Большой адронный коллайдер закрывается на модернизацию до 2030 года

Крупнейший в мире ускоритель частиц, Большой адронный коллайдер (LHC), остановят с понедельника на четыре года. За это время его модернизируют, чтобы увеличить возможности изучения фундаментальных законов природы. После завершения работ установка получит название «Большой адронный коллайдер высокой светимости» (HL-LHC) и возобновит работу в июне 2030 года. Главная цель — существенно увеличить число столкновений частиц, что поможет учёным приблизиться к разгадке природы темной материи. Эту информацию сообщает сайт Новая Наука.

Коллайдер расположен в Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN) недалеко от Женевы. Это кольцевой туннель длиной 27 километров на глубине около 100 метров под франко-швейцарской границей. С помощью сверхпроводящих магнитов протоны разгоняются до высоких энергий и сталкиваются почти со скоростью света. Самое известное достижение коллайдера — открытие в 2012 году бозона Хиггса, подтвердившего важный элемент Стандартной модели физики.

Теперь установка временно прекращает работу для крупнейшей модернизации. Руководитель проекта HL-LHC Маркус Церлаут отметил, что начинается новый этап, который позволит искать ответы на нерешённые вопросы физики. Главная задача — увеличить светимость ускорителя, то есть количество столкновений частиц за определённое время. После модернизации этот показатель вырастет примерно в десять раз. Общая стоимость работ — 1,2 миллиарда швейцарских франков (около 1,5 миллиарда долларов). Финансирование обеспечивают государства-участники CERN, а также США, Япония, Канада и Китай.

Специалисты полностью заменят оборудование на участке длиной 1,2 километра внутри кольца. Установят новые сверхпроводящие магниты, которые сильнее фокусируют пучки частиц перед столкновением. Благодаря этому при каждом пересечении сгустков протонов будет происходить от 140 до 200 столкновений вместо нынешних 60. Интенсивность экспериментов позволит собрать до ста раз больше научных данных. Однако объем информации станет огромным — миллиарды столкновений каждую секунду. Сохранить все данные невозможно, поэтому система в реальном времени будет выбирать наиболее интересные события с помощью алгоритмов искусственного интеллекта.

Исследователь эксперимента ATLAS Недаа-Александра Асбах подчеркнула, что ИИ не заменит учёных-физиков, а станет мощным инструментом для работы с массивами данных. Основная научная задача обновлённого ускорителя — поиск новых элементарных частиц и расширение знаний об устройстве Вселенной. Координатор работы детектора CMS Филип Мортгат отметил, что исследователи рассчитывают обнаружить неизвестные частицы и получить сведения о возможных дополнительных измерениях пространства и частицах темной материи.

Современные космологические модели предполагают, что привычное вещество составляет лишь около 5% Вселенной. Около 27% приходится на темную материю, а 68% — на темную энергию. Несмотря на их огромное влияние, они до сих пор не обнаружены напрямую. Открытие бозона Хиггса в 2012 году стало важным этапом в понимании механизма возникновения массы частиц и принесло Нобелевскую премию Питеру Хиггсу и Франсуа Энглеру. После модернизации CERN рассчитывает расширить исследования этой частицы: если с 2008 года зарегистрировано около 55 миллионов бозонов Хиггса, то за время работы HL-LHC ожидается образование примерно 380 миллионов.

Одна из самых амбициозных целей — первое наблюдение одновременного рождения двух бозонов Хиггса и изучение их взаимодействия. По словам Недаа-Александры Асбах, такие эксперименты могут дать новые сведения о процессах в первые мгновения после Большого взрыва и помочь понять раннюю эволюцию Вселенной.