Коллайдер андронный где находится: %d0%91%d0%be%d0%bb%d1%8c%d1%88%d0%be%d0%b9 %d0%90%d0%b4%d1%80%d0%be%d0%bd%d0%bd%d1%8b%d0%b9 %d0%9a%d0%be%d0%bb%d0%bb%d0%b0%d0%b9%d0%b4%d0%b5%d1%80 – информация, фото, видео, википедия и сайты по теме %d0%91%d0%be%d0%bb%d1%8c%d1%88%d0%be%d0%b9 %d0%90%d0%b4%d1%80%d0%be%d0%bd%d0%bd%d1%8b%d0%b9 %d0%9a%d0%be%d0%bb%d0%bb%d0%b0%d0%b9%d0%b4%d0%b5%d1%80

Говоря об открытиях, в то время как LHC был отключен для своих последних обновлений, анализ данных старого ускорителя частиц Tevatron в Фермилабе в США, который был закрыт в 2011 году, обнаружил дразнящий намек на физика, работающая за пределами Стандартной модели.

Однако ученые БАК не хотят делать поспешных выводов об этом или любом другом несоответствии со Стандартной моделью. Вместо этого они предпочитают оставаться агностиками, когда дело доходит до различных теорий о том, что наблюдает БАК, чтобы избежать искажения результатов.

«Мы не гонимся за теорией, — заявила на пресс-конференции Фабиола Джанотти, генеральный директор ЦЕРН. «Я думаю, что наша цель — понять, как работает природа на самом фундаментальном уровне. Наша цель — не искать какие-то конкретные теории».

Крис Паркс надеется, что БАК так или иначе сможет разобраться в этих несоответствиях. «Мы очень рассчитываем, что из новых данных, которые мы собираем, мы действительно сможем исследовать эти интересные намеки, которые у нас есть, и посмотреть, показывают ли они какие-либо нарушения Стандартной модели», — сказал он.

Истории по теме:

Некуда спешить. После этого нового четырехлетнего наблюдения, проводимого LHC, произойдет еще одно закрытие для дальнейших обновлений, в результате которых будет создано то, что называют LHC High Luminosity. Это начнет работать примерно в 2029 году., обнаруживая более 15 миллионов бозонов Хиггса в год при энергиях столкновений 14 ТэВ. Помимо БАК, в ЦЕРН разрабатываются планы по созданию нового ускорителя под названием Future Circular Collider (FCC), который будет достаточно мощным, чтобы достичь энергии 100 ТэВ, когда он начнет работу примерно в 2040 году. FCC будет намного больше, чем LHC. , с туннелем длиной 62 мили (100 км), хотя эта концепция недавно вызвала споры с некоторыми физиками, утверждающими, что ее возможная цена в 100 миллиардов долларов не будет стоить выгод от ее строительства и что деньги можно было бы более разумно потратить на меньшие , более целенаправленные проекты.

Это все еще в будущем. Здесь и сейчас на БАК еще предстоит создать бозоны Хиггса, обнаружить нейтрино, найти новые частицы и проверить теории. О каких новых открытиях мы будем говорить через четыре года?

Подпишитесь на Кита Купера в Твиттере @21stCenturySETI. Следуйте за нами в Твиттере @Spacedotcom (открывается в новой вкладке) и Facebook (открывается в новой вкладке) .

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Кит Купер — независимый научный журналист и редактор из Соединенного Королевства, имеет степень по физике и астрофизике Манчестерского университета. Он является автором книги «Парадокс контакта: вызов нашим предположениям в поисках внеземного разума» (Bloomsbury Sigma, 2020) и написал статьи по астрономии, космосу, физике и астробиологии для множества журналов и веб-сайтов.

Большой адронный коллайдер включается на максимальном уровне мощности для поиска темной материи

Большой адронный коллайдер был снова запущен сегодня (5 июля) и настроен на столкновение частиц на невиданных ранее уровнях энергии.

