CERN готовит десятикратное увеличение числа столкновений частиц
Большой адронный коллайдер уходит в «отпуск» на 4 года: что готовит CERN?
Европейская организация по ядерным исследованиям (CERN) объявила о долгожданной остановке Большого адронного коллайдера (БАК) для проведения масштабной модернизации. С 2026 по 2030 год самый мощный ускоритель частиц в мире будет выключен. Этот период, известный как Long Shutdown 3 (LS3), ознаменует начало новой эры для физики высоких энергий. Основная цель — увеличить светимость (интенсивность пучка) коллайдера в десять раз, что позволит заглянуть в те области физики, которые были недоступны ранее.
Что такое модернизация HL-LHC и зачем она нужна?
Проект модернизации называется HL-LHC (High-Luminosity LHC). Светимость — это ключевой параметр, определяющий количество столкновений частиц в единицу времени. Увеличение светимости в десять раз означает, что физики смогут накопить в 10 раз больше данных за то же время наблюдения. Это откроет возможность регистрировать чрезвычайно редкие события, которые просто «тонули» в шуме предыдущих данных.
Главная задача HL-LHC — поиск Новой физики за пределами Стандартной модели. К таким областям относятся поиск тёмной материи, изучение свойств бозона Хиггса с беспрецедентной точностью, а также поиск суперсимметричных частиц или других экзотических явлений, которые могут объяснить природу тёмной материи, барионную асимметрию Вселенной и многие другие загадки.
Что будет заменено и модернизировано?
Модернизация затронет практически все ключевые системы коллайдера:
- Криогенная система: Будет заменена или модернизирована большая часть оборудования, охлаждающего сверхпроводящие магниты до температуры -271°C.
- Система фокусировки: Установлены новые, более мощные сверхпроводящие магниты (крайние магниты), которые будут сильнее фокусировать пучки частиц в точке столкновения, что критически важно для увеличения светимости.
- Детекторы: Крупнейшие детекторы — ATLAS и CMS — также пройдут серьёзное обновление. Будут заменены многие внутренние компоненты, чтобы они могли справляться с более интенсивными потоками частиц и более точно измерять их параметры.
- Инжекторный комплекс: Система, которая разгоняет частицы до того, как они попадают в основное кольцо БАК, также будет модернизирована для подачи пучков с более высокими параметрами.
Что это даст науке?
Ожидается, что после завершения модернизации HL-LHC станет настоящей «фабрикой открытий». Вот лишь некоторые из возможных результатов:
- Детальное изучение бозона Хиггса: Увеличенная статистика позволит измерить его взаимодействие с другими частицами (кварками, лептонами) с точностью до нескольких процентов. Это позволит проверить, соответствует ли бозон Хиггса предсказаниям Стандартной модели или скрывает в себе сюрпризы.
- Поиск тёмной материи: Некоторые модели предсказывают, что тёмная материя может рождаться в столкновениях на БАК. Повышенная светимость значительно увеличит шансы зарегистрировать такие события, если они существуют.
- Проверка Стандартной модели: Точное измерение параметров частиц позволит выявить малейшие отклонения от теоретических предсказаний, которые могут указывать на существование новых частиц или взаимодействий.
- Изучение кварк-глюонной плазмы: Помимо протонов, в коллайдере будут сталкиваться и тяжёлые ионы. Это позволит лучше понять состояние вещества, существовавшее в первые микросекунды после Большого взрыва.
Расписание и планы CERN
Остановка коллайдера началась в конце 2025 года и продлится до 2030 года. Это не просто «перерыв на чай», а сложнейшая инженерная операция, которая потребует скоординированной работы тысяч специалистов. Однако начало нового сеанса работы (Run 4) в 2030 году обещает стать одним из самых захватывающих периодов в истории физики.
Заключение
Четырёхлетняя остановка Большого адронного коллайдера — это не конец, а новое начало. Модернизация до уровня HL-LHC — это инвестиция в будущее фундаментальной науки. Она позволит нам расширить границы познания, ответить на вопросы, которые оставались открытыми десятилетиями, и, возможно, совершить открытия, которые перепишут наши учебники по физике.
Об авторе
