По завершении модернизации ускоритель High Luminosity LHC должен начать новую стадию в 2030 году, значительно увеличив объем данных и шансы на обнаружение тёмной материи
Наука и космос728 июн 19:09
Самый крупный в мире ускоритель частиц — Большой адронный коллайдер (Large Hadron Collider, LHC) в Европейской организации по ядерным исследованиям CERN — с понедельника приостанавливает свою деятельность на четырёхлетнюю модернизацию, которая должна существенно увеличить количество столкновений частиц и улучшить возможности поиска тёмной материи и других основополагающих объектов Вселенной.
LHC представляет собой 27-километровую кольцевую подземную конструкцию, заложенную на глубине около 100 метров на границе Швейцарии и Франции. Внутри него сверхпроводящие магниты разгоняют протоны до предельных энергий и сталкивают их в детекторах с целью изучения структуры материи. Именно здесь в 2012 году был найден бозон Хиггса — частица, связанная с механизмом формирования массы у других частиц.
После остановки начнётся масштабная модернизация, по окончании которой установка получит новое название — High Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC). Запуск обновлённого комплекса намечен на июнь 2030 года, а его эксплуатация ожидается примерно на десять лет.
Руководитель проекта HL-LHC Маркус Церлауф отметил, что текущий этап является критически важным для всей программы. По его словам, учёные продолжают искать ответы на основные вопросы физики, и предстоящие улучшения должны значительно расширить экспериментальные возможности установки.
Основная цель модернизации — увеличение так называемой светимости (luminosity), то есть количества столкновений частиц за единицу времени. Ожидается, что этот показатель вырастет в 10 раз по сравнению с текущим уровнем LHC. Это приведёт к значительному увеличению объёма собираемых данных — до 100 раз больше по сравнению с сегодняшними значениями.
В процессе модернизации будет заменён участок длиной около 1,2 километра ускорительного кольца. Новые сверхпроводящие магниты позволят более точно фокусировать пучки частиц, что увеличит частоту и плотность столкновений. В будущем в точке пересечения пучков будет происходить до 140–200 столкновений за один акт взаимодействия, в то время как сейчас этот показатель составляет примерно 60.
Такое увеличение интенсивности создаёт новую инженерную задачу: поток данных станет настолько огромным — миллиарды событий в секунду — что физически невозможно сохранить всю информацию. Поэтому отбор наиболее значимых столкновений будет осуществляться в реальном времени с помощью систем искусственного интеллекта, которые должны выделять события, потенциально содержащие признаки новой физики.
При этом, как подчеркивают в CERN, ИИ не заменяет физиков. Он используется как инструмент для фильтрации и первичного анализа данных, что позволяет более эффективно работать с большими массивами информации.
Основная научная цель HL-LHC — углубление понимания базовой структуры Вселенной. Современная космологическая модель предполагает, что обычная материя составляет лишь около 5% Вселенной. Остальная часть состоит из тёмной материи (27%) и тёмной энергии (примерно 68%), природа которых остаётся неясной.
Увеличение светимости ускорителя позволит значительно расширить поиск редких процессов, включая потенциальное появление новых частиц и изучение характеристик бозона Хиггса. С момента его открытия в 2012 году он остаётся ключевым элементом Стандартной модели, а его дальнейшее изучение может предоставить подсказки о процессах, происходивших в ранней Вселенной после Большого взрыва.
После модернизации HL-LHC учёные рассчитывают получить около 380 миллионов бозонов Хиггса за весь период работы установки — по сравнению с примерно 55 миллионами, зарегистрированными с момента запуска LHC в 2008 году. Одной из ключевых задач станет попытка зафиксировать одновременное появление двух бозонов Хиггса, что позволит проверить основные предсказания теории и уточнить механизмы эволюции Вселенной.
Darth SaharaИсточники:phys.orgНаука и космос7ШвейцарияТёмная материяУскорители частицCERNФизика частицБольшой адронный коллайдерБозон ХиггсаHL-LHCФранцияСуперпроводящие магниты28 июн 19:09
Источник