Большой адронный коллайдер (БАК) — крупнейший и самый мощный в мире ускоритель частиц. Расположен в CERN недалеко от Женевы, Швейцария, петля длиной почти 17 миль (27 километров) была запущена сегодня после того, как четыре года она провела в автономном режиме для модернизации. Когда эти исправления завершены, ученые хотят использовать гигантский ускоритель, чтобы сталкивать протоны вместе с рекордными энергиями до 13,6 триллиона электрон-вольт (ТэВ) — уровень энергии, который должен увеличить шансы на то, что ускоритель будет производить частицы, еще не наблюдаемые наукой. .

Модернизация пучков частиц ускорителя не только увеличила их энергетический диапазон; повышенный уровень компактности, делающий лучи более плотными с частицами, увеличит вероятность столкновения настолько, что ожидается, что ускоритель зафиксирует больше взаимодействий частиц в своем третьем запуске, чем в двух предыдущих вместе взятых. В течение двух предыдущих периодов, начиная с 2009 г.В период с 2013 по 2015 и с 2015 по 2018 год ускоритель атомов укрепил понимание физиками того, как взаимодействуют основные строительные блоки материи, названные Стандартной моделью , и привел к открытию давно предсказанного бозона Хиггса , неуловимая частица, которая придает всей материи ее массу.

Связанный: «Частица X» с незапамятных времен обнаружена внутри Большого адронного коллайдера

физики, ученым еще предстоит найти убедительные доказательства существования новых частиц или совершенно новой физики. После этого обновления они надеются, что это изменится.

«Мы с беспрецедентной точностью измерим силу взаимодействия бозона Хиггса с частицами материи и силы и продолжим наши поиски распада бозона Хиггса на частиц темной материи , а также поиск дополнительных бозонов Хиггса», — Андреас Хёккер. , представитель коллаборации LHC ATLAS , международного проекта, в который входят физики, инженеры, техники, студенты и вспомогательный персонал, говорится в заявлении .

Внутри подземного кольца БАК длиной 17 миль протоны мчатся со скоростью, близкой к скорости света, прежде чем столкнуться друг с другом. Результат? Образуются новые и иногда экзотические частицы. Чем быстрее движутся эти протоны, тем больше у них энергии. И чем больше у них энергии, тем более массивные частицы они могут производить, сталкиваясь друг с другом. Ускорители атомов, такие как LHC, обнаруживают возможные новые частицы, ища контрольные продукты распада, поскольку более тяжелые частицы, как правило, недолговечны и сразу же распадаются на более легкие частицы.

Одной из целей БАК является дальнейшее тщательное изучение Стандартной модели, математической основы, которую физики используют для описания всех известных фундаментальных частиц во вселенной и сил, посредством которых они взаимодействуют. Хотя модель существует в своей окончательной форме с середины 1970-х годов, физики далеко не удовлетворены ею и постоянно ищут новые способы ее проверки и, если им повезет, откроют новую физику, которая заставит ее потерпеть неудачу.

Это потому, что модель, несмотря на то, что она пока самая полная и точная, имеет огромные пробелы, что делает ее совершенно неспособной объяснить, где сила гравитация , из чего состоит темная материя, или почему материи намного больше, чем антиматерии во Вселенной.

В то время как физики хотят использовать модернизированный ускоритель, чтобы проверить правила Стандартной модели и узнать больше о бозоне Хиггса, модернизация четырех основных детекторов БАК также дает ему хорошие возможности для поиска физики за пределами того, что уже известно. Основные детекторы LHC — ATLAS и CMS — были модернизированы, чтобы собирать более чем в два раза больше данных, чем раньше, в их новой задаче поиска частиц, которые могут сохраняться после двух столкновений; а детектор LHCb, который теперь собирает в 10 раз больше данных, чем раньше, будет искать нарушения фундаментальной симметрии Вселенной и объяснения того, почему в космосе больше материи, чем антиматерии.

СВЯЗАННЫЕ ИСТОРИИ

Связанные: Физики обнаружили невиданную ранее частицу, сидящую на столе

Тем временем детектор ALICE будет запущен в работу для изучения столкновений высокоэнергетических ионов, которых будет 50 -кратное увеличение зарегистрированных по сравнению с предыдущими запусками. Столкнувшись друг с другом, ионы — атомные ядра, получившие электрический заряд в результате удаления электронов с их орбитальных оболочек, — производят первичный субатомный суп, называемый кварк-глюонной плазмой, состояние материи, которое существовало только в течение первой микросекунды после Большого взрыва.

