Арман физиктердің: қандай коллайдеры еді мықтырақ Большого адронного?

Егер физика элементар бөлшектер, қол жеткізетініне өзінің жаңа үдеткіші алады, бір күні мұқият зерттеу ең любопытную субатомную бөлшекті физика — бозон Хиггса. Араға алты жыл салып, ашылғаннан кейін осы бөлшектер Үлкен адронном коллайдере, физика жоспарлауда жаңа үлкен машиналар, растягиваться ондаған километр Еуропада, Жапония мен Қытайда.

Жаңа коллайдеры: олар қандай болады

Ашу осы субатомной бөлшектер ашатын, шығу тегі массасын әкелді аяқтау Стандартты моделі — жалпы теориясын физиканың элементар бөлшектер. Сондай-ақ, өте маңызды жетістігі үшін БАК, қазіргі уақытта әлемдегі ең ірі үдеткіш — дәл осы іздеу үшін Хиггса бозона болса да, ғана емес, оның салған.

Енді физика келеді углубиться құпиясын Хиггса бозона үмітпен, ол айналады кілті шешімі затянувшихся міндеттерді физика бөлшектер. "Хиггс — ерекше бөлшектер", дейді физик Ифанг Ван Институтының директоры, жоғары энергия физикасы Бейжің. "Біз сенеміз, Хиггс терезесі өтті.

Большой адронный коллайдер, ол БАК тұратын сақина ұзындығы 27 шақырым, оның ішінде протоны разгоняются дерлік дейін жарық жылдамдығының және тап миллиардтаған секундына рет, дерлік жетті шегіне, өз мүмкіндіктері. Ол тамаша орындады табылуына Хиггса, бірақ қолайлы емес, егжей-тегжейлі, оны зерттеу.

Сондықтан физика элементар бөлшектер талап етеді жаңа коллайдера бөлшектер, арнайы жобаланған іске қосу үшін кучек бозонов Хиггса. Ұсынылған бірнеше жоба үшін осы жаңа қуатты машиналар мен ғалымдар үміттенеді, бұл фабриканың Хиггса көмектесе алар еді шешімдерді табу сорақы әлсіз орындық Стандартты моделі.

" жоқ болып табылады толық теориясымен ғаламның", - дейді физик-зерттеуші бөлшектер Галина Абрамович бірі-Тель-авив университетінің профессоры. Мысалы, бұл теория түсіндіреді қараңғы материя, танылмаған зат, оның массасы қажет есепке алу үшін ғарыштық бақылау сияқты қозғалыс жұлдыздар галактиках. Ол сондай-ақ түсіндіреді, неге Ғалам тұрады, материя, ал антиматерия өте сирек кездеседі.

Жақтастары жаңа коллайдеров бекітеді, бұл мұқият зерделеу Хиггса бозона көрсетуі мүмкін ғалымдарға шешу жолында, осы жұмбақтар. Бірақ ғалымдар арасында ұмтылу жаңа қымбат ускорителям қолдау емес, барлық. Оның үстіне түсініксіз, дәл таба алар еді мұндай машиналар.

Келесі кезекте

Бірінші кезекте тұр Халықаралық желілік коллайдер солтүстігінде Жапония. Айырмашылығы БАК, онда бөлшектер движутся сақина бойынша, МЛК жылдамдатады екі буданы бөлшектердің тікелей байланыс бойынша, тікелей бір-біріне, өз 20-километрлік ұзындығы. Және оның орнына сталкивать бірге протоны, ол сталкивает электрондар және олардың серіктестері антивеществу, позитроны.

Алайда, желтоқсан айында 2018 жылғы пәнаралық комитет Ғылыми кеңесінің Жапония қарсы сөз сөйледі бұл жобаның шақыра отырып, үкімет сақ болып, оның қолдау және задаваясь мәселе, ақтайтын ма күтілетін ғылыми жетістіктері құны коллайдера, ол қазіргі уақытта бағаланады 5 миллиард доллар.

Жақтастары бекітеді, бұл жоспар МЛК бойынша столкновению электрондардың және позитронов емес, протондар, оның бірқатар артықшылықтары бар. Электрондар және позитроны — элементар бөлшектер, бар, жоқ, аз компоненттері, ал протоны тұрады да ұсақ бөлшектер — кварков. Бұл протондар соқтығысу болады беспорядочными құрып, көп бесполезного қоқыс бөлшектер, ол тура келеді просеивать.

Сонымен қатар, соқтығысу кезіндегі протондардың бір бөлігі ғана энергияның әрбір протон іс жүзінде түседі қақтығысы, ал электрон-позитронных коллайдерах бөлшектер ауыстырады да қақтығысы толық энергиясы. Бұл ғалымдар орнату мүмкін энергиясын соқтығысу, сондықтан барынша саны өндірілетін бозонов Хиггса. Сол уақытта, МЛК талап етеді тек 250 миллиард электрон-вольт өндіру үшін бозонов Хиггса салыстырғанда 13 триллионами электрон-вольт БАК.

