Автор фото, Science Photo library
По мнению ряда выдающихся физиков, значительное мира составляют загадочные «призрачные» частицы, обнаружение которых могло бы значительно приблизить нас к пониманию истинной природы Вселенной.
Сама эта идея не нова, однако теперь ученые, кажется, нашли способ проверить свою теорию экспериментально .
Руководство Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) одобрило эксперимент, который поможет доказать существование таких частиц.
- Новый суперколлайдер может помочь обнаружить недостающие 95% Вселенной. Как это могут сделать Известный физик утверждает, что время идет в двух направлениях. Как эта идея меняет взгляд на Вселенную
- Во Вселенной есть двойник, где время течет в обратную сторону
Прибор , позволяющий осуществить этот эксперимент, по чувствительности превосходит все имеющиеся аналоги более чем в тысячу раз.
Для обнаружения «призраков» частицы планируют не сталкивать друг с другом (как это происходит в Большом адронном коллайдере), а разбивать о неподвижную твердую поверхность.
Что такое призрачные частицы
Итак, что это за призрачные частицы и почему для их обнаружения понадобился специальный метод?
На сегодняшний день считают, что вся физика элементарных частиц заключается в так называемую Стандартную модель.
Согласно этой теории, известная нам материальная Вселенная состоит всего лишь из 17 видов частиц — как хорошо известных (например, электрон или бозон Гиггса), так и менее известных , которые, однако, имеют удивительные наименования — зачарованные кварки, глюоны и тау-нейтрино. частицы, из которых и состоит весь окружающий мир – включая звезды в самых отдаленных известных галактиках. Другие отвечают за поведение частиц и их взаимодействие друг с другом.
Проблема в том, что результаты некоторых экспериментальных наблюдений (например, за движением галактик) убедительно свидетельствуют: вся известная нам материальная Вселенная составляет лишь около 5% от нее общей массы.
Остальная Вселенная может частично (или даже целиком) состоять из «призрачных» или «скрытых» частиц, которые обычно считают фантомными двойниками 17 частиц Стандартной модели.
Если они действительно существуют, обнаружить их невероятно сложно, поскольку они очень редко взаимодействуют с известным нам материальным миром. Подобно привидениям, они легко проходят сквозь любые материальные объекты, и их не могут зафиксировать земные приборы.
Впрочем, согласно одной из версий в рамках той же теории, в очень редких случаях призрачные частицы могут распадаться на части Стандартной модели, которые уже можно уловить имеющимися детекторами. Новый инструмент значительно повышает вероятность обнаружения таких распадов за счет многократного увеличения количества столкновений.
Вместо того чтобы сталкивать группы разогнанных частиц друг с другом, как это происходит в большинстве современных экспериментов, их планируют разбивать о неподвижную твердую поверхность. , чтобы на более мелкие фрагменты разлетались все частицы, а не только некоторые из них.
Преимущества такого подхода (его обычно обозначают аббревиатурой SHiP) видны на рисунке ниже.
Один из руководителей проекта, профессор Имперского колледжа Лондона Андрей Голутвин уверяет, что этот эксперимент «знаменует собой новую эру в поиске». >»Новый эксперимент дает уникальную возможность решить сразу несколько основных проблем физики элементарных частиц, и у нас есть шанс выявить частицы, которые раньше никому зафиксировать не удавалось», — объясняет он.
Охота за призраками нуждается в специальном оборудовании.
При обычных экспериментах (например, на Большом адронном коллайдере) новые частицы можно обнаружить на расстоянии до одного метра от места столкновения. Однако призрачные частицы могут оставаться незамеченными и преодолевать десятки или даже сотни метров, прежде чем начнут распадаться и как-нибудь проявят себя. Поэтому во время нового эксперимента детекторы будут располагаться гораздо дальше.
«Исследуем неизвестный ландшафт»
Профессор Имперского колледжа Митеш Патель считает новый подход действительно гениальным. меня в этом эксперименте действительно увлекает, так это то, что скрытые частицы расположены у нас прямо под носом, но увидеть их взаимодействие (или скорее его отсутствие) мы никак не можем», — объясняет он.
«Мы исследуем совершенно неизвестный ландшафт и верим, что сможем увидеть что-то интересное. Нужно только как следует присмотреться», — добавляет ученый. объектов ЦЕРН.
«Мы будем использовать уже прорытые туннели, — уверяет она, — и вообще постараемся максимально использовать существующую инфраструктуру, чтобы создать инструмент, который поможет нам отыскать этот скрытый сектор», — говорит она. Предполагаемая стоимость запланированного Будущего кольцевого коллайдера, МКК (Future Circular) 2010 Начать работу он должен к середине 2040-х, но выйдет на пик своего потенциала не раньше 2070-го.
Но поиск новых частиц методом SHiP может начаться уже в 2030 году и будет стоить примерно в сто раз дешевле.
Исследователи намерены попробовать все возможные подходы для выявления частиц, которые, по их словам, приведут к одному из самых больших и прорывных открытий в истории физики.