В дополнение к этим исследовательским усилиям множество небольших групп будут исследовать корни других загадок физики с помощью экспериментов, которые изучат внутренности протонов; исследовать поведение космических лучей; и поиск давно предполагаемого магнитного монополя, гипотетической частицы, которая представляет собой изолированный магнит только с одним магнитным полюсом. К ним добавлены два новых эксперимента, названные FASER (эксперимент прямого поиска) и SND (детектор рассеяния и нейтрино), которые стали возможными благодаря установке двух новых детекторов во время недавнего закрытия ускорителя. FASER будет сканировать чрезвычайно легкие и слабо взаимодействующие частицы, такие как нейтрино и темная материя, а SND будет искать исключительно нейтрино, призрачные частицы, которые могут проходить через большую часть материи, не взаимодействуя с ней.

Одна из частиц, которую физики особенно хотят найти, — это долгожданный аксион, причудливая гипотетическая частица, которая не излучает, не поглощает и не отражает свет и является ключевым подозреваемым в том, из чего состоит темная материя.

Планируется, что третий запуск БАК продлится четыре года. По истечении этого времени столкновения будут снова остановлены для дальнейших обновлений, которые поднимут LHC на еще более высокий уровень мощности. Ожидается, что после того, как он будет модернизирован и снова начнет работать в 2029 году, High Luminosity LHC соберет в 10 раз больше данных, чем предыдущие три запуска вместе взятые.

Первоначально опубликовано на Live Science.

Бен Тернер — штатный писатель Live Science из Великобритании. Он занимается физикой и астрономией, а также другими темами, такими как технологии и изменение климата. Он окончил Университетский колледж Лондона со степенью в области физики элементарных частиц, прежде чем стать журналистом. Когда он не пишет, Бен любит читать литературу, играть на гитаре и смущать себя шахматами.

ищет новые частицы после серьезной модернизации

В последние минуты последние протоны летели почти со скоростью света. Они прошли 27-километровую петлю под альпийской сельской местностью со скоростью 11 245 раз в секунду, пока их не освободили от металлической катушки, и они не врезались в гигантский графитовый блок со стальным покрытием. С декабря 2018 года, за исключением нескольких испытаний, проведенных то здесь, то там, Большой адронный коллайдер (БАК) не работает. Но 22 апреля БАК снова загорелся и начал свой третий запуск.

«Ускоритель не работал три года, — говорит Фрейя Блекман, физик-экспериментатор элементарных частиц из детектора компактного мюонного соленоида (CMS) на БАК. «Значит, есть люди, которые никогда не были в диспетчерской… никогда не дежурили там, где снимались данные. И для них это очень интересно».

Расположенный на границе между Францией и Швейцарией, БАК является жемчужиной ЦЕРН, Европейской организации ядерных исследований недалеко от Женевы. Почти по всем параметрам — финансированию, персоналу, физическим размерам — БАК является крупнейшим экспериментом по физике элементарных частиц в мире. В 2012 году два эксперимента на LHC, A Toroidal LHC ApparatuS (ATLAS) и CMS, открыли бозон Хиггса и завершили пятидесятилетний поиск происхождения массы элементарных частиц. Хотя исследователи рекламируют другие результаты, такие как открытие пентакварков, эти научные результаты иногда затмеваются ощущением, что БАК потерпел неудачу из-за того, что не открыл «новую физику» помимо Стандартной модели, успешного, но неполного описания элементарных частиц и взаимодействий. которые управляют ими.

За последние несколько лет выключенный БАК не простоял без дела, а активно работал. Инженеры начали улучшать возможности коллайдера, чтобы улучшить его «светимость», по сути, меру того, сколько столкновений частиц может произойти на квадратный сантиметр в секунду. Тем временем физики усилили свои детекторы, чтобы не отставать от возросшего числа столкновений в результате более высокой светимости. Исследователи также разработали новый анализ, чтобы лучше просеять стога сена данных, чтобы найти пресловутые иголки.

В начале запуска 3 специалисты по физике элементарных частиц сталкиваются с рядом дразнящих аномалий, от новых, неожиданно крупных измерений массы бозона W до давнего несоответствия мюона g−2, но им не хватает убедительных доказательств новой физики. «Нет явных мигающих огней, — говорит Нишита Десаи, теоретик из Института фундаментальных исследований Тата в Индии. «Это не похоже на то, что «здесь вы сделаете открытие».