У МЛК "алынған деректердің сапасын әлдеқайда жоғары болады", - дейді физик элементар бөлшектер Лин Эванс бірі ЦЕРН женева. Бірі әрбір 100 қақтығыстар МЛК болады бозон Хиггса, ал БАК бұл рет 10 миллиард қақтығыстар.

бұл Жапония үкіметі шешім қабылдаса бойынша коллайдеру өтеді. Эванс", - дейді " егер МЛК мақұлданған, оның құру кетеді шамамен 12 жыл. Кейінірек жылдамдатқыш болады сондай-ақ, жаңарту, арттыру үшін энергия, ол жетуі мүмкін.

У ЦЕРН бар жоспарлар құру бойынша похожей машиналар — Жинақы желілік коллайдера (CLIC). Ол сондай-ақ сталкивать электрондар мен позитроны, бірақ жоғары энергияда қарағанда, МЛК. Оның энергиясы басталады 380 миллиард электрон-вольт және ұлғаяды дейін 3 триллион электрон-вольт сериясы бойынша жаңартулар. Қол жеткізу үшін бұл аса жоғары энергиялар әзірлеу қажет жаңа технологиясын жеделдету бөлшектер, ал CLIC пайда анық емес, бұрын МЛК, - дейді Эванс басқаратын ынтымақтастық зерттеушілер екі жобаны.

Бег по кругу

Екі басқа жоспарланған коллайдера, Қытайда және Еуропада, дөңгелек, БАК, бірақ әлдеқайда көп: әрбір окружностью 100 шақырым. Бұл жеткілікті үлкен шеңбер үшін екі рет опоясать елге Лихтенштейн. Бұл іс жүзінде ұзындығы МКАДа.

Айналма электрондық-позитронный коллайдер, орын салу, оның Қытайда әлі айқындалмаса, сталкивать электрондар мен позитроны 240 миллиардэлектрон-вольт сәйкес тұжырымдамалық жоспары, ресми ұсынылған қараша айында және қорғалған арналар Ваном және Институт жоғарғы энергиялар физикасы. Бұл үдеткіш мүмкін кейінірек жаңартылды үшін сталкивания протондардың жоғары энергияда. Ғалымдардың пікірінше, бастау алар еді құрылысы осы машинаның құны 5-6 млрд. доллар 2022 жылы аяқтау 2030 жылға дейін.

ЦЕРНе ұсынылған Болашақ айналма коллайдер, БКК, сондай-ақ кіруге жұмысқа кезең-кезеңмен сталкивая электрондар с позитронами, ал кейінірек протоны. Түпкілікті мақсатында жету протонных қақтығыстан 100 триллионах электрон-вольт қарағанда жеті есе артық энергия БАК.

сонымен қатар, ғалымдар жабылды БАК екі жылдың модернизируя машинаны жұмыс істеу үшін жоғары энергия. 2026 жылы іске қосылады БАК жоғары светимостью, ол жиілігін ұлғайтады протондар соқтығысу кем дегенде бес есе.

Портрет Хиггса

Қашан БАК салынды, ғалымдар болды жеткілікті сенімді табады, оның көмегімен бозон Хиггса. Бірақ жаңа машиналармен түсініксіз, қандай жаңа бөлшектер іздеу. Олар жай ғана каталогизировать қаншалықты қатты Хиггс өзара іс-қимыл жасайды белгілі басқа да бөлшектер.

Өлшеу өзара Хиггса растауы мүмкін күту Стандартты моделі. Бірақ егер бақылау болады ерекшеленуі күту алшақтық болуы мүмкін жанама түрде көрсетуі болуы, жаңа нәрсені сияқты бөлшектер құрайтын қараңғы материя.

Кейбір ғалымдар деп үміттенеді жүреді деп ерекше күтпеген. Өйткені өзі бозон Хиггса — жұмбақ: бұл бөлшектер конденсируются сұйықтық оск мүшесі м. патоку. Неге? Біз ұғымдар жоқ", - дейді физик-теоретик бөлшектер Майкл Пескин бірі-стэнфорд университетінің. Бұл сұйықтық пронизывает Ғаламды, баяулату бөлшектер мен еріте отырып, салмағы.

Басқа да жұмбақ ерекшелігі, салмағы Хиггса миллион миллиард кем күтілген. Ал бұл мүмкін туралы айту-бұл басқа да бөлшектер. Бұрын ғалымдар деп ойлаған алады жауап беру проблемалары Хиггса көмегімен теориясы суперсимметрии — согласной оның әрбір бөлшектері бар ауыр серіктес. Бірақ бұл болған жоқ, өйткені БАК таппадым ешбір суперсимметричных бөлшектер.

Болашақ коллайдеры мүмкін барлық табу куәліктің суперсимметрии немесе өзге де түрде намекнуть жаңа бөлшектер, бірақ бұл жолы ғалымдар емес беруге уәде. Қазір олар көп айналысады әзірлеумен басымдықтарын және келтіре отырып, дәлелдер пайдасына жаңа коллайдеров және басқа да эксперименттер физика элементар бөлшектер. Бір деуге болады шығар: ұсынылып отырған үдеткіші болады зерттеу неизвестную аумағына непредсказуемыми нәтижелерімен.

жіберіп алмаңыз жаңарту бұл тақырыпта біздің арналарда