Коллайдер уходит на апгрейд: до 2030 года ЦЕРН построит в 10 раз более мощный ускоритель

Самый большой и мощный ускоритель частиц в истории, расположенный на границе Франции и Швейцарии, остановлен для третьей плановой модернизации. С момента первых успешных столкновений протонов в 2009 году коллайдер подтвердил ключевые теории субатомного мира и привёл к открытию бозона Хиггса в 2012-м. Теперь перед учёными стоят ещё более амбициозные задачи.

Новый этап в жизни установки связан с превращением её в Большой адронный коллайдер высокой светимости. Основная цель апгрейда — радикально повысить светимость, то есть плотность пролетающих навстречу друг другу пучков частиц. Это увеличит частоту взаимодействий, в результате чего число столкновений вырастет примерно в три раза по сравнению с нынешними показателями.

Что изменится за четыре года

Инженерам предстоит заменить около 1,2 километра магнитов и сопутствующего оборудования на совершенно новые узлы. Предыдущие технологические паузы уже позволили укрепить соединения сверхпроводящих магнитов и поэтапно нарастить энергию сталкивающихся пучков. Нынешняя модернизация должна вывести производительность коллайдера на принципиально иной уровень.

Ожидается, что за последующие 10 лет работы обновлённая установка произведёт примерно 380 миллионов бозонов Хиггса. Для сравнения: за все предыдущие годы учёным удалось получить лишь 55 миллионов таких частиц. Столь резкий скачок производительности многократно повысит шансы зафиксировать редчайшие физические события, которые не укладываются в рамки Стандартной модели — общепринятой теории, описывающей устройство Вселенной и взаимодействие всех известных элементарных частиц.

В поисках новой физики

Учёные рассчитывают, что поток новых данных поможет обнаружить явления за пределами Стандартной модели, а также прольёт свет на природу тёмной материи, антиматерии и ранней Вселенной. Сейчас Стандартная модель не способна объяснить феномен тёмной материи и тёмной энергии, составляющих основу массы Вселенной.

Пока ведутся сложнейшие монтажные работы под землёй, физики продолжат обрабатывать колоссальный массив данных, собранных за предыдущие годы. В ЦЕРН также отметили, что технологии, создаваемые ради этой модернизации, со временем найдут применение в повседневной жизни — от медицинских томографов и сверхточных датчиков до методов реставрации предметов искусства.

Ожидается, что в обновлённом виде коллайдер проработает до 2040-х годов, после чего его заменит ещё более мощный ускоритель следующего поколения. Впрочем, не все исследователи разделяют оптимизм: некоторые полагают, что изучение частиц вряд ли поможет решить проблему тёмной материи, поскольку, вероятнее всего, она вообще не состоит из частиц.