През 2008 г. извън Женева, Швейцария, физиците включиха Големия адронен колайдер (LHC), най-големия ускорител на частици в света и най-скъпия научен експеримент, създаван някога. За мнозина разходите и чакането си струваха. През 2012 г. масивната машина засича Хигс Босън, потвърждавайки последното основно парче от Стандартния модел на физиката. Но изследователите знаят, че Стандартният модел не е пълен, тъй като игнорира неща като гравитация и тъмна материя. Ето защо в петък строителството започна с основен ъпгрейд на LHC, съобщава Ian Sample от The Guardian, а когато приключи през 2026 г., по-мощният ускорител може просто да надуе Стандартния модел на парчета или поне да добави няколко бръчки към теорията.
Физиката на частиците е една от най-сложните науки там. Повечето хора със семестър от химия под колана разбират, че атомите са съставени от протони, неутрони и електрони. Но има много повече - протоните и неутроните са съставени от кварки, държани заедно от глуони, един от няколко вида бозони. Други елементарни частици - тези, за които изследователите не вярват, че могат да бъдат разделени по-нататък - включват шест аромата на лептони и Хигс, известни като скаларен бозон. Тогава има десетки частици, съставени от онези елементарни частици, включително адрони, които са изградени от кварки и глуони, и мезони, направени от кварк и антикварк.
Докато науката зад частиците е трудна, разбирането как учените откриват нови частици или потвърждават съществуването на теоретични частици е лесно - те ги разбиват заедно и разглеждат парчетата. Това е по същество как работи LHC, съобщава Би Би Си - изследователите изстрелват две лъчи частици една върху друга около почти 17 мили дълъг пръстен с почти скоростта на светлината. Тези лъчи, ръководени от мощни магнити, след това се кръстосват, причинявайки частиците да се разпаднат една в друга и да се разпаднат на елементарни парчета, които издържат за частица от секундата. Много чувствителни детектори улавят тези бързи проблясъци от това, което изгражда нашата вселена.
BBC съобщава, че новата надстройка ще бъде наречена LHC с висока светимост и ще увеличи интензивността на тези лъчи на частици, увеличавайки броя на сблъсъците с коефициент пет или 10. За целта, отчита CERN, агенцията, която ръководи LHC, те добавят 130 нови мощни магнити, които по-точно ще контролират лъча на частиците, правейки по-голяма вероятността частиците да се разпаднат една в друга. Те също така движат някои магнити и добавят свръхпроводящи кабели, за да подобрят ефективността на LHC. Всичко това ще доведе до пет до десет пъти повече сблъсъци, което означава обеми повече данни за изучаване, и това изненада изследователите. „LHC с висока осветеност е мястото, където ще събираме повечето от нашите данни и в този смисъл именно фазата на нашето изследване ни позволява да разберем най-много за Вселената“, Тара Шиърс от Университета в Ливърпул, който работи на коллайдера, казва Sample. "Ако LHC досега ни е дал свещ за осветяване на невижданото досега, LHC с висока осветеност ще ни позволи да светим прожектор."
Райън Ф. Манделбаум от Gizmodo съобщава, че е необходим тласък на властта. Изследователите се надяваха, че след като открият Хигс Босън през 2012 г., те също ще започнат да разкриват други частици, които биха могли да запълнят познанията ни за квантовия свят. Но тези находки са неуловими. Изследователите са открили „полъх“ на нови частици, които биха могли да разстроят сегашните ни модели, но по-здравият коллайд би помогнал за по-солидни открития. Манделбаум казва също, че би могъл да намери нови частици, които помагат да се обясни тъмната материя, да се докаже съществуването на нови измерения и да се изследват други дълбоки мистерии във физиката.
„Ако аномалиите, които виждаме в LHC в момента, се проявят през следващите няколко години, което може и да направят, това, което ще гледаме с високата светимост - LHC е физиката, която е в основата на тези открития“, Вал Гибсън, професор по физика в Кеймбридж, който работи на коллайда, разказва Sample. „Това би обърнало стандартния модел на главата му. Би било напълно революционно. “
Mandelbaum съобщава, че усилването на мощността е необходимо и за да се справи по-добре с Хигс. Въпреки че е била открита, изследователите не са видели достатъчно от частицата, за да я изучат в дълбочина. При сегашния темп, LHC ще отнеме сто и повече години, за да събере всички данни за бозона на Хигс. С надстройката ще отнеме около десет. „LHC сега е игра с числа: Нуждаем се от възможно най-много данни. Да изучаваме бозона на Хигс след откриването му през 2012 г., но и защото досега е доста ясно, че всякакви други частици могат да бъдат редки “, казва му физикът Фрея Блекман от Vrije Universiteit Brussel в Белгия. „Значи имаме нужда от много данни.“
Модернизацията на машината означава, че тя ще бъде офлайн за две години, започваща през 2019 г., и отново между 2024 и 2026 г. Очаква се цялото надграждане да струва около 955 милиона долара. Но ако историята е някакъв урок, това може да отнеме повече време и да струва повече от очакваното. LHC е измъчван от превишаване на разходите и технически проблеми, включително няколко самоубийствени невестулки и гълъб, бачкащ багет, които всеки отвежда машината офлайн в продължение на няколко седмици.
