Мечты физиков: какие коллайдеры могли быть кульнее Немалого адронного?

    Ежели физики простых частиц добьются собственного, новейшие ускорители сумеют в один великолепный денек подробно обследовать самую любопытную субатомную частичку в физике — бозон Хиггса. Спустя шесть лет опосля открытия данной крупицы на Огромном адронном коллайдере, физики планируют новейшие гигантские машинки, кои будут вытягиваться на десятки км в Европе, Стране восходящего солнца либо Китае.

    Мечты физиков: какие коллайдеры могли быть кульнее Немалого адронного?

    Содержание

    • 1 Новейшие коллайдеры: какие они будут
    • 2 Последующие на очереди
    • 3 Бег по кругу
    • 4 Портрет Хиггса

    Новейшие коллайдеры: какие они будут

    Открытие данной субатомной крупицы, которая открывает происхождение массы, привело к окончанию Обычной фотомодели — всеобъятной теории физики простых частиц. И а также предстало знаковым достижением для БАК, в текущее время наикрупнейшго во всем мире ускорителя — ведь конкретно для поиска бозона Хиггса, хоть не лишь, его возводили.

    Сейчас физики намерены углубиться в потаенны бозона Хиггса в надежде, что он станет ключом к решению затянувшихся задач физики частиц. «Хиггс — особая частицы», разговаривает физик Ифанг Ван, директор Колледжа физики больших энергий в Пекине. «Мы верим, что Хиггс — это же окно в будущее».

    Объемной адронный коллайдер, он же БАК, состоящий из кольца длиной в 27 км, снутри коего протоны разгоняются практически перед началом скорости света и сталкиваются млрд ежесекундно, практически достигнул предела собственных способностей. Он красиво совладал с обнаружением Хиггса, однако и не подступает для подробного его научные исследования.

    Потому физики простых частиц просят новенького коллайдера частиц, умышленно спроектированного для пуска кучек бозонов Хиггса. Предлагалось несколько проектов для этих новеньких сильных машин, и ученые уповают, что эти заводы Хиггса могли бы посодействовать определить решения возмутительных хлипких мест Обычной фотомодели.

    «Стандартная фотомодель и не является тотальной теорией вселенной», разговаривает физик-экспериментатор частиц Галина Абрамович из Тель-Авивского вуза. К примеру, эта теория и не поясняет черную материю, неопознанное вещество, толпа коего нужна для учета галлактических наблюдений, этаких как только движения кинозвезд в галактиках. Она а также и не поясняет, посему Вселенная состоит из материи, в то время как только антиматерия встречается позарез изредка.

    Сторонники новеньких коллайдеров говорят, что тщательное исследование бозона Хиггса может указать ученым на пути решения этих тайн. Однако посреди ученых рвение к новейшим дорогостоящим ускорителям поддерживается и не всеми. К тамошнему же невнятно, что конкретно могли бы определить этакие машинки.

    Последующие на очереди

    Первый в очереди стоит ли Интернациональный линейный коллайдер на севере Стране восходящего солнца. В отличие от БАК, на котором крупицы едут по кольцу, МЛК ускоряет два пучка частиц по прямой полосы, конкретно друг на друга, по всей собственной 20-километровой длине. И заместо тамошнего, дабы сталкивать совместно протоны, он сталкивает электроны и них партнеров по антивеществу, позитроны.

    Но в декабре 2018 года междисциплинарный комитет Научного совета Стране восходящего солнца выступил против сего проекта, призывая государство проявлять осторожность с его поддержкой и задаваясь вопросцем, оправдывают ли ожидаемые научные заслуги цена коллайдера, которая в текущее время оценивается в 5 млрд баксов.

    Сторонники говорят, что замысел МЛК по столкновению электронов и позитронов, а уж и не протонов, имеет ряд больших преимуществ. Электроны и позитроны — тривиальные крупицы, другими словами у их нет наименьших компонент, а уж протоны состоят из наиболее маленьких частиц — кварков. Это же означает, что столкновения протонов будут наиболее хаотичными и производить все больше никчемного спама частиц, который придется просеивать.

    Мечты физиков: какие коллайдеры могли быть кульнее Немалого адронного?

    За исключением тамошнего, при столкновениях протонов лишь часть энергии каждого протона практически попадает в столкновение, тогда-то как только в электрон-позитронных коллайдерах крупицы переносят в столкновение полную энергию. Это же означает, что ученые умеют настроить энергию столкновений эдак, дабы максимизировать количество производимых бозонов Хиггса. В то же время, МЛК востребует лишь 250 млрд электрон-вольт для изготовления бозонов Хиггса по сопоставлению с 13 триллионами электрон-вольт на БАК.

