Большой адронный коллайдер – 3

[Zatv]

Продолжение. Начало – здесь и здесь.

Итак, во второй части мы примерно смоделировали ситуацию после Большого взрыва. Теперь посмотрим, как ее попытаются воспроизвести в Большом адронном коллайдере Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN).

Вначале разберемся с терминами.
Коллайдер – ускоритель, в котором сталкиваются два встречных пучка частиц.
Кварки – «первокирпичики», из которых состоят элементарные частицы (протон, нейтрон, электрон и т.д.)
Бозоны – элементарные частицы, ответственные за перенос любых взаимодействий.
Глюоны – элементарные частицы, ответственные за взаимодействие между кварками.

Теперь, что из себя представляет Большой адронный коллайдер (БАК).
Это огромный подземный город, построенный в скалах. На глубине 100 метров расположено 27-километровое кольцо, по которому будут носиться протоны — ядра водорода, разогнанные почти до скорости света. Потом эти частицы столкнутся с другим точно таким же пучком протонов, и во время столкновения выделится такая чудовищная энергия, что осколки материи образуют то самое подобие протоплазмы, которая когда-то бушевала в первые мгновения существования Вселенной после Большого взрыва. Поскольку в состоянии протоплазмы материя существовать не может, то в ничтожные доли секунды она перейдет в какое-то другое, еще неизвестное науке состояние. Превращение материи при этом будет сопровождаться выделением миллионов различных частиц и волн, поймав которые физики надеются наконец ощутить присутствие Бога и понять замысел Творца.
(Чтобы нагляднее представить себе этот эксперимент, физики приводят такой факт: во избежание каких-либо нежелательных последствий модель Большого взрыва будет удерживаться в абсолютном вакууме сверхпроводящими магнитами такой мощности, что если во время эксперимента рядом с туннелем поставить грузовик «КамАЗ», то магнитное поле в доли секунды расплющит его в тончайший лист фольги, обернутый вокруг стенок «трубы».)

Думаю, грандиозность замысла уже понятна. Но вся эта махина создана с единственной целью – обнаружить пресловутый бозон Хиггса. На этом бозоне держится вся Стандартная модель, которая довольно точно объясняет многие принципы мироздания и возникновения Вселенной. Но вся эта красивая теория может рухнуть, если физики-ядерщики не поймают этот самый бозон — «кирпичик», предсказанный лишь только в теории.

Согласно Стандартной модели, наше мироздание построено по принципу конструктора «Лего»: есть три типа кварков, которые отдельно друг от друга существовать не могут. Кварки соединяются между собой посредством еще одной элементарной частицы — глюона. В одном сочетании из трех кварков получается протон, в другом — нейтрон. Плюс еще есть электроны, нейтрино и более тяжелые аналоги, которые связаны между собой тремя типами взаимодействий — электромагнитным, ядерным и слабым; кроме этого, отдельное место в мироздании занимает и гравитация.

Дальше начинаются проблемы. Модель надо проверить, а для этого надо устроить очень Большой «бум». И хорошо, если эксперимент подтвердит теоретические выкладки. Бывает и наоборот. После открытия в 1974 году нобелевским лауреат по физике Сэмюэлом Тингом «очарованного кварка», пришлось переписывать всю теорию электрослабых взаимодействий. Но сейчас есть надежда на подтверждение модели. В 1983 году на протон-антипротонном коллайдере SpS в CERN были найдены два новых типа бозонов — переносчиков слабого взаимодействия, все свойства которых были заранее предсказаны Стандартной моделью.

Зачем понадобилось вводить этот бозон? Ответ прост: система взаимодействия трех видов кварков никак не дает ответа на вопрос: откуда же взялась гравитация и такое «масса тела»?
А так как масса дана нам в ощущениях, то пришлось придумывать теорию, «на пальцах» которую академик Валерий Рубаков объясняет следующим образом.

Представьте себе поле, которое пронизывает все на свете. Его еще можно сравнить с морем, а рябь на этом море — и есть те самые бозоны Хиггса.
Элементарные частицы плавают в этом «море» и за счет взаимодействия с «водой» — полем — становятся массивными. Частицы проталкиваются сквозь это поле, и оно их тормозит. Правда, это пока лишь гипотеза, но для ее подтверждения физикам и нужно обнаружить это поле. Даже не само поле, а только след от него — тот самый бозон Хиггса. Другое дело, что для того, чтобы обнаружить этот бозон, физикам необходимо каким-то образом потревожить само поле. То есть устроить подобие Большого взрыва.



Продолжение следует.