Большой адронный коллайдер в ЦЕРН был построен по той же причине, по которой мы строим большие телескопы, мощные микроскопы, новые спектрометры и другие измерительные приборы. Он был построен для того, чтобы как можно больше узнать об удивительном мире, который нас окружает. Кроме того, существовал ряд признаков, что за пределами энергий, которых невозможно достичь другими ускорителями частиц, скрывается новая физика.
Поскольку БАК был спроектирован так, чтобы сталкивать протоны на скоростях и энергиях, которые не мог предоставить ни один другой коллайдер, БАК смог проверить область физики, которую мы никогда раньше не исследовали, по техническим причинам.
Самым сильным аргументом в пользу создания БАК было то, что, построив этот коллайдер мы, скорее всего, обнаружим бозон Хиггса, последнюю частицу, предсказанную Стандартной моделью физики элементарных частиц, которая на тот момент была чисто теоретичной единицей. Были также веские основания полагать, что мы найдем новые частицы, указывающие на суперсимметрию, темную материю или дополнительные измерения.
Эти частицы могли бы помочь объяснить, почему существует такой огромный разрыв между электрослабым масштабом энергии, где находятся массы W, Z и бозона Хиггса, и гораздо более высокими масштабами Великого Объединения, где, как считается, силы природы сливаются в единую силу и где могут быть частицы, как, например, тяжелые нейтрино.
Нашел ли Большой адронный коллайдер то, что искал?
Физики постоянно ищут новые частицы, которые могут объяснить многие современные загадки.
Основными целями БАК являются:
1. Определение бозона Хиггса (частицы Бога). Механизм Хиггса придает массу частицам за счет нарушения электрослабой симметрии.
2. Поиск кандидатов на темную материю, которая заполняет 25% пространства Вселенной. Ее очень трудно обнаружить, поскольку она взаимодействует с нашим миром только посредством слабого взаимодействия и гравитации.
3. Поиск дополнительных измерений. Согласно теории струн, наша Вселенная имеет больше измерений, чем те, которые мы уже знаем. Но все они, по-видимому, слишком малы, чтобы их можно было наблюдать. Теория струн на данный момент является всего лишь теорией, поскольку ни один эксперимент не подтвердил ни одно из ее предсказаний. Однако он дает ответы на многие вопросы, связанные с Большим взрывом, и, следовательно, экспериментаторам предстоит доказать это всё на БАКе.
4. Нахождение суперсимметричных частиц (SUSY). По сути, это говорит о том, что для каждого фермиона (частицы с полуцелым спином) должен существовать бозон (с целым спином). Например, электрон — это фермион со спином 1/2. SUSY говорит, что должен существовать бозон с массой и всеми остальными квантовыми числами, точно такими же, как у электрона, но с целым спином.
Задачи поистине фантастические. Однако сказать, что ученые нашли то, что искали не так-то просто. После каждого запуска БАК приходится останавливать на техобслуживание. И могут потребоваться годы, чтобы все хорошенько выяснить.
Кроме того, каждый год БАК производит 50 петабайт данных! (1 петабайт — 1 миллион ГБ. Только представьте себе это число). И нужны тысячи ученых для работы над каждым детектором частиц (а всего их 4).
Так что, пока подтвердился только первый аргумент: мы нашли бозон Хиггса, к большой радости всех теоретиков. В остальном – ничего конкретного.
Однако есть кое-что загадочное. В некоторых экспериментах наблюдается избыток дифотонных событий при энергии 750 ГэВ, и команды ученых усердно работают над тем, чтобы понять, что это такое.
Возможно, это просто какое-то огромное статистическое колебание. Но есть вероятность (не маленькая), что это одна из новых вещей, упомянутых выше, или даже что-то более странное, чего никто не ожидал!
БАК обеспечивает настоящий прорыв для физики элементарных частиц.
