Большой адронный коллайдер начнёт поиск происхождения тёмной материи

Учёные на протяжении многих лет пытаются разгадать тайны тёмной материи. Мы знаем о её существовании на основе гравитационного влияния на видимую материю; она, вероятно, определяет распределение галактик. Но мы не можем обнаружить её воочию, поскольку она не излучает радиацию (или известный человечеству тип радиации). Большой адронный коллайдер (БАК) в конце марта начнёт проверять новую теорию: происходит ли тёмная материя от бозона Хиггса.

БАК был отключен в 2012 году и с тех пор на его модернизацию потрачено $163 млн. Эти обновления, в том числе укрепление связей между сверхпроводящими магнитами вокруг коллайдера, должны позволить БАК сталкивать частицы с невероятной скоростью и энергетическими уровнями, прежде невиданными на нашей планете - до 13 трлн. электронвольт (ТэВ), что почти в два раза выше прежнего показателя БАК. Более высокие энергетические уровни позволят физикам вести поиск новых частиц и проводить прежде недоступные тесты.

Результатом могут стать новые открытия. Как помнят многие энтузиасты науки, в 2012 году ЦЕРН объявила о том, что БАК обнаружил частицу, которая с большой долей вероятности была бозоном Хиггса. Его существование давно предсказала стандартная модель физики элементарных частиц. В 2014 году исследователи подтвердили существование бозона Хиггса.

К сожалению, это открытие не привело к чему-то интересному, вроде обнаружения истинной природы тёмной материи и тёмной энергии, или суперсимметрии, которая говорит, что каждая частица имеет «суперпартнёра», который гораздо тяжелее её, и может объяснить наличие тёмной материи во Вселенной так, как не может этого сделать стандартная модель.

Кристофер Петерсон, научный сотрудник Технологического университета Чалмерса в Швеции, планирует испытать в БАК новую модель частиц на основе суперсимметрии. Среди прочего, его модель предсказывает, что частица Хиггса распадается на фотон и частицы тёмной материи. Исследователи в ЦЕРН готовы проверить свою модель в БАК подобно тому, как они уже подтвердили распад частиц Хиггса на четыре мюона. В ближайшее время мы должны выяснить, получит ли команда Петерсона ответ. Если так, то это будет иметь далеко идущие последствия для знаний об образовании Вселенной.

Ещё в ноябре учёные, использующие гораздо меньший детектор (Large Hadron Collider beauty detector, LHCb) подтвердили существование двух субатомных частиц, которые раньше были выведены теоретически. В главном БАК частицы начнут циркулировать вокруг коллайдера через несколько недель после завершения тестирования, а первые столкновения начнутся в мае. Кроме того, уже ведётся работа над новым коллайдером длиной 60 миль, где энергетические уровни достигнут 100 ТэВ.