Большой адронный коллайдер, самый мощный в мире ускоритель частиц, вновь заработал в пятницу утром. По мнению ученых, он снова готов к изучению из самых больших тайн во Вселенной.

CERN via BNL

Массивная машина, разрушающая атомы, не работала в течение последних трех лет. За это время ученые провели несколько крупных модернизаций на площадке БАК вблизи франко-швейцарской границы. В свое время исследователи надеялись, что 27-километровый ускоритель частиц откроет некоторые из самых больших тайн в науке, например, существование темной материи, однако, кроме судьбоносного открытия бозона Хиггса, субатомного кванта поля, который придает массу другим элементарным частицам, пока не было ничего интересного.

Именно с этой целью исследователи модернизировали детекторные комплексы Atlas и Compact Muon Solenoid (CMS) - приборы, используемые для измерения и анализа частиц, испускаемых БАК. Благодаря внесенным корректировкам ученые считают, что теперь ускоритель может сделать ряд очень интересных и потенциально неожиданных открытий.

"Это будет в два-три раза эффективнее с точки зрения возможностей нашего эксперимента по регистрации, сбору и анализу данных", - сказала Би-би-си Марселла Бона, старший научный сотрудник отдела физики частиц ЦЕРНа - организации, управляющей БАК. " Вся экспериментальная цепочка была доведена до совершенства".

Чтобы понять, что именно надеются найти ученые ЦЕРН, необходимо сначала разобраться в Стандартной модели - теоретической области физики, которая объясняет, как субатомные частицы формируют атомы и, следовательно, всю окружающую нас материю. Модель помогает объяснить три из четырех сил в природе: электромагнетизм и два типа ядерных сил (сильное и слабое ядерное взаимодействие), которые удерживают атомы вместе.

Однако она не объясняет четвертую силу - гравитацию, а также не объясняет теоретический, невидимый материал, составляющий около 95 процентов Вселенной - темную материю. И хотя исследователи знают, что эти частицы существуют, им еще предстоит это доказать или по крайней мере понять, что же это такое на самом деле. Именно на эти вопросы, как надеются ученые, поможет ответить апгрейд ускорителя.

Наряду с раскрытием тайн темной материи, БАК теперь лучше приспособлен для изучения вопроса о возможном существовании пятой силы природы, называемой темной энергией. Исследователи считают, что эта сила, скорее всего, существует, поскольку она влияет на то, как расширяется Вселенная. Однако, как и темная материя, они не смогли подтвердить факт ее существования или наблюдать ее непосредственно. Сэм Харпер, физик, исследующий теоретическую силу с помощью детектора CMS, очень надеется получить ответы на эти вопросы.

Благодаря обновлениям, команда может оказаться на пороге открытия пятой силы. "Я охочусь за пятой силой столько, сколько я работаю в области физики элементарных частиц", - сказал Харпер в интервью Би-би-си. Может быть, это тот самый год". "Это перевернет всю область", - сказал он. " Это будет самое громкое открытие БАК. Это будет больше, чем Хиггс".

Несмотря на положительные эмоции, ученые по понятным причинам сильно волнуются. Ренде Стиренберг, входящий в состав группы оперативного управления БАК, рассказал агентству Reuters, что перезапуск ускорителя "сопровождается определенным чувством напряжения и нервозности. А вдруг они что-то упустили? А вдруг модернизация окажется недостаточной для того, чтобы совершить открытия, на которые они так рассчитывают"? 

Тем не менее, существует целая вселенная возможностей, которые не могут не радовать.

"Вещь, которая движет всеми специалистами в физике элементарных частиц, заключается в том, что мы хотим открыть неизвестное, - сказал Харпер в интервью BBC, - и именно поэтому такие вещи, как пятая сила и темная материя, так интересны, потому что мы понятия не имеем, что это может быть и существует ли это, и мы действительно хотим это выяснить".

Источники: BBC, CERN, Reuters
(https://www.bbc.com/news/science-environment-56491033) 
(https://home.cern/news/news/accelerators/large-hadron-collider-restarts) (https://www.reuters.com/lifestyle/science/scientists-prepare-cern-collider-restart-hunt-dark-matter-2022-04-20/)