Мощнейший ускоритель частиц на планете — снова в деле.
В 2025 году ученые из CERN (Европейская организации по ядерным исследованиям) представили результаты нового этапа экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАК).
Открытия заставили физиков по всему миру пересмотреть привычные представления о Вселенной.
Возможно, наука кардинально меняется. Возможно, мир стоит на пороге новой физики.
Читайте сами, что обнаружили ученые, и делайте выводы.
КОМУ ОН НУЖЕН, ЭТОТ БОЛЬШОЙ АДРОННЫЙ КОЛЛАЙДЕР?
Если коротко, БАК — гигантская машина длиной 27 километров. Она зарыта под землей на границе Швейцарии и Франции.
Такого “монстра технологической мысли” создали с единственной целью — сталкивать частицы (например, протоны) на невероятных скоростях, почти достигающих скорости света.
При подобных столкновениях выделяется энергия, способная создать условия, схожие с теми, что были во время Большого взрыва.
Отлично! Ну и зачем знать, что было миллиарды лет назад? Лучше бы смотрели в будущее…
Действительно, многие “диванные критики” уверены, будто подобные исследования — пустая трата времени и бюджета. Дескать, что нам с этих столкновений частиц, если люди все еще страдают от голода и конфликтов?
Но давайте посмотрим на это с другими глазами.
Работа на БАК — не просто эксперименты ради любопытства. Это попытка ответить на фундаментальные вопросы: что движет Вселенную, как она появилась и что лежит за гранью нашего понимания.
Именно за гранью. Это ключевое. Представьте на минуту, что вы силитесь прочитать книгу на языке, из которого знаете всего лишь пару десятков слов. Кое-что вы, конечно, понимаете. Но основные смыслы писания остаются для вас непостижимыми.
Так вот, ученые стремятся расшифровать эти незнакомые “тексты” Вселенной, чтобы получить полное представление о природе реальности.
Конечно, на этом витке развития исследований результаты могут показаться непрактичными, не имеющими прикладного значения.
Но они несомненно закладывают основу для технологий, которые изменят мир в будущем.
Ну вспомните, лазеры, GPS и даже интернет когда-то тоже были побочными и непонятными продуктами фундаментальных исследований.
Так почему бы не принять факт, что следующие революционные открытия начнутся именно здесь, на Большом адронном коллайдере?
ГЛАВНОЕ ОТКРЫТИЕ К 2025 — ЗАГАДОЧНЫЕ ЛЕПТОНЫ
В 2025 году исследователи из эксперимента LHCb (Large Hadron Collider beauty) опубликовали в журнале Physical Review Letters статью, посвященную аномалиям в распаде B-мезонов.
Речь идет о частицах, которые, как выяснилось, распадаются не так, как предсказывает Стандартная модель. Замечу, модель, которая все еще основная теория физики элементарных частиц.
Возглавила работу группа ученых под руководством профессора Гая Уилкинсона из Оксфордского университета.
Для понимания сути явлений поясню:
B-мезоны должны распадаться симметрично.
Стандартная модель утверждает — фундаментальные законы физики одинаково действуют на ВСЕ лептоны. Неважно что это: электроны, мюоны или их нейтрино.
В Стандартной модели явление называют лептонной универсальностью.
И оно — один из краеугольных камней в понимании элементарных частиц.
Но вот данные новых экспериментов показали неожиданный перекос: мюоны и электроны, возникающие при распаде B-мезонов, почему-то появляются с разной частотой.
Представьте себе весы, на которых лежат одинаковые грузы, но вдруг одна сторона начинает перевешивать без видимой причины. Или, что при броске монеты с идеальными равновероятностными условиями “орел” выпадает чаще, чем “решка”.
Такое нарушение пропорций намекает — за этим могут стоять неизвестные физические силы. Или частицы, которые Стандартная модель пока не учитывает.
Ну и конечно же, если аномалия подтвердится, мир окажется перед необходимостью пересмотра всей теории. И да, вполне возможно, что будет открыт новый фундаментальный закон природы.
В ПОИСКАХ ТЁМНОЙ МАТЕРИИ
Одна из ключевых задач работы Большого адронного коллайдера в 2025 году — изучение частиц, которые станут кандидатами на роль носителей тёмной материи.
Вы же помните, и мы уже не раз об этом писали на канале, что Тёмная материя — загадочная субстанция, которая составляет 27% массы Вселенной. Она не взаимодействует с обычным светом, что делает ее невидимой.
Исследования давно начаты и проводятся в рамках эксперимента CMS (Compact Muon Solenoid), где используются обновленные детекторы с более высокой точностью. Руководитель группы CMS, профессор Эммануэль Шанел из Института астрофизики Парижа, отметил:
“Мы смогли зарегистрировать сигналы, которые ранее терялись в шуме. Это приближает нас к пониманию природы тёмной материи”.
Результаты опубликованы в журнале Nature Physics, но ученые подчеркивают — это лишь начало: зафиксированные сигналы требуют дополнительных проверок.
НОВЫЕ СОСТОЯНИЯ МАТЕРИИ
Еще одним неожиданным открытием в свое время стало обнаружение так называемых тетракварков и пентакварков. Экзотических частиц, состоящих из четырех и пяти кварков. За последнее десятилетие обнаружено не менее дюжины таких частиц.
Нового класса, который расширяет понимание, как устроена материя.
Эксперименты ATLAS и ALICE подтвердили существование тетра- и пентакварков с крайне необычными свойствами.
Команда под руководством доктора Сары Майлз из Кембриджского университета заявила:
“Эти частицы могут существовать лишь в экстремальных условиях. Изучение их свойств дает нам подсказки о процессах, происходивших в первые мгновения после Большого взрыва”.
И вот то, ради чего БАК действительно нужен:
- Вызов для Стандартной модели.
Когда аномалии в распадах B-мезонов подтвердятся, физика будет вынуждена выйти за рамки привычной теории.
Это как если бы вы вдруг неожиданно узнали, что правила шахмат изменились. И даже если вы были гроссмейстером, теперь вы не умеете играть в шахматы… - Понимание тёмной материи.
Суперважная тема. О тёмной материи выстроено много правдоподобных (и не очень) гипотез. Большая теоретическая база. Но ни одна живая душа, в том числе ученая, никогда не видела, что это такое.
Найти частицы, связанные с тёмной материей, — это как найти недостающий кусочек пазла, который поможет воссоздать всю картину Вселенной. - История ранней Вселенной.
Открытие новых состояний материи, таких, как тетракварки — не просто приятная неожиданность. Они помогают воссоздать условия, которые существовали миллиарды лет назад. Сразу после Большого взрыва.
Но как обычно, дьявол в деталях.
Удивительно, но самая большая проблема работы на БАК — огромный объем данных, которые требуется обработать.
Современные компьютеры едва справляются с потоком информации. Требуется разработка новых алгоритмов и технологий хранения данных. Например, применение квантовых компьютеров.
Еще момент, который все время обсуждается: инвестиции на подобные проекты слишком велики. Сами считайте: бюджет CERN на 2025 год составил около 1,2 миллиарда евро.
===
Как думаете, оправдывают ли открытия в мире частиц огромные инвестиции в науку? Делитесь соображениями в комментариях, давайте обсудим! Возможно, именно ваше мнение станет отправной точкой для интересной дискуссии о будущем науки.