сил, которые ими управляют.

Однако несколько недавних открытий поставили Стандартную модель под сомнение, и новый модернизированный коллайдер позволит более глубоко изучить бозон Хиггса.

"Бозон Хиггса связан с некоторыми из самых глубоких открытых вопросов в фундаментальной физике сегодня", - сказал генеральный директор ЦЕРН Фабиола Джанотти, который впервые объявил об открытии бозона десять лет назад.

По сравнению с первым запуском коллайдера, на котором был открыт бозон, в этот раз столкновений будет в 20 раз больше.

"Это значительное увеличение, открывающее путь к новым открытиям", - сказал Ламонт.

Йоахим Мних, руководитель отдела исследований и вычислений ЦЕРН, сказал, что еще многое предстоит узнать о бозоне.

"Действительно ли бозон Хиггса является фундаментальной частицей или это составная?" - спросил он.

"Является ли он единственной существующей частицей, подобной Хиггсу, или есть и другие?".

Новый сезон физики

В ходе прошлых экспериментов была определена масса бозона Хиггса, а также более 60 составных частиц, предсказанных Стандартной моделью, таких как тетракварк.

Но Джан Джудиче, руководитель отдела теоретической физики ЦЕРН, говорит, что наблюдение за частицами - это только часть работы.

"Физика частиц не просто хочет понять, как - наша цель состоит в том, чтобы понять, почему", - сказал он.

Среди девяти экспериментов Большого адронного коллайдера - ALICE, который исследует материю, существовавшую в первые 10 микросекунд после Большого взрыва, и LHCf, который использует столкновения для моделирования космических лучей.

После этого запуска коллайдер вернется в 2029 году в качестве БАК с высокой светимостью, что увеличит количество детектируемых событий в 10 раз.

Кроме того, ученые планируют будущий круговой коллайдер - 100-километровое кольцо, цель которого - достичь энергии в 100 триллионов электронвольт.

Но пока физики с нетерпением ждут результатов третьего запуска Большого адронного коллайдера.

"Начинается новый физический сезон", - заявили в ЦЕРНе.