Общество

10 марта 2007, 22:20

Создан прибор для поиска «божественной частицы»

В Европейском центре ядерных исследований (CERN) завершается строительство крупнейшего в мире ускорителя элементарных частиц – Большого адронного коллайдера (Large Hadron Collider – LHC). С помощью этого ускорителя ученые надеются экспериментально подтвердить наличие так называемой «божественной частицы». Для этого ученые проведут уникальный эксперимент.

Стандартная модель

Именно на хиггс-бозон возложена главная роль по объяснению наличия или отсутствия такого свойства материи, как масса

В Европейском центре ядерных исследований (CERN) завершается строительство крупнейшего в мире ускорителя элементарных частиц – Большого адронного коллайдера (Large Hadron Collider – LHC).

Эта установка разместится в 27-километровом подземном тоннеле, в котором прежде располагался другой уникальный ускоритель: Большой электронно-позитронный коллайдер (LEP – Large Electron Positron Collider), который в течение 11 лет (с 13 ноября 1989 г. по 2 ноября 2000 г.) верой и правдой служил фундаментальной науке.

Кольцевой тоннель, созданный в свое время (кстати, не без технического участия Метростроя) специально под размещение грандиозных исследовательских установок, располагается на территориях сразу двух стран: большая его часть находится во Франции, а меньшая – в Швейцарии.

С помощью суперускорителя ученые надеются экспериментально подтвердить существование так называемого бозона Хиггса (в последнее время прижилось упрощенное название – хиггс), частицы, играющей важнейшую роль в Стандартной модели взаимодействия элементарных частиц и предсказанной шотландским физиком Питером Хиггсом в 1964 г.

Вообще, Стандартная модель (СМ) – довольно интересная теоретическая конструкция, призванная описать всю полноту составляющих наш материальный мир элементарных частиц, как тех, что составляют атомы вещества, так и тех, что к веществу вроде бы напрямую отношения не имеют, но появляются во время различных реакций, например фотонов или нейтрино.

Для современной физики она имеет такое же значение, как Ньютонова механика для науки XIX века. Кроме того, многие субатомные частицы в свою очередь состоят из более мелких кирпичиков: кварков, антикварков или их суперпозиций. Собственно, по этому признаку – наличию или отсутствию кварковой структуры – частицы и делятся на составные и элементарные.

Модель объясняет и то, почему те или иные частицы обладают определенными свойствами. И таинственный «мистер хиггс» же является последним элементом СМ, предсказанным, но так и не открытым. До сих пор все предсказания Стандартной модели подтверждались экспериментом, иногда с фантастической точностью в миллионные доли процента. Только в последние годы стали появляться результаты, в которых предсказания СМ слегка расходятся с экспериментом.

С другой стороны, очевидно, что Стандартная модель не может являться последним словом в физике элементарных частиц, ибо она содержит слишком много внешних параметров, а также не включает гравитацию. Поэтому поиск отклонений от Стандартной модели — одно из самых активных направлений исследования в последние годы. Ожидается, что эксперименты на коллайдере LHC смогут зарегистрировать множество отклонений от Стандартной модели.

Кто вы, мистер хиггс?

Чтобы поймать хиггс-бозон, физики сегодня собирают уникальную установку, которая будет работать вместе с Большим адронным коллайдером
Вообще, история с «неоткрытием» бозона Хиггса – почти детективная. Собственно, из-за этого и были прекращены эксперименты с установкой LEP. Согласно плану, работа ускорителя LEP должна была завершиться в сентябре 2000 года. Однако она была продлена на шесть недель, для того чтобы увеличить статистику событий, которые можно рассматривать как кандидаты в бозоны Хиггса (так называемые шесть недель stay of Higgs execution).

За отведенное время были найдены дополнительные кандидаты в бозоны Хиггса, но этого оказалось недостаточно для того, чтобы утверждать об открытии. В связи с тем что к тому времени сильно поджимали сроки начала работ по ускорителю LHC, было принято решение о закрытии LEP’a.

Такая суета и многомиллионные расходы – ради обнаружения единственного кирпичика мироздания? Не слишком ли? Нет! Недаром «хиггса» называют еще и «божественной частицей». Именно на хиггс-бозон возложена ответственная роль по объяснению наличия или отсутствия такого суперважного свойства материи, как масса.

