Большой адронный коллайдер позволит прикоснуться к Богу

Специалисты Европейского центра по ядерным исследованиям (CERN) перешли к новой фазе работ на Большом адронном коллайдере (БАК). В кольце огромного ускорителя заряженных частиц, расположившегося на границе Франции и Швейцарии, теперь при сверхгигантской мощности в семь тераэлектронвольт сталкиваются пучки ядер свинца. Ученые ЦЕРНа надеются, что эти эксперименты помогут больше узнать о природе материи и приоткрыть завесу тайны над возникновением Вселенной. И поводов для оптимизма у них достаточно.

После запуска Большого адронного коллайдера в прошлом году в нем проводились столкновения протонных пучков, в ходе которых уже получены интереснейшие новые данные о строении вещества. В частности, впервые удалось наблюдать так называемый топ-кварк - самую тяжелую из открытых на сегодняшний день элементарных частиц. А в сентябре детекторы ускорителя зарегистрировали совершенно неожиданный физический эффект, который не был предсказан существующими теориями.

Они зафиксировали, что среди частиц, образующихся при столкновении протонов, имеются пары, траектории движения которых взаимосвязаны. Такое загадочное поведение адронов позволило открыть особое состояние материи, которое получило название "глазма". Именно его возникновением объясняются их странные траектории. В начале ноября работающие на БАКе исследователи приступили к следующему этапу.

Теперь в кольце ускорителя на околосветовых скоростях сталкиваются тяжелые ионы - ядра свинца. Таким образом, Большой адронный коллайдер перехватил эстафету у американского RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider - Релятивистский коллайдер тяжелых ионов) по изучению предсказанной теоретиками фазы в эволюции вещества - так называемой кварк-глюонной плазмы. Если удастся провести наблюдения этой разновидности плазмы, в руках ученых появится весомое доказательство того, что принятая сегодня большинством физиков Стандартная модель Вселенной является верной.

Надеждами научного сообщества, связанными с новой фазой исследований, поделился с корреспондентом NewsInfo заместитель директора Института ядерной физики РАН Юрий Тихомиров. "До сих пор физикам-ядерщикам, в том числе и на RHIC, не удавалось зафиксировать кварк-глюонную плазму в чистом виде, в ходе экспериментов регистрировались лишь косвенные признаки ее присутствия. Наблюдалась скорее смесь этой плазмы с обычным веществом. Получение кварк-глюонной плазмы - или какой-либо иной формы материи - помимо прочего, поможет понять, каким путем шла эволюция нашего мира после Большого взрыва. То же касается и поисков бозона Хиггса. Если удастся обнаружить этот гипотетический объект, значит, наши представления о Вселенной получат еще одно важное подтверждение. Если же нет - значит, развитие научных знаний о мире пойдет по какой-то новой, еще неизвестной тропе. И это самое интересное!"

Столкновения протонов при мощности в семь тераэлектронвольт создавали модель, максимально приближенную к Большому взрыву. В кольце ускорителя воссоздавалось состояние материи через 10-34 секунды после возникновения Вселенной. Именно тогда, по мнению физиков, в условиях запредельных температур и столь же гигантского давления, должен был существовать в свободном состоянии гипотетический бозон Хиггса. "Частица Бога", как прозвали его журналисты. Ученые полагают, что именно влиянием на первичную материю неуловимого пока бозона можно объяснить гравитационные взаимодействия во Вселенной, которые до сих пор не получили удовлетворительного теоретического обоснования. Тела притягиваются, а почему - непонятно.

Пока что их стремлению обнаружить пресловутый бозон не суждено было осуществиться, но исследователи очень рассчитывают, что в следующем цикле протонных столкновений, когда ускоритель выйдет на проектную мощность в 14 тераэлектронвольт, им улыбнется долгожданная удача.

Столкновения тяжелых ионов свинца должны воссоздать более поздний этап в эволюции первовещества. Согласно Стандартной модели, через 10-11 секунды после Большого взрыва новорожденная Вселенная пребывала в состоянии кварк-глюонной плазмы. Тогда и начался процесс слияния кварков и глюонов в протоны и нейтроны. Ученые надеются, что обнаружение этого стадии в эволюции вещества поможет пролить свет на природу так называемого сильного взаимодействия, за счет которого и происходило формирование протонов и нейтронов - "кирпичиков" атомных ядер.

Эксперименты со свинцом продлятся до рождественских каникул, затем коллайдер будет ненадолго остановлен, а в феврале 2011 года возобновятся исследования столкновений протонных пучков.