Какво да очакваме от новия старт на Големия адронен колайдер?
В края на миналата седмица ЦЕРН съобщи, че двегодишната ваканция на Големия адронен колайдер приключва. Ремонтът и модернизацията на ускорителя са завършени, 27-километровият пръсеновиден тунел за сблъсък между частици вече се охлажда до необходимата температура 1,9 келвина, за да може през март най-после да бъдат пуснати йонни лъчи с невиждана досега енергия – два пъти по-голяма от досегашната, и да прави нова физика.
Какво ще донесе на човечеството вторият старт на Големия адронен колайдер? Какви чудеса можем да очакваме от този свръхмощен ускорител?
Хигс бозон, тъмна материя, суперсиметрия
Пред учените стоят доста задачи. Първо, да продължат изследването на частицата, заради която колайдерът всъщност затихна – бозона на Хигс. Преди ваканцията физиците успяха да го „хванат за опашката“ и сега трябва да убедят скептиците, които твърдят, че този Хигс може да не е онзи, а да е частица, която много прилича на него, но съвсем друга.
Не е ясно кое е по-добре и на кого да заложим – на реалния Хигс или на неговото копие, което вероятно никога не е имало оригинал.
Останаха също незавършени, по думите на проф. Тара Шийрс от Ливърпулския университет, работеща на един от детекторите, нещата с разбирането Вселената. Колайдерът принципно е способен да обясни защо във Вселената материята е неизмеримо повече от антиматерията, ако според теорията на Големия взрив и едната, и другата са се родили едновременно в равни количества.
Симетрията и суперсиметрията не допускат такова неравенство, но са възможни нарушения на тези закони, които с времето може да са довели до сегашните диспропорции, и не е изключено Гоемият адронен колайдер да успее да улови тези нарушения. „
В хода на предишните експерименти фиксирахме намеци, че не всичко съответства на нашите очаквания, и се надяваме да превърнем тези намеци в открития, казва Шийрс.
Големият адронен колайдер е готов да превърне намеците в открития и по отношение на тъмната материя. Версиите за това, какво представлява тя, са много и тяхното количество расте едва ли не ежедневно.
Суперсиметрията е много мощен инструмент в ръцете на теоретиците, тя позволява да се обедини всичко необединимо досега, а именно да се свържат помежду си градивните елементи на материята – фермионите (частици с половин спин) и преносителите на взаимодействието – бозоните (частици с цял спин).
Според суперсиметричната теория те са едно и също, само че видяно в различни ракурси. И главното – на всяка известна частица по тази теория трябва да съответства суперсиметричен партньор. Вярно е, че пространството с такива ракурси не е триизмерно като при нас, а е с десет-единадесет, а хората нямат никаква възможност да ги видят. Главното разочарование на първите експерименти на ускорителя било именно това, че не били открити никакви следи от суперсиметрия.
Учените се надяват – и това е една от най-големите им надежди, свързани с новия старт (Run 2) на колайдера, – че при качествено ново ниво на енергия на сблъсък все пак ще успеят да открият следите на суперсиметричните частици. Има надежда и аз други открития, способни да станат шокиращи.
Защо са ни изненади?
Изненадата в дадения случай е ключова дума. От това зависи не само колко правилно гледаме на света, но и самото бъдещо съществуване на физиката на високи енергии.
Така нареченият Стандартен модел, описващ днес законите на света, теоретично се е оказал толкова хубав и убедителен, че цялото физично общество го е приел за истина, без да чака експериментални потвърждения. Подобно нещо не се е случвало от времената на Галилей, изискващ проверка на всяка теория с експеримент. Тоест пред нас е или връщане към Птолемеевите времена отпреди половин хилядолетие, или наистина началото на новата физика.
Невъзможно е да се провери валидността на някои теории при сегашното състояние на инструментите. Например не може да се улови повече от хипотетичния гравитон, тоест да се добави в уравненията и гравитацията, тъй като за това са необходими ускорители, на петнадесет порядъка по-мощни от Големия адронен колайдер.
Но макар и трудно, все пак някои неща са ни достъпни. По-конкретно – да се регистрира разпада на частицата на Хигс, като по този начин окончателно се докаже справедливостта на Стандартния модел. За да се разгадаят и други тайни на света, се изискват още по-мощни и съответно по-скъпи машини, за създаването на които се изискват средства.
Ако Големият адронен колайдер направи това, заради което е бил създаден – тоест ограничи се с бозона на Хигс, то особени изненади няма да има, а на физиката на високи енергии може да се постави точка. Ето причината, поради която учените, ако не се смята естественото им научно любопитство, с такова нетърпение чакат нови и неочаквани открития от втория старт.
Ускорителят обаче е направил още едно, забелязано от малцина, откритие – той е доказал, че на света не се случват чудеса. Строителството на този колайдер беше съпровождано от цяла серия проблеми, аварии и прочие обстоятелства, отлагащи срока на пускане.
Но както се казва, човекът е по-силен от механизма, особено човекът, отговорен за усвояването на милиарди евро.
Както знаем, колайдерът на ЦЕРН беше пуснат, а частицата на Хигс – почти вероятно открита. На физиците им остава с всички сили да се надяват, че обявената от тях „нова физика“ все пак ще поднесе на човечеството чудеса на обновения колайдер. Тези чудеса, които все пак не са забранени от природата.
