Самый масштабный эксперимент продолжается

Самый масштабный физический эксперимент на Земле, Большой адронный коллайдер (LHC), запущен в июне 2015 г. для проведения второй серии экспериментальных исследований – нового трехлетнего сеанса Run 2. В этих экспериментах энергия столкновения частиц увеличена в два раза, что, по мнению ученых, позволит раскрыть тайны черной материи и энергии, которая связывает галактики и вместе с тем влияет на ускоряющееся расширение вселенной.  За время остановки коллайдера в 2013-14 гг, LCH и все вспомогательные детекторы были доработаны и усовершенствованы.

В течение первого этапа экспериментов, проводимых до 2013 г., LHC имел максимальную энергию столкновений частиц 8 Tev, в настоящее время энергия доходит до 13  Tev. Этого удалось достичь, увеличив ток в сверхпроводящих магнитах от 6 700 А до 10 000 А. Остановка эксперимента в 2013 г. в частности была вызвана необходимостью наработки более 10000 сращиваний между сверхпроводящими магнитами. Магниты были объединены как электрически, так и механически, чтобы безопасно выдержать более высокий ток. 

Изображение с сайта www.theengineer.co.uk

В последнее время заголовки научных публикаций по физике элементарных частиц запестрели словами «темные силы», «темный сектор», «темная радиация». Такой всплеск интереса к целому ряду темных явлений может означать, что физика частиц находится на пороге крупнейшего за долгое время открытия.

Многие физики серьезно рассматривают варианты сложного устройства «темного сектора», в котором постулируются не только сами частицы темной материи, но и новые силы, действующие между ними. Варианты тут могут быть разные. Один из них — когда частицы-переносчики этих сил («темные бозоны») умеренно тяжелые, с массой в десятки ГэВ, но легче Z-бозона, и при этом способны распадаться на обычные лептоны. Если такие частицы родятся на коллайдере, то появляется шанс их обнаружить по таким лептонным распадам.

Один из многообещающих процессов — это распад хиггсовского бозона на четыре лептона. В Стандартной модели он очень затруднен, его вероятность составляет сотую долю процента. Так происходит потому, что Z-бозоны довольно тяжелые, и им трудно появиться в распаде бозона Хиггса. Для темных бозонов этого препятствия нет. Это значит, что распад хиггсовского бозона на темные бозоны с их последующим распадом на лептоны сможет еще лучше проверить реальность такой теории.

В физике элементарных частиц есть поговорка: «То, что сегодня является сигналом, станет завтра фоном» («Today's signal is tomorrow's background»). Если вы обнаружили какую-то новую частицу и продолжаете поиски дальше, то вам приходится искать что-то новое на фоне уже известного, причем в категорию известного попадает уже и только что найденная частица. Примеров этой ситуации в физике частиц было уже много. Сейчас эта история повторяется и для хиггсовского бозона. После его открытия Большой адронный коллайдер продолжает искать новые частицы, в том числе и дополнительные хиггсовские бозоны, которые предсказываются разными теориями за пределами Стандартной модели.

За работой коллайдера можно следить в реальном времени через онлайн мониторы OP Vistars. На главном мониторе отображается сводка основных систем и приводятся графики интенсивности и пучков, а также темп событий, регистрируемых детектором. Чуть более детальную информацию о текущем состоянии коллайдера можно найти на мониторе LHC Dashboard.