Самый крупный в мире проект по столкновению невероятно насыщенных энергией частиц на запредельных скоростях, Большой адронный коллайдер при CERN, отремонтирован, обновлен и рвется с цепи. В этом месяце, как ожидается, БАК начнет свою работу по столкновению и расщеплению частиц даже не на атомы, а на еще более мелкие частицы. Он должен собрать много информации, которая поможет нам ответить на вопросы о темной материи, антиматерии и других неуловимых материях, которые снятся физикам много лет.

Многие из ученых команды БАК уже с нетерпением ждут включения, потому что с момента последнего запуска коллайдера прошло более двух лет.

Быстрее, сильнее, заново

Доктор Андре Дэвид, один из исследователей БАК, говорит, что БАК может выпускать более мощные пучки протонов с большей силой, чем было раньше, до закрытия. Доктор Дэвид также объяснил, что чем больше энергии несет столкновение, тем больше оно производит мелких частиц, которые могут раскрыть что-то новое.

«Конечная цель — понять, из чего состоит материя», — добавляет он.

Но самый крупный в мире коллайдер частиц был не только отремонтирован и обновлен, это полностью новая машина — как корабль, которому заменили все доски.

Инженеры сообщили, что модернизация и техническое обслуживание затронуло все магниты и криогенные и электрические системы. Весь процесс потребовал более двух лет и до 2 миллионов часов работы.

Воссоздание Большого Взрыва

БАК — это экспериментальная установка, похороненная глубоко под франко-швейцарской границей. Она расположена в 27-километровом туннеле, по которому ученые ездят на транспорте. Когда коллайдер начнет сталкивать частицы, протоны будут проходить 10-12-минутный круг менее чем за десятитысячную долю секунду, говорят инженеры БАК.

Коллайдер должен начать сталкивать протонные пучки в середине марта и начнет новые сеансы столкновений в мае. Но до тех пор ученые и инженеры внесут последние штрихи.

В мае ученые планируют воссоздать космические условия Вселенной, которые существовали в миллиардные доли секунды после Большого Взрыва. Согласно их теории, космос тогда был невероятно горячим, что позволяло материи распадаться на простейшие составляющие.

БАК должен проделать тот же фокус и помочь ученым заглянуть в текстуру нашей Вселенной.

Шаткая модель и одна частица

В 2012 году эксперимент БАК позволил физикам обнаружить призрачную частицу под названием бозон Хиггса, которая стала важной частицей головоломки в Стандартной модели физики элементарных частиц. Годом спустя коллайдер был остановлен для обслуживания и реконструкции, и обновление потребовало больше времени, чем ожидалось.

Хотя ученые и довольствуются открытием бозона, они не удовлетворены текущим состоянием физики элементарных частиц и своими находками. Бозон Хиггса, говорят ученые, это не конец пути, а новая дверь или «новый ключ» к сложному механизму. Кроме того, некоторые ученые жалуются, что смогли изучить только тысячу-другую частиц, в то время как частиц, объясняющих существующую Вселенную, намного больше.

Один из ученых, участвующих в эксперименте, считает, что нынешняя Стандартная модель Вселенной, построенная на физике элементарных частиц, «очень и очень хороша», но не может объяснить Вселенную. Вот почему некоторые члены команды хотят сбросить с трона некоторые существующие теории и перестроить их с нуля, вместо того чтобы доказывать, что они верны.

Воплощение темной материи

Один из ключевых вопросов, которые поднимет эксперимент, это темная материя. Согласно Стандартной модели, 95% Вселенной состоит из темной материи и темной энергии, которые невозможно обнаружить оптическими инструментами вроде телескопов.

Ученые CERN хотят раз и навсегда доказать, что темная материя существует не только в теории. Для этого команда планирует разбить частицу бозона Хиггса и заставить его распасться на протон и составляющую темной материи.

Ожидание неожиданного

Если ученым удастся, они разобьют текущую Стандартную модель и предоставят нам совершенно новое понимание Вселенной, которое называют «теорией всего».

Кроме того, ученые планируют проверить другую теорию — которая связана с сосуществованием материи и антиматерии в видимой Вселенной. Материя и антиматерия, как полагают, сталкивались много раз в космосе, поэтому то, что мы сегодня воспринимаем как видимую Вселенную, является лишь результатом столкновений.

В любом случае антиматерия — это гипотеза. Обычно в фантастических фильмах и книгах много антиматерии, но не в реальности, объясняют ученые. БАК начнет поиски антиматерии также в мае.

Два других горячих вопроса — теории, связанные с отсутствием гравитации в Стандартной модели физики, и возможность существования множества мелких частиц во Вселенной. Ученые мечтают найти мельчайшую частицу в электроне.

Однако через умы ученых проходят «миллионы безумных идей». Пока осталось просто дождаться запуска Большого адронного коллайдера и новых данных.