Большой адронный коллайдер перезапустился после трехлетнего перерыва

Ученые сообщили, что крупнейший в мире коллайдер частиц готов к третьему и самому мощному экспериментальному периоду.

Европейская организация ядерных исследований (ЦЕРН) снова запустила Большой адронный коллайдер (БАК) после трехлетнего перерыва в работе. В декабре 2018 года коллайдер был закрыт на профилактику и модернизацию. Хотя закрытие было запланированным, запустить БАК по графику помешала пандемия, и его перезапуск был перенесен еще на год.

Если все первоначальные тесты и проверки, начавшиеся в этом месяце, пройдут успешно, ученые начнут эксперименты в июне и постепенно выйдут на полную мощность к концу июля. 

Новый запуск может, наконец, выявить долгожданные «правосторонние» версии призрачных частиц – нейтрино, найти неуловимые частицы, из которых состоит темная материя, обладающая гравитацией, но не взаимодействующая со светом, и даже помочь объяснить, почему Вселенная вообще существует.

С 2008 года БАК сталкивал атомы на невероятных скоростях, чтобы найти новые частицы, такие как бозон Хиггса, элементарную частицу и последнюю недостающую часть Стандартной модели, описывающей фундаментальные силы и частицы во Вселенной.

В предстоящем третьем запуске улучшенные возможности коллайдера будут сосредоточены на изучении свойств частиц в Стандартной модели, включая бозон Хиггса, и на поиске доказательств существования темной материи.

Помимо других задач, эксперимент ATLAS, крупнейший детектор частиц на БАК, попытается ответить на вопрос, который десятилетиями озадачивал ученых: почему все нейтрино, обнаруженные до сих пор, являются «левшами».

Большинство частиц бывают лево- и правосторонними. Считается, что они имеют близнецов из антиматерии, которые имеют одинаковую массу, но противоположный электрический заряд. Теоретически «правые» нейтрино должны существовать, но никто и никогда их не находил.

Усовершенствованный БАК стал мощнее, он сможет разгонять частицы до еще бОльших энергий: предыдущий предел был 6,5 тераэлектронвольт (ТэВ_, теперь это значение выросло до 6,8 ТэВ. А значит, атомы будут сталкиваться друг с другом на большей скорости. Это позволит увидеть новые типы частиц.

БАК также будет чаще сталкивать атомы друг с другом, что должно облегчить ученым поиск необычных частиц, которые очень редко образуются во время столкновений. Модернизация детектора БАК позволит его инструментам собирать высококачественные данные об этом новом энергетическом режиме. Но хотя эксперименты на БАК будут доставлять терабайты данных каждую секунду, сохранить и изучить можно лишь небольшую их часть.

Ученые также надеются разрешить одну из главных загадок Вселенной. Считается, что материя и антиматерия образовались в равных количествах при Большом взрыве. Теоретически это означает, что они должны были аннигилировать при контакте, не оставив после себя ничего. Тем не менее, наша Вселенная существует и в основном состоит из материи.

Планируется, что третий запуск продлится до конца 2025 года. Ученые уже обсуждают следующий раунд обновлений, который будет реализован после запуска третьей фазы экспериментов, что еще больше увеличит количество одновременных столкновений атомов, а также улучшит чувствительность приборов.