    У МЛК «качество получаемых заданных будет намного выше», разговаривает физик простых частиц Лин Эванс из женевского ЦЕРН. Одно из каждых 100 столкновений на МЛК будет осуществлять бозон Хиггса, тогда-то как только на БАК это же происходит раз в 10 млрд столкновений.

    Ожидается, что государство Стране восходящего солнца воспримет решение по коллайдеру в марте. Эванс разговаривает, что ежели МЛК будет одобрен, на его производство уйдет подле 12 лет. Потом ускоритель можно будет а также модернизировать, дабы прирастить энергию, которой он может достигнуть.

    У ЦЕРН существуют замыслы по созданию похожей машинки — Малогабаритного линейного коллайдера (CLIC). Он а также будет сталкивать электроны и позитроны, однако при наиболее больших энергиях, чем МЛК. Его энергия начнется с 380 млрд электрон-вольт и возрастет перед началом 3 триллионов электрон-вольт в серии обновлений. Дабы достигнуть этих наиболее больших энергий, нужно создать новейшую технологию увеличения скорости частиц, а уж означает CLIC покажется очевидно и не ранее МЛК, разговаривает Эванс, возглавляющий сотрудничество исследователей обоих проектов.

    Бег по кругу

    Два остальных запланированных коллайдера, в Китае и Европе, будут эллипсоидными, как только БАК, однако намного все больше: каждый окружностью 100 км. Это же довольно объемной круг, дабы два раза опоясать страну Лихтенштейн. Это же почти длина МКАДа.

    Радиальный электронный-позитронный коллайдер, пространство возведение коего в Китае пока что и не определено, будет сталкивать электроны и позитроны на 240 млрд электрон-вольт, согласно концептуальному замыслу, официально представленному в ноябре и защищенному Ваном и Колледжа физики больших энергий. Этот ускоритель возможно потом обновлен для сталкивания протонов на больших энергиях. Ученые рассказывают, что могли бы начать возведение данной машинки ценой 5-6 млрд баксов к 2022 году и окончить ее перед началом 2030 года.

    И в ЦЕРНе предложенный Грядущий радиальный коллайдер, БКК, а также будет вступать в работу поэтапно, сталкивая электроны с позитронами, а уж потом протоны. Окончательной целью будет достигнуть протонных столкновений на 100 триллионах электрон-вольт, что наиболее чем в семь раз превосходит энергию БАК.

    Мечты физиков: какие коллайдеры могли быть кульнее Немалого адронного?

    Меж тем самым, ученые закрыли БАК на два года, модернизируя машинку для работы на наиболее высочайшей энергии. В 2026 году заработает БАК с высочайшей светимостью, который прирастит частоту столкновений протонов само мало в пять раз.

    Портрет Хиггса

    Когда БАК был возведен, ученые были довольно убеждены, что отыщут с его помощью бозон Хиггса. Однако с новенькими машинками невнятно, какие новейшие крупицы находить. Они будут ординарно каталогизировать, как очень Хиггс ведет взаимодействие с иными знаменитыми частичками.

    Измерения взаимодействий Хиггса умеют подтвердить ожидания Обычной фотомодели. Однако ежели наблюдения будут различаться от ожиданий, расхождение может косвенно указывать на наличие чего-то новенького, этакого как только крупицы, компоненты черную материю.

    Некие ученые уповают, что произойдет что-то нежданное. Так как сам бозон Хиггса — загадка: эти крупицы конденсируются в жидкость, похожую на патоку. Посему? Мы понятия и не имеем, разговаривает физик-теоретик частиц Майкл Пескин из Стэнфордского вуза. Эта жидкость пронизывает Вселенную, замедляя крупицы и давая им же вес.

    Иная загадка состоит в том, что толпа Хиггса в миллион млрд все меньше ожидаемой. Эта странность может твердить об фолиант, что есть и альтернативные крупицы. Раньше ученые задумывались, что сумеют ответить на трудности Хиггса при помощи теории суперсимметрии — согласной которой у каждой крупицы существуют наиболее тяжкий партнер. Однако сего и не вышло, так как БАК и не обнаружил никаких следов суперсимметричных частиц.

    Грядущие коллайдеры умеют тем не менее определить свидетельства суперсимметрии либо другим образом намекнуть на новейшие крупицы, однако в сей раз ученые и не будут предлагать обещаний. Ныне они все больше заняты разработкой ценностей и приведением аргументов в пользу новеньких коллайдеров и остальных тестов по физике простых частиц. Одно можно сообщить наверное: предлагаемые ускорители будут обследовать безизвестную местность с непредсказуемыми плодами.

    И не пропустите обновления на данную тему в наших каналах в Телеграме.