В строение микромира Как изучать элементарные частицы? С какой целью проводятся исследования на баке? Принцип работы коллайдера Частица всего Как совершенствуют коллайдер? Что ожидают получить ученые? 8

CMS (Compact Muon Solenoid) – детектор общего назначения, предназначен для поиска и изучения бозонов Хиггса, а также отклонений от Стандартной модели.
LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment) – самый маленький среди основных детекторов. На LHCb был открыт новый класс частиц – пентакварки. Изучение антиматерии, асимметрии, Стандартной модели являются главными целями ученых, работающих на LHCb.
ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) – детектор, предназначенный для изучения протон-протонных столкновений и выявления сверхтяжелых элементарных частиц вроде бозона Хиггса или суперсимметричных партнеров фундаментальных частиц.
Частица всего
Пожалуй, одним из самых громких открытий, сделанных с помощью БАКа, является открытие бозона Хиггса. Произошло это 44 июля 20122012 года на детекторе ATLAS, где была зафиксирована новая частица с массой 126ГэВс2126ГэВс2. Питер Хиггс, предсказавший существование этого бозона еще 5050 годами ранее, в 20132013 году был удостоен Нобелевской премии по физике за разработку теории, объясняющую механизм получения массы веществом. Бозон Хиггса является важной частью Стандартной модели, давая ответ на один из самых фундаментальных вопросов: каким образом у частиц появляется масса. Частицы наподобие фермионов, протонов и нейтронов получают массу из-за взаимодействия с полем Хиггса, создаваемым одноименным бозоном. Большинство частиц, проходя сквозь это поле, начинают “вязнуть” и таким образом обретают массу, другие же вовсе могут находиться в поле и не иметь никакой массы.
Открытие бозона Хиггса не только объяснило взаимодействие между различными составляющими материи, но и изменило общее понимание Стандартной модели, ее развития и более подробного изучения. Приблизил ли нас бозон Хиггса к разгадке главной тайны тысячелетия или вовсе отдалил на сотни лет назад еще неизвестно. Известно одно – квантовая физика куда загадочнее, чем может казаться.
Как совершенствуют коллайдер?
Для изучения столкновений частиц необходимо колоссальное количество энергии для их разгона, и иногда в коллайдере может попросту не хватить этой энергии. Любые погрешности и неточности чреваты неточностями в данных, где отклонения в тысячные доли могут существенно повлиять на конечный результат. Поэтому в ближайшее время инженеры БАКа планируют установить дополнительные 130130 сверхпроводящих магнитов из оловянно-ниобиевого сплава (Nb3SnNb3Sn) для увеличения энергии, скорости и количество частиц, а также улучшения светимости коллайдера. Минуточку, что же такое светимость?
Светимость – это параметр ускорителя, который характеризует интенсивность столкновений частиц с определенной мишенью. Для повышения светимости БАК инженеры устанавливают “крабовые резонаторы” (рис. 55), используемые в коллайдерах, чтобы обеспечивать необходимый разворот частиц для увеличения светимости. Также эта схема помогает свести к минимуму лишние и ненужные столкновения встречных пучков частиц. На большом адронном коллайдере планируется установить 1515 “крабовых резонаторов”, что заметно повысит его эффективность. На данный момент светимость коллайдера составляет всего лишь 1029частицсм2⋅с1029частицсм2⋅с, но в будущем после улучшения коллайдера ученые хотят довести светимость до небывалых 1700частицсм2⋅с1700частицсм2⋅с. Совершенствование коллайдера необходимо для повышения точности получаемой информации, которую мы используем для изучения устройства Вселенной.
Специалист CERN настраивает “крабовые резонаторы” / © CERN