Хотя существуют и другие способы открытия новой физики, коллайдеры остаются жизненно важными. Нет лучшего способа узнать о фундаментальных частицах, чем столкнуть их вместе и изучить обломки. С учетом того, что новый коллайдер заменит его еще через несколько десятилетий, БАК, возможно, является лучшей надеждой физиков элементарных частиц открыть то, что лежит за пределами Стандартной модели.

Что-то старое, что-то новое

На рубеже тысячелетий физики элементарных частиц вносили последние штрихи в теорию строительных блоков Вселенной. Данные коллайдера показали, что протоны и нейтроны состоят из кварков, прочно связанных друг с другом метко названными глюонами. Деление и слияние происходят, когда кварки обмениваются W-бозонами. За самой легкой парой кварков вверх и вниз следуют более тяжелые очарованные и странные кварки, а затем еще более тяжелые нижний и верхний. Точно так же у электронов есть более тяжелые родственники, мюоны и тау, которые идентичны электронам, но по своей массе. В общих чертах эти частицы были разделены на фермионы, из которых состоит материя, и бозоны, переносящие силы.

Эта великая теория, которую, возможно, без воображения назвали «Стандартной моделью», оставила многих людей неудовлетворенными. Во-первых, он ничего не говорил о гравитации. Стандартная модель также ничего не говорит о темной материи или темной энергии — двух таинственных явлениях, на долю которых приходится более 95 процентов массы Вселенной. В частности, физикам не терпелось узнать, откуда у частиц Стандартной модели появилась масса.

Теоретики 1960-х утверждали, что масса частицы возникает из-за невидимого поля, пронизывающего все пространство: чем больше частица взаимодействует с этим полем, тем больше ее масса. Питер Хиггс, британский теоретик, предположил, что с полем связана частица — бозон Хиггса. Обнаружение этого подтвердило бы механизм, который дал элементарным частицам их массу.

После нескольких ухабистых первых лет ATLAS и CMS объявили 4 июля 2012 года, что они обнаружили «подобную Хиггсу» частицу, масса которой примерно в 125 раз превышает массу протона.

Это было историческое достижение, кульминация десятилетий работы не только физиков, но и инженеров, электриков, компьютерных техников, обслуживающего персонала и многих других. Однако обнаружение бозона Хиггса не стало шоком. «Я думаю, что люди были бы более шокированы, если бы вы ничего не нашли», — говорит Десаи.

В период с 2013 по 2015 год LHC впервые остановился на длительный срок для ремонта и небольших обновлений. Затем, с 2015 по 2018 год, БАК провел второй запуск и разбил больше частиц, почти вдвое превысив энергию предыдущего запуска. Надежды на новую физику все еще были относительно высоки. Когда в 2015 году ATLAS и CMS сообщили о появлении новой частицы с энергией около 750 гигаэлектронвольт (ГэВ), теоретики ухватились за этот шанс и опубликовали сотни статей об аномалии. Во многих работах предполагалось, что это намек на суперсимметрию (SUSY), класс теорий, в котором бозоны имеют фермионные аналоги, и наоборот — новая симметрия между материей и силами. Фотоны будут отражаться фотино; кварки будут отражаться скварками. Считалось, что эти суперсимметричные аналоги прячутся вне поля зрения при более высоких массах. Если оставить в стороне соглашения об именах, теории SUSY были привлекательны для физиков, потому что существование суперсимметричных частиц могло одновременно объяснить малую массу бозона Хиггса и предоставить кандидата на роль темной материи. Но по мере поступления дополнительной информации всплеск данных оказался статистической аномалией, а не новой частицей.

«Есть определенное поколение физиков, которым сказали, что как только включится ускоритель, они увидят SUSY [и] найдут новую физику». — говорит Блекман. — Но нет никаких причин, по которым это должно быть так просто.

