Rêve des physiciens: les коллайдеры serait plus raide du Grand collisionneur?

Si la physique des particules élémentaires parviendront de sa, de nouveaux accélérateurs pourront un jour d'étudier soigneusement le curieux субатомную la particule en physique — boson de Higgs. Six ans plus tard, après la découverte de cette particule sur le Grand collisionneur de hadrons (lhc), la physique de la planification d'une nouvelle machine énorme, qui s'étendront sur des dizaines de kilomètres de l'Europe, le Japon ou la Chine.

la Nouvelle коллайдеры, ils seront

L'Ouverture de cette субатомной de particules, qui révèle l'origine de la masse, a permis la finalisation du modèle Standard global de la théorie de la physique des particules élémentaires. Et est également devenu emblématique de la réussite pour le RÉSERVOIR, à l'heure actuelle le plus grand dans le monde de l'accélérateur — c'est pour la recherche du boson de Higgs, mais pas seulement, il a été construit.

Maintenant les physiciens veulent se plonger dans les mystères du boson de Higgs dans l'espoir qu'il sera la clé de la décision de la persistance des tâches de la physique des particules. «Higgs — spécial particules», explique le physicien Ифанг Wang, directeur de l'Institut de physique des hautes énergies à Pékin. «Nous croyons que le Higgs est une fenêtre sur l'avenir».

Le Grand collisionneur de hadrons (lhc), il est le même RÉSERVOIR, composé d'un anneau d'une longueur de 27 kilomètres, à l'intérieur de laquelle les protons sont dispersés presque à la vitesse de la lumière et sont confrontés à des milliards de fois par seconde, presque atteint la limite de ses capacités. Il est bien débrouillé avec la détection de Higgs, mais ne convient pas pour une recherche.

Par Conséquent, la physique des particules élémentaires ont besoin d'un nouveau collisionneur de particules, spécialement conçu pour le lancement de кучек de bosons de Higgs. Proposé à plusieurs projets pour ces nouvelles machines puissantes, et les chercheurs espèrent que ces usines de Higgs pourrait aider à trouver des solutions de graves faiblesses du modèle Standard.

« n'est pas une théorie de l'univers», dit le physicien expérimentateur particules Galina Abramovich de l'université de Tel-Aviv. Par exemple, cette théorie n'explique pas la matière noire, étant inconnu substance, dont la masse est nécessaire pour tenir compte de l'observation spatiale, comme le mouvement des étoiles dans les galaxies. Elle n'explique pas non plus pourquoi l'Univers est composé de matière, tandis que l'antimatière est extrêmement rare.

Les Partisans de nouveaux коллайдеров affirment que l'étude approfondie du boson de Higgs peut indiquer des scientifiques sur la manière de résoudre ces énigmes. Mais, parmi les scientifiques à la recherche de nouvelles coûteux accélérateurs ne prennent pas en charge. De même incompréhensible que c'est pu trouver une telle machine.

Les files d'attente

Le Premier dans la file d'attente vaut International linéaire de hadrons (lhc) au nord du Japon. À la différence du RÉSERVOIR, sur lequel les particules se déplacent le long de l'anneau, MLK accélère les deux faisceau de particules en ligne droite, directement les uns sur les autres, sur l'ensemble de son 20 kilomètres de longueur. Et au lieu de l'ensemble des collisions de protons, il confronte les électrons et de leurs partenaires de антивеществу, de positons.

Toutefois, en décembre 2018 interdisciplinaire, le comité du conseil Scientifique du Japon s'est prononcé contre ce projet, exhortant le gouvernement à faire preuve de prudence avec son soutien, et en se demandant justifient-elles attendues les progrès scientifiques, le coût de hadrons, qui est actuellement évalué à 5 milliards de dollars.

Les Partisans affirment que le plan de MLK de collision entre les électrons et les positrons, et non de protons, a un certain nombre de grands avantages. Les électrons et les positons — les particules élémentaires, alors qu'ils n'ont pas de petits composants, et les protons sont constitués de particules plus petites — quarks. Cela signifie que les collisions de protons seront de plus en plus désordonnés et de créer plus inutile de particules, qui est à tamiser.

En outre, lors des collisions de protons seulement une partie de l'énergie de chaque proton en fait se trouve dans une collision, alors que dans d'électron-позитронных коллайдерах particules transportent dans un affrontement plein d'énergie. Cela signifie que les scientifiques peuvent configurer l'énergie de collision de façon à maximiser la production de bosons de Higgs. Dans le même temps, MLK faudra seulement 250 milliards d'électron-volts pour la production de bosons de Higgs par rapport à 13 trillions d'électron-volts sur le RÉSERVOIR.

