Големият адронен колайдер (LHC) е най-големият и най-мощен ускорител на

Големият адронен колайдер (LHC) е най-големият и най-мощен ускорител на частици в света. Разположен в CERN покрай Женева, Швейцария, дългата съвсем 27 километра верига беше пусната на 5 юли 22, откакто прекара четири години офлайн за надстройки. След като тези ремонти са приключени, учените желаят да употребяват гигантския ускорител, с цел да разрушават протони дружно при рекордни сили до 13,6 трилиона електронволта (TeV) – енергийно равнище, което би трябвало да усили възможностите ускорителят да създава частици, които към момента не са следени от науката.

Ъпгрейдите на лъчите от частици на ускорителя направиха освен това от увеличение на техния енергиен диапазон; нарасналото равнище на гъстота, което прави лъчите по-плътни с частици, ще усили вероятността от конфликт толкоз доста, че се чака ускорителят да улови повече взаимоотношения на частици в третия си цикъл, в сравнение с в предходните си два комбинирани. По време на двата предходни интервала, от 2009 до 2013 и от 2015 до 2018, атомният разбивач поддържа разбирането на физиците за това по какъв начин си взаимодействат главните градивни детайли на материята – наименуван Стандартен модел – и докара до откриването на от дълго време планувания Хигс бозон, неуловимата парченце, която придава на цялата материя нейната маса.

Но макар опитите на ускорителя, които създадоха 3000 научни публикации за доста дребни открития и изкусителни подмятания за по-дълбока физика, учените към момента не са разкрили безапелационни доказателства за нови частици или чисто нова физика. След това надграждане те се надяват това да се промени.

„ Ние ще измерим силата на взаимоотношенията на Хигс бозона с материята и ще приведем частиците до невиждана точност и ще продължим нашите търсения за разпад на Хигс бозона до частици тъмна материя, както и търсенето на спомагателни Хигс бозони “, споделя Андреас Хьокер, представител на съдействието LHCs ATLAS, интернационален план, който включва физици, инженери, техници, студенти и спомагателен личен състав, се споделя в изказване.

Вътре в дългия 17 благи под земята пръстен на LHC протоните се движат със скорост, близка до скоростта на светлината, преди да се блъснат един в различен. Резултатът? Образуват се нови и от време на време екзотични частици. Колкото по-бързо се движат тези протони, толкоз повече сила имат. И колкото повече сила имат, толкоз по-масивни частици могат да произведат, като се разбият една в друга. Атомни разбивачи като LHC откриват вероятни нови частици, като търсят издайнически артикули на раздробяване, защото по-тежките частици нормално са с къс живот и незабавно се разпадат на по-леки частици.

Една от задачите на LHC е да изследва в допълнение Стандартния модел, математическата рамка, която физиците употребяват, с цел да опишат всички известни фундаментални частици във Вселената и силите, посредством които те взаимодействат. Въпреки че моделът съществува в окончателната си форма от средата на 70-те години на предишния век, физиците надалеч не са удовлетворени от него и непрекъснато търсят нови способи да го тестват и, в случай че имат шанс, да открият нова физика, която ще го накара да се провали. Това е по този начин, тъй като моделът, макар че е най-изчерпателният и прецизен до момента, има големи пропуски, което го прави изцяло некадърен да изясни от кое място идва силата на гравитацията, от какво се състои тъмната материя или за какво има толкоз повече материя, в сравнение с антиматерия във Вселената.

Докато физиците желаят да употребяват усъвършенствания ускорител, с цел да изследват разпоредбите на Стандартния модел и да научат повече за бозона на Хигс, подобренията на четирите съществени детектора на LHC също го оставят в добра позиция за търсене на физика оттатък това, което към този момент е известно. Основните детектори на LHC – ATLAS и CMS – са надградени, с цел да събират повече от два пъти данните, които са правили преди в новата си задача да търсят частици, които могат да се задържат при два сблъсъка; и детекторът LHCb, който в този момент събира 10 пъти повече данни, в сравнение с преди, ще търси спирания във фундаменталните симетрии на Вселената и пояснения за какво в космоса има повече материя, в сравнение с антиматерия.

Междувременно детекторът ALICE ще стартира да учи конфликти на високоенергийни йони, от които ще има 50-кратно нарастване на записаните спрямо предходни серии. След като се разбият дружно, йоните – атомните ядра, на които е даден електрически заряд посредством отстраняването на електрони от техните орбитални обвивки – създават първична субатомна чорба, наречена кварк-глуонна плазма, положение на материята, което съществува единствено през първата микросекунда след Големия гърмеж.

В допълнение към тези проучвателен старания, голям брой по-малки групи ще изследват корените на други физични мистерии с опити, които ще учат вътрешностите на протоните; проучване държанието на галактическите лъчи; и търсене на дълго теоретизирания магнитен монопол, хипотетична парченце, която е изолиран магнит единствено с един магнитен полюс. Към тях са добавени два нови опита, наречени FASER (Експеримент за търсене напред) и SND (Детектор за разпръскване и неутрино), които станаха вероятни посредством инсталирането на два нови детектора по време на скорошното прекъсване на ускорителя. FASER ще сканира за извънредно леки и едва взаимодействащи частици, като неутрино и тъмна материя, а SND ще търси извънредно неутрино, призрачни частици, които могат да пътуват през множеството материя, без да взаимодействат с нея.

Някои физици на обикновени частици са изключително разчувствани да търсят, по този начин дълго търсеният аксион, странна хипотетична парченце, която не излъчва, всмуква или отразява светлина и е основен обвинен за това от какво се състои тъмната материя. Този трети цикъл на LHC е плануван да продължи четири години. След това време конфликтите ще бъдат спрени още един път за по-нататъшни усъвършенствания, които ще изтласкат LHC до още по-високи равнища на мощ. След като бъде надграден и стартира да работи още веднъж през 2029 година, High Luminosity LHC се чака да улови 10 пъти повече данни от предходните три серии дружно.