Най-големият ускорител на частици в света – Големият адронен колайдер (LHC) на Европейската организация за ядрени изследвания (CERN) – ще бъде изключен днес за четиригодишна модернизация. Очаква се подобренията значително да увеличат броя на сблъсъците на частици и да разширят търсенето на тъмна материя и други фундаментални обекти във Вселената.
LHC е 27-километрова кръгла подземна структура, разположена на около 100 метра под повърхността на границата между Швейцария и Франция. Вътре в колайдера свръхпроводящи магнити ускоряват протоните до екстремни енергии и ги сблъскват в детектори, за да изучават структурата на материята.
Именно на този ускорител през 2012 г. беше открит Хигс бозонът – частица, свързана с механизма, чрез който други частици придобиват маса, отбелязва Phys.org в публикация за изключването на колайдера.
След спирането на работата ще започне основна модернизация на LHC, в резултат на която съоръжението ще бъде преименувано на Голям адронен колайдер с висока светимост (HL-LHC). Обновеният комплекс ще заработи отново през юни 2030 г., като се очаква неговата експлоатация да продължи приблизително десет години.
Маркус Церлауф, мениджър на проекта HL-LHC, заяви, че настоящият етап е от решаващо значение за цялата програма. Според него, учените продължават да търсят отговори на фундаментални въпроси във физиката и предстоящите модернизации би трябвало значително да разширят експерименталните възможности на съоръжението.
Основната цел на модернизацията е да се увеличи светимостта, или броят на сблъсъците на частици за единица време. Очаква се десетократно увеличение в сравнение с настоящото ниво на LHC. Това ще доведе до драматично нарастване на на обема на събраните данни – до 100 пъти повече от сегашните нива.
Като част от надграждането ще бъде подменен участък от ускорителния пръстен с дължина приблизително 1,2 километра. Нови свръхпроводящи магнити ще позволят по-прецизно фокусиране на лъчите от частици, увеличавайки честотата и плътността на сблъсъците.
В бъдеще, според учените, в точката на пресичане на лъчите ще се случват до 140-200 сблъсъка на взаимодействие, в сравнение със сегашната честота от приблизително 60 сблъсъка.
Това увеличение на интензитета създава ново инженерно предизвикателство: потокът от данни ще стане толкова голям – милиарди събития в секунда, че ще бъде физически невъзможно да се съхранява цялата информация. Ето защо изборът на най-обещаващите сблъсъци ще се извършва в реално време с помощта на системи с изкуствен интелект, които ще идентифицират събития, потенциално съдържащи признаци на нова физика.
В същото време CERN подчертава, че изкуственият интелект няма да замести физиците. AI ще се използва като инструмент за филтриране и първоначален анализ на данни, позволявайки по-ефективна обработка на големи количества информация.
Основната научна цел на HL-LHC е да задълбочи разбирането ни за фундаменталната структура на Вселената. Съвременните космологични модели показват, че обикновената материя съставлява само около 5% от Вселената. Останалата част е тъмна материя (27%) и тъмна енергия (приблизително 68%), чиято природа остава неизвестна.
Увеличаването на светимостта на ускорителя значително ще разшири търсенето на редки процеси, включително потенциалното раждане на нови частици и изучаване на свойствата на Хигс бозона.
От откриването си през 2012 г., Хигс бозонът остава ключов елемент от Стандартния модел и по-нататъшното му изучаване може да даде информация за процесите, протичали в ранната Вселена след Големия взрив.
След надстройката на HL-LHC учените очакват да получат приблизително 380 милиона Хигс бозона през целия живот на съоръжението, в сравнение с 55 милиона, открити от стартирането на LHC през 2008 г.
Една от ключовите цели на учените е да открият едновременното раждане на два Хигс бозона, което ще им позволи да тестват фундаменталните прогнози на теорията и да изяснят механизмите на еволюцията на Вселената.
