О первых результатах и перспективах экспериментов на Большом адроном коллайдере рассказал заместитель директора Научно-исследовательского института ядерной физики (НИИЯФ) МГУ, доктор физ.-мат. наук Виктор Саврин. На сегодняшний день ученые еще не получили ответы на фундаментальные вопросы. Но открытия еще могут произойти, как ожидаемые, так и неожиданные.
Публичную лекцию в рамках Фестиваля науки ученый начал с факта, который сегодня мало кому известен: «Протонный коллайдер начинали строить еще в Советском Союзе, в Протвино. Примерно такой же большой и такой же мощный. Планировалось, что он будет разгонять протоны до энергии 3 ТэВ (3×1012 электронвольт). И метростроевцы уже прорыли туннель в 21 км. Но строительство остановилось, и эстафета перешла к ЦЕРНу».
Задачи для коллайдера
Большой адронный коллайдер (БАК) – ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжелых ионов и изучения продуктов их соударений, работает в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований (CERN). Его разгонное кольцо расположено в туннеле длиной 26,7 км, пролегающем под землей на территории Франции и Швейцарии. Это самый высокоэнергетичный ускоритель в мире: он рассчитан на сталкивание протонов с суммарной энергией 14 ТэВ (14×1012 электронвольт) и ядер свинца с энергией 5,5 ГэВ (5,5×109 электронвольт).
Как объясняет Виктор Саврин, БАК создавали для того, чтобы решить четыре фундаментальных задач:
- выяснить, откуда берутся массы частиц;
- понять, что такое темная материя и сколько ее во Вселенной;
- узнать, почему в нашей Вселенной почти нет антивещества;
- понять устройство Вселенной на ранних этапах ее существования.
Коллайдер может дать ответы на эти вопросы, так как он воспроизводит условия, которые существовали на раннем этапе после Большого взрыва. Основной задачей ученых является обнаружение при столкновении частиц бозона Хиггса – теоретически предсказанной элементарной частицы, которая должна подтвердить Стандартную модель Вселенной.
Очень важная часть работы – обработка результатов экспериментов, которая осуществляется методом распределенных вычислений на тысячах компьютеров по всему миру.
Что получается
Большой адронный коллайдер в ЦЕРНе работает уже полтора года. На сегодняшний день он разгоняет протоны до суммарной энергии 7 ТэВ, и планируется ее удвоение. При этом поток частиц сейчас составляет 3 х 1033 единиц на см2 в секунду и должен увеличиться еще в пять раз.
Стандартные события, которые происходят в коллайдере, это «лобовые столкновения» протонов и тяжелых ионов (ядер свинца), в результате которых возникают и разлетаются более сотни частиц. Улавливая эти частицы при помощи детекторов, ученые пока что получают качественное воспроизведение результатов, полученных на предыдущих ускорителях.
Исследователи наблюдают Z-бозон и процессы с t-кварками. Основной объект – бозон Хиггса, пока не пойман.
В связи с этим, как объясняет Виктор Саврин, можно ожидать три варианта развития событий:
1) Бозон Хиггса найдут, и мы получим полное соответствие имеющейся на сегодня теории;
2) Бозон Хиггса так и не найдут, зато найдут что-то еще более интересное;
3) Не найдут ни бозон Хиггса, ни что-либо другое. Но такой исход наименее вероятен.