Большинство описанных в Стандартной модели частиц имеет массу, но вот фотоны, например, никакой массы не имеют. То ли энергии ускорителей не хватает, то ли профессор Хиггс ошибся – выяснить никак не удается, хотя над задачей бились многие нобелевские лауреаты. Чтобы поймать хиггс-бозон, физики сегодня собирают уникальную установку, которая будет работать вместе с Большим адронным коллайдером.

Один из самых грандиозных приборов человечества строится в Европейском центре ядерных исследований близ Женевы. LHC рассчитан на чудовищную энергию столкновения частиц, в нем смогут возникать даже лабораторные «черные дыры».

Установка ATLAS имеет размеры с пятиэтажный дом и вес в 7 тысяч тонн. Недавно построен первый принципиальный элемент установки – «бочка», усеянная сотнями кремниевых пластин-детекторов, которые должны отследить траектории частиц, рожденных при столкновении протонов в ускорителе. Их энергия столь велика, что станет возможным воспроизведение самых ранних мгновений Большого взрыва, когда родилась Вселенная. Вот здесь-то, как надеются физики, и удастся накрыть сачком неуловимый хиггс-бозон. Какова масса хиггс-бозона? Теоретические расчеты дают в этом семействе чудовищный разброс.

Элементарные частицы, к слову, не столь элементарны и малы, как может показаться. Академик Моисей Марков доказал возможность существования элементарной частицы с максимальной энергией 100 миллионов триллионов гигаэлектронвольт, которая способна содержать внутри себя целую Вселенную. Легчайшие из хиггс-бозонов имеют энергию в 100 Гэв, но не исключены гиганты в 1 миллиард Гэв. На ускорителе в Швейцарии будут искать, естественно, легчайшие хиггс-бозоны.

Самый мощный «дырокол»

Испаряясь, черные дыры оставят после себя некое излучение, которое можно будет обнаружить с помощью сверхчувствительной аппаратуры LHC
Все эти колоссальные значения энергии вполне подходят для проведения одного исключительной важности эксперимента. Точнее, речь идет о подтверждении теории, согласно которой при тераэлектронвольтных энергиях и в условиях соответствующей гравитации происходит образование черных дыр.

Кстати, некоторые чрезвычайно осторожные исследователи намекают на опасность рукотворных «проколов в пространстве». Относительно их опасности профессор Стивен Хокинс – автор чуть ли не всех ныне существующих концепций черных дыр – сделал ключевое для понимания физики этих объектов открытие: черные дыры неизбежно испаряются со временем. Даже самые крупные из них. Крупные – медленно, за миллиарды лет. А мелкие исчезают моментально, за 10 в –17-й степени секунд, и, соответственно, у них просто нет времени на то, чтобы втянуть в себя хоть сколько-нибудь существенный объем материи.

Зато, испаряясь, они оставят после себя некое излучение, которое можно будет обнаружить с помощью сверхчувствительной аппаратуры LHC. В общем и целом, ожидается, что черные дыры в LHC будут возникать приблизительно каждую секунду, исчезая, как уже сказано, за такие короткие сроки, что никакой опасности представлять не будут даже в теории. Зато с их помощью удастся лучше понять, как между собой соотносятся квантовая механика и гравитация, ведь испарение черных дыр является квантовомеханическим процессом.

Наблюдать это в космосе не представляется возможным в силу того, что гигантские черные дыры испаряются слишком медленно, а микроскопические – пойди поищи. Остается лишь создавать их искусственно. Изучение их эволюции очень многое прояснит в области фундаментальных физических процессов в нашей Вселенной.

Текст: Геннадий Нечаев

Вам может быть интересно

Политолог: Страны Европы стремятся к эскалации, а не к урегулированию на Украине
Темы дня

Борьба за каждый грамм меняет снабжение бойцов в зоне спецоперации

Сразу несколько важных шагов по улучшению быта солдат - прежде всего в зоне спецоперации - предприняты тылом Вооруженных сил. Изменения касаются и полевой формы, и способов приготовления пищи, и гигиенических процедур там, где нет ни кухни, ни ванных комнат, то есть на передовой. О чем именно идет речь?

Глава ЦБ объяснила жесткость по ключевой ставке

Ситуация с ключевой ставкой ЦБ в этом году пошла не по плану, инфляция слишком отклонилась от желаемой. В 2027 году ставка должна продолжить снижаться, по крайней мере, в базовом сценарии, заявила глава ЦБ Эльвира Набиуллина. Правда, до конца нельзя исключить ситуацию, когда придется снова повышать ставку. Какой прогноз на 2027 год?