Жадные до открытий ученые начали поиски в других направлениях, таких как долгоживущие частицы (LLP). Когда физики ищут новые тяжелые частицы, они исходят из предположения о скоротечности жизни — здоровенный бозон Хиггса с энергией 125 ГэВ живет менее одной миллиардной триллионной доли секунды. Однако LLP может задержаться достаточно долго, чтобы выйти из типичного поля зрения детектора, прежде чем распадется. Во время третьего запуска детекторы LHC будут использовать улучшенный анализ для обнаружения LLP, которые они могли пропустить раньше.

Успех Стандартной модели и неспособность ее «сломать» привели к обвинениям в том, что физики элементарных частиц столкнулись с кризисом, что они 40 лет блуждают по пустыне. Для Десаи в этом повествовании все наоборот. «На самом деле, я бы сказала, что физика элементарных частиц, возможно, выходит из кризиса, в котором мы раньше не осознавали, потому что все работали над одним и тем же», — говорит она. «Нет простых ответов, и я думаю, что большинство молодых людей вполне этому рады».

Построено слишком обширно

Модернизация самой большой машины в мире будет не чем иным, как монументальной работой, даже если ее критически важная инфраструктура не находится на глубине 100 метров под землей.

После каждого многолетнего запуска оборудование LHC требует ремонта. Хосе Мигель Хименес, глава технического отдела ЦЕРН, курировавший вторую длительную остановку, быстро перечисляет области, требующие доработки: «техническая инфраструктура, охлаждение, вентиляция». , электрораспределение, электробезопасность, лифты, краны, все эти причудливые системы доступа к дверям [и] обнаружение пожара».

Выполнение ремонта в ходе обычной эксплуатации затруднено, поскольку критические компоненты БАК должны храниться в ультрахолодном состоянии. Приблизительно 130 метрических тонн жидкого гелия — примерно вес синего кита среднего размера — поддерживают 36 000 метрических тонн коллайдера ниже 4 кельвинов. Эти компоненты, в том числе магниты и ускоряющие полости в форме пузырьков, охлаждаются, чтобы они могли направлять огромные электрические токи, необходимые для работы всей установки, без какого-либо сопротивления. На прогрев машины уходят месяцы, и еще месяцы на ее охлаждение, поэтому устранение даже небольшой проблемы с холодными частями машины может занять чрезмерно много времени.

Пока машина была теплой, инженеры полностью заменили источник лучей LHC, Linac2, который использовался с 1970-х годов, на Linac4; название Linac 3 уже использовалось для другого ускорителя. Во время запуска 3 каждая частица, столкнувшаяся в LHC, будет начинаться с Linac4 в виде электрически заряженного супа из ионов водорода — по сути, протонов с двумя электронами. Ионы из этого супа отправляются «сгустками» и ускоряются до 160 мегаэлектронвольт (МэВ), что более чем в три раза превышает энергию Linac2.

«Увеличивая энергию инжекции, вы фактически можете сохранять более высокие интенсивности», — объясняет Йорг Веннингер, руководитель отдела LHC. Протоны хотят отталкиваться друг от друга, потому что у них одинаковый заряд. Но при более высоких энергиях протоны генерируют магнитное поле, противодействующее этому отталкиванию, и в том же пространстве может поместиться больше протонов. Использование ионов водорода с последующим удалением лишних электронов еще больше увеличивает плотность пучка, так что каждый сгусток состоит примерно из 120 миллиардов протонов, сжатых до диаметра около трех микрон.

. Эта плотность имеет решающее значение, потому что она определяет, сколько столкновений в конечном итоге увидят детекторы на БАК, говорит Беттина Микулек, старший физик ЦЕРН, руководившая операциями Linac4. Если пучок не был плотным в начале, он не будет плотным и позже.

Из инжектора пучок попадает в бустерное кольцо, которое теперь ускоряет протоны до 2 ГэВ, что на 43% больше, чем у Linac2. При входе в основное кольцо коллайдера протоны сталкиваются с новыми алюминиевыми трубками вблизи детекторов. «Проблема с нержавеющей сталью заключается в том, что кобальт внутри металла по умолчанию становится радиоактивным, — говорит Хименес, — что всегда довольно проблематично».

Чтобы избежать каких-либо помех, лучу требуется максимально свободный от воздуха вакуум. При давлении всего в одну десятитриллионную атмосферы луч БАК называют самым пустым местом в Солнечной системе. По словам Хименеса, протон может путешествовать сотни часов практически без шансов столкнуться с молекулой воздуха.