MLK «la qualité des données sera beaucoup plus élevé», explique le physicien des particules élémentaires Lyn Evans de genève, le CERN. Un sur tous les 100 de collision sur MLK va produire le boson de Higgs, alors que le RÉSERVOIR est arrive une fois tous les 10 milliards de collisions.

Il est Prévu que le gouvernement japonais décide de collider en mars. Evans a dit que si MLK est approuvé, à sa création d'environ 12 ans. Plus tard, accélérateur, vous pouvez également mettre à niveau pour augmenter l'énergie, où il peut atteindre.

Le CERN il y a des plans sur la création d'une semblable machine Compacte linéaire de hadrons (CLIC). Il sera également collisions des électrons et de positons, mais à des énergies plus élevées que MLK. Son énergie commence à 380 milliards d'électron-volts et d'augmenter jusqu'à 3 milliards d'électron-volts en série de mises à jour. Pour atteindre ces énergies, il est nécessaire de développer une nouvelle technologie de l'accélération de particules, et donc CLIC apparaît clairement pas avant MLK, dit Evans, chef de la coopération de chercheurs des deux projets.

Jogging dans un cercle

Les Deux autres sont prévues hadrons, en Chine et en Europe, sont ronds, comme le RÉSERVOIR, mais beaucoup plus: chaque cercle de 100 km. Il est assez un grand cercle, pour deux fois le tour du pays Liechtenstein. C'est presque la longueur de la Mkada.

Circulaire électronique-positron collider, un endroit dont la construction en Chine n'est pas déterminé, sera collisions des électrons et des positons de 240 milliardsl'électron-volt, selon le modèle du plan, officiellement présentée en novembre et protégé Van et de l'Institut de physique des hautes énergies. Cet accélérateur peut être mis à jour plus tard pour stalkivaniya des protons sur les hautes énergies. Les scientifiques disent que pourraient commencer la construction de cette machine d'une valeur de 5-6 milliards de dollars d'ici à 2022, et se terminer d'ici à 2030.

Et au Cern proposé un Futur collisionneur circulaire, BCA, sera également de s'affilier à un travail par étapes, en poussant les électrons de позитронами, et plus tard les protons. L'objectif ultime est d'atteindre протонных de collision sur les 100 milliards d'électron-volts, ce qui est plus de sept fois supérieure à l'énergie de la cuve.

En attendant, les scientifiques ont fermé le RÉSERVOIR sur les deux ans, la modernisation de machine pour le travail de la plus haute énergie. En 2026, gagne le RÉSERVOIR avec de haute de la luminance, qui augmentera la fréquence des collisions de protons au moins cinq fois.

un Portrait de Higgs

Lorsque le RÉSERVOIR a été construit, les scientifiques étaient assez confiants que vous trouverez avec lui, le boson de Higgs. Mais avec de nouvelles machines incompréhensible, quelles sont les nouvelles particules chercher. Ils vont tout simplement cataloguer, combien de Higgs interagit avec d'autres bien connus des particules.

Les Mesures d'interactions de Higgs peuvent confirmer les attentes du modèle Standard. Mais si les observations sont différents des attentes, la divergence peut indirectement indiquer la présence de quelque chose de nouveau, tel que les particules qui composent la matière noire.

Certains scientifiques espèrent qu'il se passe quelque chose d'inattendu. Parce que le boson de Higgs — devinette: ces particules se condenser en liquide, semblable à de la mélasse. Pourquoi? Nous n'avons aucune idée, dit le physicien des particules de Michael Пескин de l'université de Stanford. Ce liquide imprègne de l'Univers, le ralentissement de la particule et en leur donnant du poids.

Une Autre énigme réside dans le fait que la masse du Higgs dans un million de milliards de moins que prévu. Cette singularité peut dire qu'il existe d'autres particules. Auparavant, les scientifiques pensaient qu'elles pourraient répondre à des problèmes de Higgs à l'aide de la théorie de la supersymétrie — consonne lequel chaque particule a une qui est plus lourd partenaire. Mais ce n'est pas arrivé, parce que le RÉSERVOIR n'a trouvé aucune trace de суперсимметричных de particules.

Les Futurs коллайдеры peuvent tout de même trouver des preuves de supersymétrie ou d'une autre manière de faire allusion à de nouvelles particules, mais cette fois, les chercheurs ne seront pas faire de promesses. Maintenant, ils sont plus occupés à l'élaboration des priorités et de l'harmonisation des arguments en faveur d'une nouvelle коллайдеров et d'autres expériences de physique des particules élémentaires. Une chose est certaine: les accélérateurs seront à explorer territoire inconnu avec des résultats imprévisibles.

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