Большой адронный коллайдер снова заработает после трехлетнего перерыва

Крупнейший и самый мощный в мире ускоритель частиц вот-вот снова заработает. В декабре 2018 года Большой адронный коллайдер (БАК) в ЦЕРН недалеко от Женевы, Швейцария, был закрыт, чтобы можно было внести улучшения и обновления в объект. После более чем трехлетнего запланированного перерыва БАК готов вернуться к запуску 3, своему третьему этапу работы. ЦЕРН ожидает, что ускоритель частиц перезапустится где-то между 22 и 24 апреля, сообщил представитель ЦЕРН Space.com в электронном письме. Запуск 3 последует за успешными забегами 1 (2009-2013) и 2 (2015-2018).

Хотя закрытие было запланировано, БАК также столкнулся с некоторыми задержками из-за продолжающейся пандемии COVID-19. Тем не менее, команды ЦЕРН смогли внести ряд обновлений и улучшений в ускоритель частиц, чтобы поддержать новую науку следующего поколения во время запланированного закрытия.

Работа БАК заключается в том, что он разгоняет такие частицы, как протоны, почти до скорости света, при которой частицы сталкиваются друг с другом. Будучи самым мощным ускорителем в мире, БАК может генерировать сотни миллионов столкновений частиц каждую секунду.

При экстремально высоких энергиях, которые может создать БАК, ученые могут исследовать загадочные явления, такие как темная материя и темная энергия, существование которых ученые предсказывают, но ни одно из которых еще не доказано и не обнаружено.

Хотя лишь небольшая часть этих сверхвысокоскоростных столкновений демонстрирует странные физические процессы, которые ученые стремятся изучить, столкновения могут производить массивные частицы, такие как бозон Хиггса, элементарная частица, существование которой предсказано Стандартной моделью физики элементарных частиц, которая была подтверждено экспериментами в ЦЕРН в 2012 году.

Хотя БАК привел к новым исследованиям в области физики во время обоих предыдущих успешных запусков, команды ЦЕРН надеются продолжить свои исследования с помощью новых обновлений, реализованных во время останова. Среди этих улучшений ЦЕРН увеличил мощность инжекторов БАК, которые подают в коллайдер пучки ускоренных частиц.

Согласно заявлению ЦЕРН, во время запуска 2, завершившегося в 2018 году, коллайдер мог ускорять пучки частиц до энергии 6,5 тераэлектронвольт, которая была увеличена до 6,8 тераэлектронвольт. (Один тераэлектронвольт примерно равен 1 триллиону электрон-вольт (ТэВ). 1 ТэВ примерно эквивалентен кинетической энергии летающего комара; может показаться, что это немного, но это огромное количество энергии для одного протона.)

Чтобы добиться такого значительного увеличения энергии, тысячи сверхпроводящих магнитов в LHC, которые направляют протонные пучки, должны «научиться» приспосабливаться к более сильным токам после столь длительного отключения во время LS2 [Long Shutdown 2]. Об этом говорится в официальном заявлении ЦЕРН.

Для внесения этой корректировки требуется около 12 000 отдельных тестов в рамках того, что в ЦЕРНе называют «магнитной тренировкой». Увеличение энергии позволит LHC осуществлять столкновения с еще более высокой энергией, чем раньше, потенциально открывая новое понимание того, как ведут себя частицы.

В свою очередь, ученые надеются продвинуть Стандартную модель, ведущую научную теорию, описывающую все известные силы и частицы во Вселенной, чтобы лучше объяснить такие загадки, как темная материя и темная энергия.

Запуск 3 продлится до 2024 года, после чего произойдет еще одно запланированное отключение. Согласно отчету NewScientist, во время этого перерыва еще одна модернизация сузит протонные пучки коллайдеров, увеличив количество одновременных столкновений с 40 в 2018 году до 120–250. Эти обновления в целом будут настолько значительными, что БАК получит новое имя, став «Большим адронным коллайдером высокой светимости», когда он возобновит работу в 2028 году.