Большой адронный коллайдер останавливается

Самый мощный в мире ускоритель частиц — Большой адронный коллайдер (БАК, или Large Hadron Collider, сокращенно LHC) — остановлен на четыре года. Как сообщили в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН), его ждет масштабная модернизация, включающая усиление интенсивности сталкивающихся пучков протонов и замену основных детекторов. О том, удалось ли ученым подтвердить или опровергнуть за 18 лет работы БАК Стандартную модель (теорию, описывающую все взаимодействия элементарных частиц), а также о том, как изменится он после реконструкции, мы поговорили с ведущим научным сотрудником кафедры физики элементарных частиц НИЯУ МИФИ, работавшим в ЦЕРН с российской стороны, Евгением Солдатовым.

Интервью первоначально опубликовано в издании "Московский комсомолец"

Фото: VIEW/Global Look Press

— Переходя к обновлению, неплохо было бы подвести итог предыдущей работе. Расскажите о самых ярких достижениях ученых БАК за прошедшие 18 лет.

— Главной задачей Большого адронного коллайдера была проверка Стандартной модели и завершение ее построения. Обнаруженная здесь в 2012 году новая частица — бозон Хиггса — оказалась именно тем финальным «кирпичиком» для того, чтобы завершить построение Стандартной модели.

До открытия этой частицы в «сердце» Стандартной модели были некоторые противоречия. К примеру, теория предсказывала, что все частицы должны быть без массы. Но мы же с вами понимаем, что все вокруг — в том числе и мы, собственно, состоящие из тех же самых элементарных частиц, — массивно. В этом было прямое противоречие, и мы его разрешили, обнаружив бозон Хиггса, тем самым подтвердив теорию, которая объясняет массу частиц. В 2013 году за это открытие была вручена Нобелевская премия.

Еще из нового. В БАК были впервые обнаружены новые частицы, которые ранее предсказывала Стандартная модель. Как вы знаете, ядра атомов у нас состоят из протонов и нейтронов, а протоны и нейтроны — из различных кварков. Сталкивая в коллайдере протоны между собой с огромными скоростями, мы получили множество частиц, состоящих из разных кварков, в том числе и очень тяжелых — например, beauty-кварков.

Другая задача Большого адронного коллайдера и его экспериментов была в том, чтобы продвинуться дальше, к расширению Стандартной модели (СМ), которую мы строили в течение 50 лет. Дело в том, что она много чего сегодня не включает. К примеру, современная теория физики частиц — Стандартная модель не включает гравитацию. Астрофизики видят доказательство существования темной материи в космосе, но мы пока даже не знаем, из чего она должна состоять. Это вопросы, которые физики попытаются решить в будущем.

Евгений Солдатов

— Коллайдер «закрывается» на целых четыре года. Что изменится к 2030 году?

— Если сейчас он называется БАК (LHC), то новая версия получит «приставку»: «БАК высокой светимости» (HiLumi — High-Luminosity LHC).

— А что значит «высокая светимость»?

— Это как раз интенсивность столкновения протонов, которая будет увеличена в 10 раз.

— Для чего надо повышать эту интенсивность?

— Для того чтобы набирать большую статистику, большее количество событий и на основе этой большей статистики проверять уже известные взаимодействия на какие-то аномалии или отклонения. Таким образом, мы будем опять искать новые частицы, чтобы объяснить все, что ранее не было объяснено. Например, сегодня мы не знаем, почему у шести открытых нами кварков определенные массы, причем некоторые разнятся в десятки раз…

— Что придется переделывать инженерам в БАК?

— Размеры ускорителя не изменятся. Будут усилены основные детекторы — ALICE, CMS и ATLAS, что позволит им работать при увеличенной интенсивности столкновений. Замене подвергнутся также сверхпроводящие магниты, появятся системы, повышающие частоту столкновений частиц.

Автор: Наталья Веденеева