На большом адронном коллайдере попытаются найти «пропавшую вселенную»
Говорят, что самые тяжелые для выполнения музыкальные партии обычно являются самыми несложными. То же самое и с наукой: несложные вопросы наподобие «из чего состоит Вселенная?» ставят в тупик самые яркие умы в области физики. Ставили, по крайней мере.
Через несколько дней Громадной адронный коллайдер в ЦЕРНе опять получит по окончании двухлетней модернизации и программы техобслуживания.
В то время, когда это случится, энергия столкновения частиц будет вдвое выше, чем в прошедший раз, в то время, когда физики нашли бозон Хиггса. Предполагается, что увеличенные возможности кроме этого, наконец, раскроют сущность «чёрной материи» — невидимой, но ответственной составляющей Вселенной, на которую приходится около четверти всей материи.
Чёрная материя показалась на радарах большинства ученых в первой половине 70-ых годов XX века, благодаря наблюдениям американского астролога Веры Рубин, которая увидела, что звезды, вращающиеся около черных дыр в центрах спиральных галактик наподобие отечественной, делают это с одной и той же скоростью, независимо от расстояния до центра.
Этого не должно происходить — и не происходит в разумеется сопоставимых совокупностях наподобие отечественной Нашей системы, где планеты, захваченные гравитацией Солнца, вращаются тем медленнее, чем дальше находятся. Нептун обращается около Солнца 165 земных лет, в то время, когда Почва нужен для этого всего год.
Отечественное познание гравитации подсказывает нам, что все должно происходить совершенно верно так же.
То, что звезды Веры вращаются с однообразной скоростью, стало сюрпризом: по всей видимости, в том месте было больше всякого, что снабжало гравитацию, чего мы не видели. Чёрная материя.
С того времени чёрная материя стала неспециализированным термином для вещества (материи), которое должно быть, но которого мы не видим. Лишь вот до сих пор неясно, чем эта чёрная материя должна быть представлена.
Это не свидетельствует, что прогресса нет по большому счету. На данный момент считается, что чёрная материя — не просто простой материал в виде газа, мёртвых звёзд и пыли, каковые просто не светятся.
На данный момент наукой признано, что чёрная материя — это собрание фундаментальных частиц наподобие глюонов и кварков, из которых состоят атомы, знакомые нам. Но это не совершенно верно.
Эти «чёрные» элементарные частицы известны как вимпы: слабо взаимодейстующие массивные частицы, WIMP. Данный акроним, как и термин «чёрная материя», сам по себе обрисовывает, как эти теоретические создания чёрной материи ведут себя. «Слабо взаимодействующие» свидетельствует, что у них мало неспециализированного с простой материей.
Они пролетают прямо через нее. Это делает их очень тяжёлыми для обнаружения, учитывая, что простая материя — все, что у нас имеется для их обнаружения.
Часть «массивная» свидетельствует, что у них имеется масса. Что с размерами — неясно. Осталось лишь «частица», что ясно, в принципе, не смотря на то, что определение возможно и лучше.
Чёрная материя — это собственного рода элементарные частицы, каковые владеют чертями вимпов.
В теории эти вимпы смогут быть самыми различными вещами, но работа доктора наук Карлоса Френка из Университета Дарема сузила диапазон поиска этих вещей. Вместе с сотрудниками Френк еще в начале собственной научной карьеры в 1980-х годах объявил, что чёрная материя должна быть представлена вимпами и должна быть «холодной».
В то время это заявление было спорным, но со временем Френк снабдил собственную теорию значительным весом в научных кругах.
«Процесс достаточно несложен. Все, что вам необходимо — гравитация и пара базисных допущений».
Фактически, этими допущениями и были заявления Френка о том, что чёрная материя складывается из вимпов и есть холодной.
Вселенные, каковые выросли на его компьютере, были неотличимы от отечественной и предоставили значительную помощь идее холодной чёрной материи. И потому, что чёрная материя была частью моделирования, ее возможно было сделать видимой.
Невидимое раскрылось. Ее возможно чуть ли не коснуться, восхищался Френк.
Но это «чуть ли» выяснилось проблемой. Дело в том, что вы не имеете возможность прикоснуться к ней — потому-то и попытки найти ее до сих пор не увенчались успехом.
Но чёрная материя должна быть в том месте, и она возможно представлена элементарными частицами — а по данной части у нас имеется замечательная машина, которая может найти эти частицы: Громадной адронный коллайдер.
Вы понимаете, что БАК сталкивает протоны, летящие на околосветовой скорости по 27-километровой трубе в противоположных направлениях. Столкновение ведет к двум последствиям.
Во-первых, протоны распадаются, выявляя кварки, глюоны, калибровочные бозоны и другие элементарные частицы ядерного вещества. В Стандартной модели имеется 17 частиц — и все они были замечены на БАК.
Во-вторых, столкновений может произвести другие, более тяжелые частицы. В то время, когда они образуются, детекторы БАК их улавливают.
За одним из таких детекторов стоит доктор наук Дейв Карлтон из Бирмингемского университета.
«Время от времени вы производите более массивные частицы. Их-то мы и ищем».
Дейв — и все остальные в CERN — ищет их, по причине того, что эти частицы смогут быть составной частью чёрной материи. Звучит это маловероятно — как может простая материя произвести материю, которую нереально заметить либо найти при помощи простой материи.
Но это имеет суть с позиций неоспоримой концепции Громадного Взрыва.
В случае если чёрная материя существует, она показалась в ходе Громадного Взрыва, как и все другое.
И дабы заметить, что имело возможность показаться в ходе Громадного Взрыва, необходимо воссоздать его условия. Единственное место, где возможно их воссоздать, это точка столкновения на БАК.
Чем стремительнее столкновение, тем ближе оно к температуре Громадного Взрыва.
Имеется все основания считать, что чёрная материя возможно воспроизведена в ускорителях частиц наподобие БАК. Более того, существует математическая теория, которая предвещает, что 17 составляющих Стандартной модели имеют партнеров в виде вторых 17 частиц.
Данный принцип именуется «суперсимметрия».
Доктор наук Джон Эллис, физик из Кингс-Колледж в Лондоне, что кроме этого трудится в CERN, — фанат суперсимметрии, как и многие другие. Он сохраняет надежду, что кое-какие из этих до тех пор пока сугубо теоретических суперсимметричных частиц покажутся на виду в недалеком будущем.
«Мы сохраняли надежду, что они распознают себя в первом же запуске БАК. Но этого не случилось», — жалуется он.
Эллис растолковывает, что это указывает, что суперсимметричные частицы должны быть тяжелее, чем думали ученые, и покажутся лишь при более высоких энергиях, каковые не были дешёвы до текущего момента.
На протяжении второго запуска БАК столкновения будут происходить с удвоенной энергией, и доктор наук Эллис питает надежду, что суперсимметричные частицы наконец покажутся. Это принципиальный момент для суперсимметрии.
Если она покажет себя на БАК, все будет прекрасно. Неприятность чёрной материи разрешится, наряду с другими странностями в Стандартной модели физики.
Но в случае если суперсимметрия не покажется, как в прошедший раз, астрофизики и физики должны будут искать объяснения и другие идеи того, из чего состоит отечественная Вселенная. Быть может, им нужно будет начать все заново.
Источник: earth-chronicles.ru
За гранью. Коллайдер
