Великий адронний коллайдер, який почав працювати в лютому після кількох місяців калібрування, ліквідації дрібних неполадок, у понеділок завершує свій перший "робочий рік".

Найбільший і найдорожчий фізичний прилад в історії, згідно з планами вчених, завершить місячний сеанс експериментів з іонами свинцю і буде зупинено до середини лютого 2011 року.

Цей рік коллайдер працював на половинній енергії – 3,5 тераелектронвольт на пучок, в той час як проектна енергія прискорювача складає 7 тераелектронвольт на пучок. На цій енергії коллайдер буде працювати ще рік, після чого буде зупинено для подальшого переходу на проектну енергію.

Ніяких сенсаційних відкриттів на установці отримано не було, проте вони і не очікувалися – у таких експериментах потрібні роки для набору статистики, щоб нові ефекти стали помітні.

Разом з тим фізики заново перевідкрили всі відомі сучасній теорії частинки і отримали деякі принципово нові дані.

"Той факт, що експерименти ВАК так швидко перевідкрили Стандартну модель фізики елементарних частинок, – саме по собі велике досягнення. Це був життєво важливий перший крок, перш ніж ми зможемо досліджувати нову фізику, і він заклав гарну основу для наступного року", – сказав директор ЦЕРНу Рольф Хойер (Rolf Heuer).

"Ми швидко перевідкрили весь набір часток Стандартної моделі – від найлегших резонансів до масивних топ-кварків. Вимірюючи властивості W-і Z-бозонів, а також топ-кварків на енергії 7 тераелектронвольт ми закінчили початкову калібрування наших детекторів, і починаємо досліджувати нову територію" , – додав керівник експериментів на детекторі CMS Гвідо Тонеллі (Guido Tonelli).

За словами Хойєра, фізикам вдалося досягти запланованих значень світності – щільності потоку частинок на одиницю часу – що дає хороші можливості для "вторгнення" на нову територію.

Пари Z-бозонів

Деякі натяки на те, що вчені йдуть правильним шляхом, були вже отримані.

Зокрема, в кінці жовтня фізики за допомогою детектора CMS вперше зафіксували народження двох Z-бозонів – одна з подій, які можуть свідчити про існування "важкого" варіанту бозона Хіггса.

Бозон Хіггса – останній відсутній елемент сучасної теорії елементарних частинок, так званої Стандартної моделі. Ця гіпотетична частинка відповідає за масу всіх інших елементарних частинок. Однак теорія не дозволяє точно встановити масу бозона Хіггса.

Вчені зараз розглядають дві можливості – існування "легені" і "важкого" варіантів. "Легкий" Хіггс з масою від 135 до 200 гігаелектронвольт повинен розпадатися на пари W-бозонів, а якщо маса бозона становить 200 гігаелектронвольт або більше, то на пари Z-бозонів, які, у свою чергу, породжують пари електронів або мюонів.

Вчені відзначають, що саме по собі народження чотирьох мюонів, яке зафіксував детектор CMS, не обов'язково може бути вказівкою на появу бозона Хіггса. Однак це перше з низки подій, які, врешті-решт, можуть "видати" хіггсівський частку.

Крім того, на детекторі CMS був виявлений принципово новий ефект, не передбачений існуючою теорією – серед сотень частинок, які народжуються при зіткненнях протонів, були виявлені пари, руху яких по не відомих причин пов'язані один з одним.

Великий вибух у мініатюрі

На початку листопада на колайдері також були вперше проведені експерименти по зіткненню пучків важких іонів – атомів свинцю з "обідраною" електронної оболонкою.

Одна з головних цілей таких експериментів – вивчити особливий стан речовини, так звану кварк-глюонну плазму, з якої полягала Всесвіт до того моменту, коли виникли елементарні частинки, протони і нейтрони.

У звичайній матерії кварки і глюони "замкнені" усередині протонів і нейтронів і не можуть існувати у вільному стані. Однак незабаром після Великого вибуху Всесвіт складався з гарячого й надщільного "кваркової супу", в якому кварки об'єднуються в гігантські колективи.

Згідно з розрахунками, температура цього супу становить близько 5 трильйонів градусів, що перевищує температуру в центрі Сонця (20 мільйонів градусів) у десятки мільйонів разів. Таким чином, коллайдер одночасно стає і самим спекотним, і самим холодним місцем у Сонячній системі – температура охолоджуваних рідким гелієм магнітів прискорювача не повинна перевищувати 1,9 Кельвіна (271,25 градуса Цельсія нижче нуля).

Під час цих експериментів були отримані докази народження кварк-глюонної плазми і зафіксовані її параметри.

Великий адронний коллайдер, вартість створення якого перевищила 6 мільярдів євро, – найбільший в історії прискорювач елементарних часток, створений для отримання принципово нових даних про природу матерії і фундаментальні фізичні закони. Слово "коллайдер" утворене від англійського слова collide – "зіштовхувати", і означає, що в ньому стикаються летять в протилежні сторони частинки, а не пучок частинок і нерухома мішень, по-російськи цей термін звучить як "прискорювач на зустрічних пучках".

Створення установки почалося в кінці 1990-х років, а у вересні 2008 року він був урочисто запущено – фізики успішно провели пучки протонів в обох напрямках, проте вже через тиждень на прискорювачі сталася велика аварія, пов'язана з виходом одного з магнітів з надпровідного стану. Ремонт коллайдера і його модернізація, на годинуності, встановлення системи QPS для захисту від повторення подібних аварій, зайняли більше 14 місяців і зажадали 40 мільйонів доларів.

У листопаді 2009 року установка була знов запущена і в кінці березня була виведена на енергію 7 тераелектронвольт.

За матеріалами: РІА Новини

Tweet