Для того чтобы ученые могли проверить разные теории по физике элементарных частиц в 1998 году началось строительство ускорителя частиц на встречных пучках, более известного, как Большой адронный коллайдер. Европейская организация ядерных исследований при участии более 10 тысяч ученых строила свой самый мощный и высокоэнергетичный коллайдер вплоть до 2008 года.
Первые же столкновения частиц в 27-километровом подземном тоннеле под горами, на границе Швейцарии и Франции произошли в 2010 году. Это случилось при энергии 3,5 тераэлектронвольт на пучок. После модернизации возможная энергия возросла почти вдвое. И это привело к обнаружению неожиданного и тревожного события.
Бозон Хиггса
Коллайдер – это именно та машина, которая позволяет достичь таких высоких энергий, которых будет достаточно для столкновения двух встречных пучков частиц. При этом образуются побочные продукты, которые наблюдаются и анализируются в надежде получить больше информации о структуре субатомного мира и законах природы.
Некоторые из этих «побочек» другими способами, кроме как в коллайдере, наблюдать невозможно, поскольку они через очень короткое время распадаются. Так на БАК был обнаружен бозон Хиггса. В Европейской организации ядерных исследований уже начали строить планы относительно того, что бозоны Хиггса во множественном числе будут производиться каждую минуту.
Это и дало бы возможность точно сказать, существует ли он или нет. Появилась также возможность исследовать и другие гипотетические частицы, в том числе и суперсимметричные. В 2022 году коллайдер заработал с энергией пучка в 6,8 ТэВ. Планируется, что таковой она останется до 2026 года.
CIR
И вот, ранним утром 7 июля 2022 года в магнитном поле Земли открылась трещина на целых 14 часов. Ее создало довольно редкое явление под названием CIR – область совместного вращения Солнца. Это такая огромная структура из плазмы, которая генерируется взаимодействием быстрых и медленных потоков солнечного ветра в средних и низких широтах солнечной гелиосферы.
CIR так же, как и выбросы корональной массы, могут иметь сжатые магнитные поля и ударные волны, поэтому способны вызывать космические штормы, которые мы наблюдаем в виде полярных сияний. В тот день один такой CIR и врезался в земную магнитосферу, вызвав магнитную бурю класса G1. Как ни странно, трещины в земном магнитном поле – это нормальное явление.
❗Участившиеся случаи ограничения каналов вынудили нас заняться поиском альтернативных площадок. Канал про Космос мы уже перенесли в приложение SFERA. А скоро в SFERA появится и сервис для статей. Скачать мобильное приложение SFERA:
«Мы обнаружили, что наш магнитный экран пропускает сквозняки, как дом с открытым окном во время шторма. Наш магнитный щит принимает на себя основную тяжесть космических бурь, но часть энергии просачивается сквозь его трещины, иногда достаточно, чтобы вызвать проблемы со спутниками, радиосвязью и энергосистемами», – заявлял автор этого открытия Харальд Фрей еще в 2003 году.
Модернизация светимости
Трещины не единственные открытия БАК. Тем же летом 2022 года удалось обнаружить новый тип пентакварка, состоящего из нескольких кварков: восходящего, нисходящего, странного, очарованного и очарованного антикварка. Несмотря на то, что любые эксперименты с элементарными частицами рано или поздно заканчиваются уменьшением результатов, на БАК этого удалось избежать модернизацией устройств.
В данном случае речь шла о светимости энергии столкновений и улучшении детекторов. Начатая в 2018 году модернизация светимости повысит потенциал ускорителя уже в 2027 году. Вместе с повышением светимости машины улучшатся предельные и статистические измерения, редкие реакции можно будет обнаружить с больше вероятностью.
Уже третий запуск БАКа в конце 2025 года увеличит текущий набор данных не менее чем в два раза. После этого уже запланирован длительный период подготовки до 2029 года, когда коллайдер будет настолько усовершенствован, что частота столкновений будет превышать нынешнюю в 10 раз.
Редкие реакции
Четвертый запуск БАКа в 2042 году принесет в 10 раз больше данных, чем третий. Все потому, что он предназначен, в том числе, и для того, чтобы накапливать огромное количество записей столкновений частиц для анализа. Главной частицей для этих экспериментов, как известно, является протон. Он прост в обращении и им достаточно легко манипулировать, разгоняя почти до скорости света.
Но он далеко не элементарен. В его составе глюоны, кварки, антикварки, тяжелые частицы (кванты слабых взаимодействий, отвечающие за распад, такие как бозоны Z и W). При столкновении протонов все эти частицы рассыпаются, и есть какая-то доля секунды, при которой сами элементарные частицы могут столкнуться, образуя редкую реакцию.
От новых запусков БАКа ученые ждут не обнаружения новых частиц как таковых, на что они в принципе нацелены, но интересных статистических подсказок. В третьем запуске усовершенствованные триггеры позволят отслеживать тонкие сигналы, возникающие в результате слабого и электромагнитного взаимодействия. А тут уже до открытия частиц темной материи рукой подать.
Чтобы не потерять нас, подпишитесь на telegram-канал, который мы ведём для проекта SFERA. Срочные новости будут в закреплённых сообщениях.
❗️ Ставьте 👍 и подписывайтесь на наш канал!
Читайте также: