Физиктер 100 TeV коллайдерінің болашағын талқылайды • Игорь Иванов • «Элементтер» туралы ғылым жаңалықтары • LHC, CERN, болашаққа арналған жоспарлар

Физиктер 100 TeV коллайдерінің келешегін талқылайды

Жаңа 100-TeV протон коллайдеріне 80-100 километрлік туннельдің орналасуы мүмкін, онда CERN дамуының ұзақ мерзімді келешегі біріктірілуі мүмкін. Press.web.cern.ch сайтынан сурет

Келесі күні CERN-да және Женева университетінде бірден 100 TeV-ге дейін өте жоғары энергиялармен болашақ коллайдтарға арналған екі ғылыми конференция өткізілді. Олардың бірі CERN-да жақында іске қосылған бағдарлама шеңберінде сақиналы коллайдерлердің болашақ жобаларының техникалық аспектілерін зерттеуге арналған. Бұған дейін жүргізілген тағы бір конференцияда протон соқтығысуының энергиясы дерлік шамаға көбейген кезде пайда болатын ғылыми мүмкіндіктерге назар аударылды.

Үлкен адрон коллайдерінің алғашқы үш жылдық сессиясынан кейін бөлшектер физикасында дамып жатқан жағдайды қысқаша баяндайық.

2000 жылдың ортасында физиктер өте оптимистік болды. Көптеген адамдар LHC жұмысының алғашқы жылдарында және тіпті айларында жаңа жаңалықтардың пайда болуына: жаңа бөлшектердің және ерекше құбылыстардың пайда болуы мен ыдырауы, суперсимметрияны немесе Стандартты модельден тыс басқа теорияны анықтауға мүмкіндік беретініне сенім білдірді.Бұл үміт негізсіз болған жоқ: 1 TeV-тің энергетикалық масштабындағы жаңа құбылыстар кейбір теориялық сұрақтардың табиғи жауаптарына әкелуі мүмкін.

Бірақ кемпірқосақты күту расталмады. Бүгінгі күні тек Хиггс бозоны ғана ашық және оның барлық өлшенген қасиеттері стандартты Хиггс бозонына сәйкес келеді. Стандартты үлгідегі суперсимметрия немесе кез-келген елеулі ауытқулар әлі табылған жоқ. Мұның бәрі физиктерге негізгі мақсатқа жақындауға мүмкіндік бермейді – материя құрылымын түсіну үшін тағы бір деңгейге тереңірек ену.

Әрине, теоретиктер жұмыс істемейді. Суперсимметрияның және басқа теориялардың өте оптимистік сценарийлері жабылады, бірақ бұл идеяларды өздері жабады. Егер бұрынғыдан 1 TeV энергетикалық масштабта жаңа физикалық құбылыстар болатын болса, қазір ауытқулар ондаған TeV энергиясымен ғана байқалады. Мұндай теория Үлкен Адрон коллайдеріндегі Үлгі Үлгіден айырмашылығы жоқ, бірақ энергияның едәуір ұлғаюымен олар керемет әсерге алып келуі мүмкін. Сол себепті, соңғы уақытта физиктердің қақтығыстардың энергиясын түбегейлі арттыруға деген ықыласы барған сайын айқын көрінді.

Есептердің бірінде айтылғандай, дәуір кепілдік берілген элементар бөлшектер физикасындағы жаңалықтар аяқталды. Әлемнің қандай күштері мен қандай процестерде жаңа қырлар пайда болатыны белгісіз. Әрине, энергия мен жылтырлығы артып, LHC жаңа физиканың көрінісін табады, бірақ ол, шамасы, аз болады. Нобель сыйлығы осындай жаңалықты әкелуі мүмкін, бірақ бұл әсерді зерттеу үшін егжей-тегжейлі қарастырылмайды. Егер біз шынымен табиғатты зерттеп, бұрын қол жетімсіз жерлерге көшуді қаласақ, онда бірнеше ондаған жылдар өткеннен кейін, LHC мүмкіндіктері таусылғаннан кейін, физиктерге жаңа мүмкіндіктері бар жаңа коллайдер қажет болады. Бұл коллайди қазірдің өзінде жоспарлануы керек және мұны үшін физиктер әрбір жобаның қабілеттілігі туралы нақты түсінікке ие болуы керек.

