Когда в 2008 году был введен в эксплуатацию крупнейший и самый мощный в мире ускоритель частиц, Большой адронный коллайдер (БАК), он стал самой мощной и сложной машиной, когда-либо созданной людьми. БАК представляет собой подземное кольцо длиной 16 миль (25,7 миль), расположенное в Женеве, Швейцария, и физики используют его для столкновения протонов почти со скоростью света в надежде найти ответы на извечные вопросы по чрезвычайно сложным проблемам. как темная материя и происхождение Вселенной.
Теперь Европейская организация ядерных исследований (ЦЕРН), управляющая БАК, объявила, что планирует построить еще больший коллайдер, чтобы попытаться ответить на легион вопросов, которые все еще остаются о Вселенной.
Будущий круговой коллайдер (FCC) - как его окрестили - будет иметь окружность 62 мили (100 километров), затмевая существующий LHC на 35 миль (56 километров). У него также будет в 10 раз больше силы, разрушающей атом. ЦЕРН опубликовал свой концептуальный проект и отчет в январе 2019 года. Исследователи надеются запустить ускоритель к 2050 году по цене более 22 миллиардов долларов. Строительство будет включать в себя рытье нового туннеля под ЦЕРНом, а затем установку оборудования, в том числе гигантских магнитов, которые позволят частицам сталкиваться друг с другом.
По данным CERN, основная задача FCC будет заключаться в том, чтобы проникнуть в глубины Вселенной, сталкивая атомы друг с другом на невообразимых скоростях - намного быстрее, чем на LHC. Затем ученые изучат эти столкновения, чтобы увидеть, какие новые частицы могут появиться. Идея состоит в том, чтобы более глубоко изучить виды материи, которые помогли создать Вселенную вскоре после Большого взрыва. В 2012 году ученые, работающие на БАК, подтвердили открытие бозона Хиггса, так называемой «частицы Бога», которая придает материи ее массу.
Физики надеются, что предлагаемый высокоэнергетический ускоритель атомов обнаружит новые частицы, не обнаруженные БАК, которые расскажут нам, как устроена Вселенная. Все эти вопросы интригуют, учитывая, что галактики вращаются быстрее, чем должны, а сама Вселенная быстро расширяется. Что подпитывает эти изменения, остается загадкой, что теоретически означает, что некоторые частицы еще предстоит открыть.
Тем не менее, некоторые физики скептически относятся к необходимости нового ускорителя частиц. С момента открытия бозона Хиггса испытания на БАК не выявили никаких новых частиц или признаков крупных прорывов. Сабина Хоссенфельдер, научный сотрудник Франкфуртского института перспективных исследований, написала статью для The New York Times, в которой поставила под сомнение ее необходимость, заявив, среди прочего, что одна только цена в 10 миллиардов долларов делает ее сомнительной. Далее она сказала, что теоретическая физика занимается предсказаниями, и на сегодняшний день единственным сбывшимся предсказанием, полученным на БАК, было открытие бозона Хиггса. И предполагать, что новый, более крупный коллайдер найдет больше частиц, которые дадут нам ответы на вопросы о происхождении нашей Вселенной, просто неверно.
Примечание редактора: после первоначальной публикации этой истории с нами связался физик из ЦЕРН, чтобы оспорить несколько утверждений, сделанных Сабиной Хоссендфельдер в ее обзоре New York Times. В частности, он утверждает, что новые адроны и другие редкие процессы действительно наблюдались с помощью LHC.
Интересно
Одна из задач атомных крушителей - выяснить, как работает темная материя. Темную материю трудно обнаружить, потому что она не взаимодействует с электромагнетизмом. Некоторые ученые предполагают, что темная материя ускользнет от детекторов ускорителя частиц, но о ее существовании можно судить по количеству энергии и импульса, которые «пропали» после того, как частицы столкнулись друг с другом.