Во время работы БАК — не только магниты и луч, но также компьютеры, криогенные и вакуумные системы — потребляет колоссальное количество энергии: около 800 гигаватт-часов в год, или примерно половину того, что потребляет весь город Женева. . «Мы в некотором роде электроэнергетическая компания ЦЕРН, — говорит Марио Пароди, руководитель отдела управления электрическими проектами. Электричество ЦЕРН поступает в основном из Франции, где около 80 процентов энергосистемы зависит от ядерной энергии. Таким образом, большая часть силы, способной разбить нуклоны, исходит от расщепления ядер.

По мере того, как COVID распространялся по всему миру, он прекратил отключение, но ненадолго. ЦЕРН был закрыт 24 марта 2020 года, но, по словам Хименеса, некоторые работы возобновились уже в мае. На протяжении всей оставшейся части пандемии командам приходилось помнить о таких проблемах, как размещение людей на рабочих местах. Лифты действуют как узкие места, что еще больше усложнило прохождение под землей и подняло проблемы безопасности, которые не были исключительными для COVID — любой инцидент в туннеле может оставить рабочих в затруднительном положении.

Благодаря тщательному планированию Хименеса и его команды начало третьего забега было отложено всего на год.

Все освещено

Хотя они и не собирали данные, физики, проводившие эксперименты с детекторами, были заняты ремонтом и модернизацией своих собственных устройств.

ATLAS — это гигантская трубчатая машина длиной 46 метров, высотой 25 метров и весом около 7000 метрических тонн — вес каркаса Эйфелевой башни. Его аналог, CMS, представляет собой тесно связанный детектор, который в два раза меньше ATLAS, но в два раза тяжелее. CMS использует соленоид, кольцеобразный магнит, чтобы искривить путь заряженных частиц, таких как мюоны.

Модернизация инжектора для создания более плотного луча означает, что для запуска 3 и ATLAS, и CMS со временем эффективно удвоят свою яркость. Более плотные лучи означают больше столкновений, а значит, больше данных, а значит, больше шансов найти редкие события, которые могли бы свидетельствовать в пользу новой физики.

Работа с повышенной яркостью требует более быстрого и качественного сбора данных, говорит Блекман. И ATLAS, и CMS обновили свои «триггеры» — системы, использующие программное и аппаратное обеспечение для распознавания событий, связанных с частицами, таких как распад бозона Хиггса на два фотона. Выделение разборчивых событий из мешанины на раннем этапе имеет решающее значение для последующего анализа.

Для этих обновлений потребовался демонтаж. CMS, несмотря на свой вес, построен из кусочков, которые опираются на воздушные подушки, подобные кораблям на воздушной подушке, и их можно разобрать. Но разъединение и сборка CMS может привести к смещениям микронного размера, которые повлияют на детектор. Чтобы убедиться, что вещи находятся там, где они должны быть, Блекман и ее коллеги используют прямые линии космических лучей, проходящих через устройство, как уровень.

Важным обновлением для ATLAS являются «новые маленькие колеса» — колеса, надо сказать, 10 метров в диаметре, не совсем «маленькие» и на самом деле не вращаются. Эти тонкие камеры, заполненные проводами, будут фиксировать следы частиц, таких как мюоны, когда они устремляются наружу от точки столкновения к остальной части детектора.

Модернизация может привести к открытию новых частиц, но у ATLAS и CMS есть и другие обязанности. «Вы должны помнить, что эти эксперименты — больше, чем просто исследовательские машины. Они также являются измерительными машинами», — говорит Блекман. Лучшее понимание частиц, которые мы знаем, является важной наукой само по себе, и точное определение параметров Стандартной модели может помочь будущим экспериментам разрушить ее.

В то время как ATLAS и CMS подверглись умеренной модернизации, детектор красоты на Большом адронном коллайдере (LHCb), который использует частицы, называемые красивыми кварками или b-кварками, для поиска редких распадов, будет полностью изменен. «Мы собираемся ввести в эксплуатацию совершенно новый детектор», — говорит Патрик Коппенбург, физик-экспериментатор элементарных частиц на LHCb. «Нам нужно лучшее разрешение, чтобы мы могли различать [частицы]».