Ұзақ мерзімді даму тұрғысынан ЖОО-ның негізгі қызығушылығы келесі жоба болып табылады. Франция мен Швейцариядағы 80-100 шақырымдық жаңа сақиналы туннельді 100 ТэВ энергиясымен жаңа протон коллайдеріне айналдыру жоспарланған (суретті қараңыз). Электр магниттерді құру технологиясы магнит өрісін кем дегенде 2 есеге ұлғайтуға мүмкіндік береді деп күтілуде, бұл осындай жоғары энергиялардың протонын орбитаға айналдыруға мүмкіндік береді.Әрине, сонымен қатар, энергияны босату және орнатудың қауіпсіздігі бойынша техникалық қиындықтар бар, және осы мәселелер бойынша мамандар тобы жұмыс істейді. Мұндай қондырғыны енгізу 20 жылға жуық уақытты алады. Сондықтан, егер бұл коллайдер LHC-дан кейін іске қосылса (яғни, 2035-2040 жж.), Онда онымен жұмыс істеу керек. Сондай-ақ, электронды позитронды үдеткіштің бастапқыда шағын энергияға орнатылатын нұсқасы зерттеледі, ол техникалық жағынан оңай болады, содан кейін оны 100-тэв протонмен алмастырады.

Мұндай энергияға физиктерді қалай бағыттауға болады? Біріншіден, массасы ондаған ТэВ жетуі мүмкін жаңа ауыр бөлшектердің тікелей ашылуы. Екіншіден, осы процестің ықтималдығы аз болғандықтан, деректерге LHC-де туылмаған жаңа жеңіл бөлшектер (мысалы, жаңа Хиггс бозондары) келуі мүмкін. Конференцияда ұсынылған бағалау, бұл мүмкіндік көптеген теориялардың қазіргі нұсқаларында жүзеге асырылғанын көрсетеді.

Үшіншіден, жаңа бөлшектер табылмаса да, біз әлі күнге дейін нашар оқыған Хиггс бозоныз.Егер біз 100 TeV энергиясы бар протон коллайдеріне назар аударсақ, онда Хиггс бозондары ондаған мыңдаған күнде пайда болады, яғни оны егжей-тегжейлі зерделеуге болады. Хиггс бозоны кәдімгі бөлшектерге айналатындықтан, оның мақсаты деректерді көріп қана қоймай, оның қатысуымен ерекше үрдісті табу. Бұл экзотикалық ыдырау, бірнеше Хиггз бозондарының пайда болуы, Хиггз бозонының көрінбейтін ыдырауы, бұл қара бөлшектердің бөлшектерімен және т.б. байланыстыратын болады. Есептердің бірінде жасалған бағалау, бір ықтималдығы аз, миллионыншы Осылайша, Хиггс бозоны физиканы оқып үйрену құралы ретінде аяқталатын болады.

Өткен екі конференция болашақ коллайдистерді зерттеу үшін бесжылдық CERN бағдарламасының алғашқы қадамы болды. Қазір мамандардың бірнеше командасы теориялық және эксперименттік мүмкіндіктердің үлкен жиынтығын тығыз зерттей бастайды және жылына жаңа жұмыс кездесуі күтіледі. Сонымен қатар, 2014 жылдың күзіне қарай жаңа бесжылдық Horizon 2020 бағдарламасына арналған жаңа еуропалық зерттеулер бағдарламасы үшін үлкен жоба дайындалады.2018 жылы бағдарламаның соңында зерттелген мүмкіндіктердің алғашқы толық техникалық баяндамасы күтіледі. Жаңа LHC деректерімен бірге, CERN одан әрі техникалық даму үшін нақты қадамдарды анықтауға мүмкіндік береді.


Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: