Большой адронный коллайдер должен возобновить свою работу в марте 2015 года. Последние усовершенствования позволят ускорителю сообщать элементарным частицам ещё более высокую энергию. Эксперты полагают, что в этом году даже может быть обнаружена новая частица, причём ещё более интересная, чем бозон Хиггса.

Согласно заявлению ЦЕРН, во время нового запуска энергия столкновений частиц будет достигать 13 тераэлектронвольт (или 6,5 ТэВ на пучок) по сравнению с 8 ТэВ (4 ТэВ на пучок) в 2012 году.

Чтобы подготовить машину к новым достижениям, 18 из 1232 сверхпроводящих дипольных магнита БАК были заменены. Более 10 тысяч электрических соединений между дипольными магнитами были оснащены спайками, которые могут действовать в качестве альтернативного пути для тока. Это позволит сохранить связь в случае возможной поломки (по сети идёт ток в 11 тысяч ампер).

Также инженерами были установлены новые наборы радиационностойкой электроники и модернизирована вакуумная система, обеспечивающая защиту пучков от сторонних молекул, а также криогенная система.

Рис. 1.

Все эти усовершенствования позволят учёным лучше понять предыдущие открытия БАКа (в том числе и обнаружение бозона Хиггса), а также приблизиться к разгадкам таких тайн Вселенной, как тёмная материя, суперсимметрия и антивещество.

Учёные надеются, что в 2015 году в БАК проявит себя так называемая суперсимметричная частица (наиболее вероятно, что ею станет глюино). Обнаружение новой частицы дало бы учёным прямые доказательства существования неуловимой тёмной материи.

"Открытие может произойти уже в этом году, если нам действительно повезёт, то к концу лета, – рассказала профессор Калифорнийского университета в Беркли Беате Хайнеман (Beate Heinemann), пресс-секретарь научной группы эксперимента ATLAS. – Сейчас мы стоим на пороге новых открытий других миров, таких, как, например, антиматерия.

Антивещество было обнаружено в начале прошлого века, вероятно, теперь мы найдём суперсимметричную материю". Суперсимметрия может стать дополнением к стандартной модели, которая описывает элементарные частицы и их взаимодействия. Сокращённо суперсимметричные частицы называют SUSY-частицы, и они могут заполнить пробелы в этой модели, стать её основой и объединить все фундаментальные взаимодействия природы. Согласно предположениям, в суперсимметрии каждая из частиц имеет более массивного партнёра. Так, фотон, частица, составляющая света, будет иметь партнёра под названием фотино. Кварк, строительный блок протонов и нейтронов атома, будет иметь партнёра под названием скварк.

Рис. 2.

Однако во время предыдущих экспериментов БАК никаких признаков существования этих суперчастиц замечено не было, что привело к замешательству в среде теоретиков. Теперь же, после усовершенствования коллайдера, есть вероятность, что наконец будет обнаружено первое свидетельство существования SUSY-частиц.

Планируется, что гигантская научная машина удвоит энергию столкновений, причём в той области, где, согласно предсказаниям теоретиков, глюино должны появиться в достаточном для регистрации количестве.

Глюино является суперпартнёром глюона, который «склеивает» кварки внутри протонов и нейтронов. Детекторы БАК не смогут отследить его напрямую – они смогут зафиксировать лишь его распад, а учёные затем реконструируют свойства частиц.

Эти продукты распада должны включать в себя самые лёгкие и стабильные макрочастицы, известные как нейтралино. Исследователи предположили, что

поcледняя является одной из составляющих тёмной материи, которая гравитационно связывает галактики в космосе, но не может быть обнаружена напрямую с помощью телескопов, так как она не влияет на электромагнитные поля.

Рис. 3.

«Это открытие потрясёт мир, – уверена Хайнеман. – На мой взгляд, это куда более захватывающе, чем открытие бозона Хиггса».

Таким образом,

новый запуск БАК может не только удовлетворить чаяния сторонников теории суперсимметрии, которые получат первые доказательства существования макрочастиц, но и в целом будет важной вехой для науки, предоставив данные для понимания тёмной материи.

«Мы сосредоточились на поиске частицы, составляющей тёмной материи, но, вполне возможно, что тёмная материя состоит из такого же разнообразия частиц, что и нормальная материя, – отмечает доктор Майкл Уильямс (Michael Williams), физик из Массачусетского технологического института. – Обнаружение любой частицы, которая теоретически может быть частью тёмной материи, уже будет достижением, ведь это поможет нам лучше понять влияние тёмной материи на галактики и эволюцию Вселенной. Кроме того, она откроет нам дверь на другую сторону, о которой мы сейчас не имеем практически никакого представления».

Рис. 4.

Исследователи физики частиц уже объявили о трёх крупных конференциях в августе и сентябре 2015 года, на которых, вероятно, и будут обнародованы результаты новых столкновений. Однако некоторые эксперты всё же говорят, что не стоит ожидать оглашения выводов так скоро: вероятно, результаты будут слишком сложными и понадобится время, чтобы разобраться в огромной массе полученных данных.

Рис. 5.