LHCb перейдет от одного столкновения на протонный сгусток к примерно шести. Если разрешение детектора слишком низкое, он может стать «черным» — в каждый пиксель попадает частица, что делает его бесполезным. Коппенбург и его коллеги установили трекеры частиц с гораздо более высоким разрешением, которые, как они надеются, предоставят LHCb данные для проверки заманчивых аномалий, которые он увидел во втором запуске. уютно в чемодане. Эксперимент прямого поиска (FASER) предназначен для обнаружения новых частиц легкого веса, например, связанных с темным сектором, а FASERnu предназначен для обнаружения хорошо известных частиц: нейтрино.

Оба детектора расположены в узком туннеле, отделенном от ATLAS несколькими сотнями метров твердой земли. Только слабо взаимодействующие частицы, такие как нейтрино или еще неизвестные частицы темного сектора, могут совершить путешествие. К счастью, любые легкие частицы от столкновений с ATLAS хорошо сфокусированы. «Грубо говоря, около 90 процентов [частиц] на самом деле проходят через лист бумаги, который держат на расстоянии 480 метров», — говорит Джонатан Фенг, физик из Калифорнийского университета в Ирвине и соучредитель FASER. «Если бы мы сделали его больше, мы бы не увеличили частоту событий слишком сильно».

FASER, по сути, представляет собой в основном пустую трубку, полную трекеров, предназначенных для обнаружения распада частиц темного сектора. FASERnu использует противоположную стратегию. «Мы хотим, чтобы материал был как можно более плотным, чтобы нейтрино действительно взаимодействовали», — говорит Фенг. Детектор в основном сделан из фотопленки, перемежающейся 1000 вольфрамовыми пластинами. Высокая плотность вольфрама — почти в два раза выше, чем у свинца — дает нейтрино больше целей для рассеяния. В конце сбора данных сэндвич из вольфрамовой пленки извлекается и анализируется. То, чем он жертвует во временном разрешении — у него его нет, — он компенсирует пространственным разрешением, которое позволит Фэну и его коллегам даже идентифицировать миллиметровый след от распада тау-нейтрино.

Новейшие эксперименты на блоке практически не оставляют места для разочарований. «В основном мы гарантировали интересную физику», — говорит Фенг о FASERnu. «И тогда у нас есть спекулятивная, революционная физика». Если FASER действительно увидит частицу темного сектора, даже небольшой детектор может открыть новую большую физику.

Наблюдение, ожидание

К началу запуска 3 физики уже довели луч до новой максимальной энергии 6,8 тераэлектронвольт (ТэВ), превысив предыдущий энергетический рекорд, установленный БАК, и сделав его частицей с самой высокой энергией луч, который когда-либо создавали люди. «Пока все идет очень хорошо, — говорит Веннингер. Тем не менее, потребуется время, чтобы исправить любые перегибы. Ожидается, что первые столкновения, которые будут происходить при гораздо более низких энергиях, начнутся примерно через месяц.

«Мы не знаем, что работает, а что нет, — говорит Коппенбург. Чтобы откалибровать такие детекторы, как LHCb, исследователям придется «[переоткрывать] частицы Стандартной модели одну за другой». Только после того, как они убедились, что фотоны выглядят как фотоны, электроны похожи на электроны и так далее, они могут быть уверены в своих результатах.

Даже если все идет по плану, открытия требуют времени. Детектор может заметить намеки на новую частицу в начале запуска 3, но ученым могут потребоваться годы, чтобы прочесать огромный массив данных и разобраться со всеми неопределенностями, прежде чем делать какие-либо выводы.

Тем временем теоретики будут продолжать ломать голову над аномалиями и придумывать гипотетические частицы, которые могут быть причиной обнаруженных детекторами несоответствий. Инженеры тоже не являются незаинтересованными сторонами. «Мы очень внимательно следим за ходом экспериментов, — говорит Хименес. «Мы можем создать технологию для будущих проектов и будущей физики, но мы не можем ничего открыть. Я имею в виду, что открытие исходит от детектора.

Что касается детекторов, инжекторов, магнитов, тысяч тонн ультрахолодного коллайдера? Все это связано с тяжелой работой, проделанной во время остановки.