Минченко оценил состав российской делегации на переговорах в Абу-Даби

Ракета «Филин» поставила ПВО Украины в «математический тупик»

На фигурантку шпионского скандала Nvidia собрали досье

Новости

Средства ПВО сбили четыре крылатые ракеты Rusty Dagger

Средства противовоздушной обороны России сбили четыре крылатые ракеты Rusty Dagger, шесть управляемых авиабомб, сообщило Министерство обороны.

Путин призвал нарастить потенциал ОДКБ

Президент России Владимир Путин призвал наращивать потенциал Организации Договора о коллективной безопасности на фоне сохраняющейся международной напряженности, глава российского государства заявил об этом в приветствии участникам Международного форума ОДКБ, которое зачитал вице-премьер Алексей Оверчук.

Постпред Украины при ООН предложил России переговоры в Антарктиде

Украинский постпред при ООН Андрей Мельник заявил, что Владимир Зеленский готов провести встречу с президентом Владимиром Путиным в любой точке мира, в том числе в Антарктиде, но не в Москве, пишут украинские СМИ.

США предложили допустить Европу к следующим переговорам по Украине

Спецпосланник президента США Стив Уиткофф и зять Дональда Трампа Джаред Кушнер выступили за прямое участие европейских стран в будущих консультациях по урегулированию конфликта, сообщает Politico.

Совет ЕС решил направить военную миссию на Украину

Евросоюз впервые организует присутствие своей военной миссии по подготовке украинских военнослужащих непосредственно на территории Украины, сообщил Совет ЕС.

Трехсторонние переговоры России, США и Украины начались в Абу-Даби

В столице Объединенных Арабских Эмиратов начались трехсторонние переговоры с участием делегаций России, Соединенных Штатов и Украины.

ВС России освободили сумское Никольское

Подразделения российской группировки войск «Север» в результате активных действий освободили населенный пункт Никольское в Сумской области, сообщило Минобороны.

В Архангельской области обрушился мост с грузовым поездом

В Архангельской области на перегоне Черёмуха – Виледь произошло обрушение пролета железнодорожного моста, что привело к сходу вагонов грузового поезда.

ВВС США решили прикрыть истребители F-35 во Флориде сетями от дронов

ВВС США объявили поиск подрядчиков для установки защитных сетей от беспилотников вокруг навесов для истребителей F-35 на авиабазе Тиндалл во Флориде.

Гражданин Германии задержан за убийство главврача московской клиники

Правоохранительные органы задержали гражданина Германии по подозрению в убийстве главного врача московской «КМ-Клиник» Марины Каган, сообщили в ГСУ СК по Москве.

Популяция волков значительно выросла в четырех регионах России

За последние годы популяция волков заметно увеличилась как минимум в четырех регионах России – Астраханской и Мурманской областях, Мордовии и Башкирии, сообщили в профильных ведомствах регионов.

МИД Франции оценил слова Трампа об изменении границ Украины

Министр иностранных дел Франции Жан-Ноэль Барро заявил, что его полностью устраивает нынешняя форма Украины как независимого государства.
Мнения

Геворг Мирзаян: Европе безопасность не нужна

В ближайшее время в ЕС будет проходить внутренняя дискуссия на предмет послевоенного устройства. Одни будут призывать к тому, чтобы признать реальность и пытаться жить по правилам, отойдя тем самым от обрыва ядерной войны. Другие будут выступать за продолжение сопротивления российским попыткам принести стабильность и порядок в Европу.

Игорь Караулов: Проблему Китай-города одна полиция не решит

Нельзя сказать, что китайгородская аномалия не замечена властями. Более того, именно действия властей, а не беспредел гуляющих, наконец-то привлекли к этой проблеме внимание общества. При этом, в отличие от ряда блогеров, мне бы не хотелось сетовать на «произвол» полиции.

Сергей Лебедев: Почему все войны России с Европой – экзистенциальные

География и идеология сделали Россию идеальным кандидатом на роль «опасного Иного» в европейской геополитике. Существование угрозы извне необходимо для консолидации внутренней аудитории. Но не только.
Вопрос дня

Как были обретены мощи святого князя Дмитрия Донского