1,6 mlrd. susidūrimų per sekundę: didžiausias dalelių greitintuvas pasaulyje bus paleistas beprecedente galia

Didžiausio ir galingiausio pasaulyje dalelių greitintuvo darbas buvo atnaujintas balandį, po trejų metų pertraukos. Per šį laiką jis buvo modernizuotas, ruošiantis trečiam eksperimentų etapui.

Nuo antradienio LHC bus paleistas rekordine 13,6 trln. elektronvoltų galia ir turėtų tokiu režimu nepertraukiamai veikti beveik ketverius tolesnius metus, praeitą savaitę per spaudos konferenciją pranešė Europos branduolinių tyrimų organizacija (CERN).

Eksperimentai greitintuve atliekami įsukant du protonų pluoštus priešpriešinėmis kryptimis iki beveik šviesos greičio ir nukreipiant juos susidurti. Dalelės skrieja 27 km ilgio žiediniu tuneliu, įrengtu 100 metrų gylyje po žeme abipus Šveicarijos ir Prancūzijos sienos.

Dalelių susidūrimų rezultatai užfiksuojami virtinės jutiklių kompleksų – tarp jų ATLAS, CMS, ALICE ir LHCb, o sukauptus duomenis analizuoja tūkstančiai mokslininkų. Tikimasi, kad padidinus greitintuvo energijos lygį pavyks rasti atsakymų į klausimus, susijusius su tamsiąją medžiaga, tamsiąja energija ir kitomis kosmologinėmis problemomis.

1,6 mlrd. susidūrimų per sekundę

„Siekiame gauti 1,6 mlrd. protonų susidūrimų per sekundę“, atliekant ATLAS ir CMS eksperimentus, sakė CERN greitintuvų ir technologijų vadovas Mike'as Lamontas.

Šįkart protonų pluoštai bus sufokusuoti iki mažiau kaip 10 mikronų skersmens, siekiant padidinti susidūrimų intensyvumą, pridūrė jis. Žmogaus plauko storis yra apie 70 mikronų.

Naujas energijos lygis leis mokslininkams toliau tyrinėti Higgso bozoną, kuris šiame greitintuve buvo pirmąkart užfiksuotas 2012 metų liepos 4-ąją.

Šis atradimas fizikams buvo itin svarbus, nes bozonas atitinka vadinamąjį Standartinį modelį – šiuo metu vyraujančią teoriją apie visas medžiagą sudarančias fundamentaliąsias daleles ir jas veikiančias jėgas.

Tačiau keli pastarojo meto eksperimentai iškėlė klausimų dėl Standartinio modelio, o modernizuotas LHC leis daugiau sužinoti apie Higgso bozoną.

„Higgso bozonas susijęs su kai kuriais svarbiausių mūsų dienomis dar neatsakytų fundamentaliosios fizikos klausimų“, – sakė CERN generalinė direktorė Fabiola Gianotti, prieš dešimtmetį pirmoji paskelbusi apie šios dalelės atradimą.

Palyginus su pirmąja bandymų serija, per kurią buvo atrastas bozonas, šįkart protonų susidūrimų intensyvumas bus apie 20 kartų didesnis.

„Tai reikšmingas padidėjimas, atveriantis kelią naujiems atradimams“, – teigė M. Lamontas.

CERN tyrimų ir kompiuterijos vadovas Joachimas Mnichas savo ruožtu sakė, kad mokslininkams rūpi rasti atsakymus į daugiau klausimų, susijusių su Higgso bozonu.

„Ar Higgso bozonas iš tikrųjų yra fundamentalioji dalelė, ar ji yra sudėtinė? – klausė jis. – Ar yra tik viena Higgso tipo dalelė, ar galbūt esama kitų?“

Naujas fizikos sezonas

Per ankstesnius eksperimentus buvo nustatyta Higgso bozono masė, taip pat daugiau kaip 60 sudėtinių dalelių, nuspėtų pagal Standartinį modelį, kaip antai, tetrakvarkas.

Tačiau CERN teorinės fizikos departamento vadovas Gianas Giudice sakė, kad stebėti daleles tėra dalis darbo.

„Dalelių fizika nori suprasti ne vien kaip – mūsų tikslas suprasti kodėl“, – pabrėžė jis.

Vienas iš devynių LHC eksperimentų yra ALICE, per kurį tiriama, kokios sąlygos galėjo būti per pirmąsias 10 mikrosekundžių po Didžiojo sprogimo. Tuo metu LHCf modulis naudoja protonų susidūrimus kosminiams spinduliams imituoti.

Po dabartinės eksperimentų serijos greitintuvas bus vėl įjungtas 2029 metais ir bus pervadintas Didelio šviesio LHC. Juo aptinkamų įvykių kiekis turėtų padidėti dešimteriopai.

Be to, mokslininkai planuoja Ateities žiedinį priešpriešinių srautų greitintuvą – 100 km ilgio žiedą, kuriame tikimasi pasiekti net 100 trln. elektronvoltų galią.

Tačiau kol kas fizikai nekantriai laukia LHC trečiosios eksperimentų serijos rezultatų.

„Prasideda naujas fizikos sezonas“, – sakoma CERN pranešime.