Ведущий научный сотрудник НИЯУ МИФИ Евгений Солдатов рассказал о деталях масштабной модернизации самого мощного ускорителя частиц. За четыре года планируется заменить основные детекторы и сверхпроводящие магниты, чтобы затем попытаться найти «новую физику», выходящую за пределы Стандартной модели.
Самый мощный в истории человечества научный прибор — Большой адронный коллайдер (БАК) — встал на самую длительную и масштабную реконструкцию за всё время своего существования. Европейская организация по ядерным исследованиям (ЦЕРН) объявила об остановке ускорителя на четыре года, чтобы провести кардинальное обновление, после которого его производительность возрастёт на порядок. Подробности грядущих изменений раскрыл ведущий научный сотрудник кафедры физики элементарных частиц НИЯУ МИФИ Евгений Солдатов.
Прорыв после паузы
По словам учёного, ключевым результатом апгрейда станет десятикратное увеличение светимости коллайдера. Этот параметр, по сути, определяет интенсивность столкновений разогнанных до околосветовых скоростей протонов. Чем выше светимость, тем больше регистрируется событий, и тем больше у учёных шансов обнаружить редчайшие частицы и процессы. «Размеры ускорителя не изменятся, но будут усилены основные детекторы — ALICE, CMS и ATLAS, что позволит им работать при увеличенной интенсивности столкновений. Замене подвергнутся также сверхпроводящие магниты, появятся системы, повышающие частоту столкновений частиц», — пояснил он.
Что именно изменится
Модернизация затронет все ключевые компоненты гигантского 27-километрового кольца, расположенного на границе Швейцарии и Франции. Инженерам предстоит колоссальная работа по замене сверхпроводящих магнитов, удерживающих пучки протонов на их траектории. Более совершенные системы будут установлены и для фокусировки пучков непосредственно перед точками столкновений, что и обеспечит резкое увеличение их интенсивности. Сами же гигантские детекторы — ATLAS и CMS, которые в 2012 году позволили совершить эпохальное открытие бозона Хиггса, — также будут оснащены новой электроникой и сенсорами. Без этого апгрейда они просто не смогли бы обрабатывать лавину данных, которую породит «прокачанный» коллайдер.
Тайны Вселенной
Главная научная интрига заключается в том, что именно надеются найти физики после перезапуска БАК. За прошедшие 18 лет работы коллайдер подтвердил существование бозона Хиггса, а также открыл множество экзотических частиц, состоящих из различных кварков, в том числе и очень тяжёлых — например, beauty-кварков. Однако все эти открытия произошли в рамках Стандартной модели — лучшей на сегодня теории, описывающей устройство материи. Теперь учёные намерены выйти за её пределы. «Увеличение интенсивности столкновения протонов необходимо для того, чтобы набирать большую статистику, большее количество событий и на основе этой большей статистики проверять уже известные взаимодействия на какие-то аномалии или отклонения, — поясняет Евгений Солдатов. — К примеру, современная теория физики частиц — Стандартная модель — не включает гравитацию. Астрофизики видят доказательство существования тёмной материи в космосе, но мы пока даже не знаем, из чего она должна состоять. Это вопросы, которые физики попытаются решить в будущем». Таким образом, после возвращения в строй БАК начнёт охоту за таинственными частицами, которые могут пролить свет на природу тёмной материи и, возможно, укажут путь к «новой физике».
