Большой адронный коллайдер перезапускается после трехлетнего перерыва
Большой адронный коллайдер (БАК) был перезапущен в пятницу 22 апреля после трехлетнего перерыва для модернизации, которая позволит ему сталкивать протоны на еще больших энергиях в надежде сделать новые открытия.
БАК продолжит изучение бозона Хиггса, существование которого было доказано в 2012 году, и проверит Стандартную модель физики элементарных частиц после того, как недавние аномалии породили теории о таинственной пятой силе природы.
«Два луча протонов циркулировали в противоположных направлениях по 27-километровому кольцу Большого адронного коллайдера сразу после полудня в пятницу, говорится в заявлении европейской физической лаборатории CERN.
Расположенный на глубине более 100 метров под границей Швейцарии и Франции, коллайдер был закрыт с декабря 2018 года на техническое обслуживание и модернизацию, что стало вторым по продолжительности перерывом за его 14-летнюю историю.
ЦЕРН сообщил, что «относительно небольшое количество протонов» циркулировало при энергии 450 миллиардов электронвольт. «До высокоинтенсивных и высокоэнергетических столкновений остается пара месяцев», — сказал сотрудник ЦЕРН Родри Джонс.
ЦЕРН заявил, что его эксперты «будут работать круглосуточно», чтобы подготовить коллайдер к установлению нового рекорда в 13,6 триллиона электронвольт.
Беспрецедентное количество предстоящих столкновений также послужит отправной точкой для четырехлетнего массивного сбора и анализа данных четырьмя огромными детекторами частиц ЦЕРН.
Захватывающие несколько лет
Наблюдение на Большом адронном коллайдере за бозоном Хиггса рассматривалось как дальнейшее подтверждение Стандартной модели, которая является лучшей теорией ученых о самых основных строительных блоках Вселенной и о том, какие силы управляют ими.
Но новая фаза исследований коллайдера наступает в интересное время, когда Стандартная модель подвергается давлению из-за серии измерений, которые, похоже, не вписываются в ее рамки.
Ранее в этом месяце более 400 ученых заявили, что после десяти лет измерений они обнаружили, что бозон W имеет значительно большую массу, чем допускала Стандартная модель.
Гарри Клифф, физик из Кембриджского университета, сказал, что модернизация коллайдера означает, что «это будут захватывающие несколько лет».
На БАК работают 4 основных и 3 вспомогательных детектора:
ALICE (A Large Ion Collider Experiment)
ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS)
CMS (Compact Muon Solenoid)
LHCb (The Large Hadron Collider beauty experiment)
TOTEM (TOTal Elastic and diffractive cross section Measurement)
LHCf (The Large Hadron Collider forward)
MoEDAL (Monopole and Exotics Detector At the LHC).ATLAS, CMS, ALICE, LHCb — большие детекторы, расположенные вокруг точек столкновения пучков. Детекторы TOTEM и LHCf — вспомогательные, находятся на удалении в несколько десятков метров от точек пересечения пучков, занимаемых детекторами CMS и ATLAS соответственно.
Детекторы ATLAS и CMS — детекторы общего назначения, предназначены для поиска бозона Хиггса и «нестандартной физики», в частности тёмной материи, ALICE — для изучения кварк-глюонной плазмы в столкновениях тяжёлых ионов свинца, LHCb — для исследования физики b-кварков, что позволит лучше понять различия между материей и антиматерией, TOTEM — предназначен для изучения рассеяния частиц на малые углы, таких, которые происходят при близких пролётах без столкновений (так называемые несталкивающиеся частицы), что позволяет точнее измерить размер протонов, а также контролировать светимость коллайдера, и LHCf — для исследования космических лучей, моделируемых с помощью тех же несталкивающихся частиц.
С работой БАК связан также седьмой, незначительный в плане бюджета и сложности, детектор MoEDAL, предназначенный для поиска медленно движущихся тяжёлых частиц.
Во время работы коллайдера столкновения проводятся одновременно во всех четырёх точках пересечения пучков, независимо от типа ускоряемых частиц (протоны или ядра). При этом все детекторы одновременно набирают статистику.
Он изучает частицы, называемые прелестными кварками, на Большом адронном коллайдере и говорит, что они «ведут себя не так, как мы ожидали» в рамках Стандартной модели. «Все эти аномалии можно объяснить одной новой силой».
В настоящее время известны четыре фундаментальные силы природы — гравитация, электромагнетизм, сильное и слабое ядерное взаимодействие — и пятая была бы «действительно большой проблемой».
Другое объяснение может заключаться в том, что мы знаем меньше, чем думали. Возможно, «на самом деле мы смотрим на один угол картины, а есть гораздо более широкая картина, в которой Стандартная модель имеет больший смысл», — сказал Гарри Клифф.
В любом случае, это «было бы шагом на пути к более единому пониманию основных составляющих Вселенной», — сказал он.
Один из самых больших пробелов в Стандартной модели заключается в том, что она не учитывает темную материю, которая, как считается, составляет значительную часть Вселенной.
Пока Большой адронный коллайдер не обнаружил признаков темной материи. «По своей природе его трудно обнаружить, — говорит Гарри Клифф. Но он добавил, что «было бы большим прорывом, если бы мы смогли найти частицу темной материи».