Премия Рунета-2020
Россия
Москва
+6°
Boom metrics
Наука25 января 2022 16:05

Большой Адронный Коллайдер породил загадочную частицу Х

Частица неизвестной природы и структуры появилась в ходе эксперимента, который воссоздал первые мгновения существования Вселенной
В первые мгновения жизни Вселенной появилось нечто странное.

В первые мгновения жизни Вселенной появилось нечто странное.

Об открытии на днях сообщили ученые из Лаборатории ядерной физики Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology - MIT), сославшись в своем пресс-релизе на публикацию в журнале Physical Review Letters. Публикация впечатляет не только своей сутью, но количеством авторов – их более пятисот из ста с лишним научных институтов разных стран. Помянули, похоже, всех, кто так или иначе имел дело с детектором CMC (Compact Muon Solenoid) Большого Адронного Коллайдера – БАК (Large Hadron Collider - LHC) – циклопического ускорителя Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN), расположенного в Швейцарии близ Женевы. Именно там физики и зафиксировали появление загадочных частиц Х. Точнее - X(3872), как их называют, объясняя, что число – это масса «незнакомки».

Устройство детектора CMS.

Устройство детектора CMS.

Частицы появились в ходе экспериментов по моделированию кварк-глюонной плазмы – субстанции, которая образовалась через миллионные доли секунды после Большого Взрыва, который, как принято считать, породил нашу Вселенную. Она вдруг возникла примерно 13,7 миллиардов лет назад из некой невообразимо крошечной точки – сингулярности, как ее называют.

В экспериментах участвовали российский ученые, представляющие Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН), ФИАН, МИФИ, МФТИ, Институт теоретической и экспериментальной физики им. А.И. Алиханова, НИЦ «Курчатовский институт» (ИТЭФ), МГУ, Объединенный институт ядерных исследований в Дубне, Томский политехнический университет, Томский государственный университет, Новосибирский государственный университет.

Детектор CMS (Compact Muon Solenoid): длина 20 метров, диаметр — 15 метров.

Детектор CMS (Compact Muon Solenoid): длина 20 метров, диаметр — 15 метров.

В Большом Адронном Коллайдере (БАК) исследователи разгоняли до субсветовых скоростей пучки тяжелых протонов - ядер свинца. Направляли их навстречу друг другу, сталкивали, разбивали вдребезги и тем самым возвращали материю в «первобытное состояние». Измельчали ее до кварков и глюонов – частиц, из которых состоят кирпичики мироздания – протоны и нейтроны.

БАК творил так называемую кварк-глюонную плазму - невероятно горячую - до 10 триллионов градусов – «субстанцию». Или протоматерию. Или, по образному выражению физиков, «суп», который, якобы, и представляла из себя нарождающаяся Вселенная в первые мгновения жизни - через 10 в минус 11-й степени секунд после Большого взрыва – еще до того, как в ней образовались протоны, нейтроны и атомы.

Из кварк-глюонного супа эксперментаторы и «выловили» образовавшиеся в нем частицы Х. Точнее, выловил искусственный интеллект, который проанализировал 13 миллиардов столкновений ядер свинца. Улов составил 100 штук.

В структуре «первобытных» частиц физики пока не разобрались. Знают лишь, что она – структура - не такая, как у других, из которых соткана традиционная материя. Почему? Будут разбираться в ближайшие несколько лет. И пытаться понять, каким образом частицы Х появились и какую роль сыграли в образовании Вселенной. Исследования, возможно, дадут ответ и на другой вопрос, не менее важный для понимания устройства мироздания: на что Вселенная вообще способна.

Миллиарды столкновений протонов породили сотню частиц Х.

Миллиарды столкновений протонов породили сотню частиц Х.

Не исключено, что из мироздания удастся вытрясти что-нибудь еще не менее загадочное, чем пресловутый бозон Хиггса и частицы Х. Подробнее об этом в нашем материале У Бога, похоже, есть для нас еще частицы.

Тем временем физики не собираются останавливаться на достигнутом, даже если у их ничего существенного больше не получится. В планах CERN построить Будущий Кольцевой Коллайдер (Future Circular Collider) - FCC или, по-нашему, БКК. С ним ученые намерены поработать после того как свои возможности исчерпает БАК.

Бублик БКК

Бублик БКК

БКК разместится в 100 километровом кольцевом подземном тоннеле, которой проложат рядом с 27-километровым кольцом БАК. Подробнее об этом в нашем материале.

СПРАВКА "КОМСОМОЛКИ"

Шайтан-машина

Большой адронный коллайдер (БАК) он же Large Hadron Collider (LHC ) - это супермашина. Или «шайтан-машина», как некоторые ее называют. В создании БАК и в последующих экспериментах участвовали представители 100 стран, более 10 тысяч ученых и специалистов, в том числе и несколько сотен из России.

Бублик БАК.

Бублик БАК.

БАК - это ускоритель протонов в виде бублика диаметром 27 километров. Он зарыт на глубинах от 50 до 175 метров на границе Швейцарии и Франции. Обложен сверхпроводящими - разгоняющими частицы - магнитами, охлаждаемыми жидким гелием. Два пучка частиц двигаются по кольцу в противоположных направлениях и сталкиваться почти на скорости света (0,9999 от нее). Разбиваться вдребезги - на такое количество осколков, на которое раньше ничего разбить не удавалось. Результаты фиксируют с помощью огромных детекторов ALICE, ATLAS, CMS и LHCb.