Niekas neprieštarauja „Large Hadron Collider“. Tai yra aukščiausias dabartinio amžiaus dalelių sutriuškintojas, ir niekas negali liesti jo energetinių galimybių ar sugebėjimo studijuoti fizikos ribas. Bet visa šlovė yra laikina, ir niekas nesitęs amžinai. Galų gale, maždaug 2035 m., Šio 17 mylių ilgio (27 kilometrų) žiedo žiburiai užges. Kas bus po to?
Konkuruojančios grupės visame pasaulyje stengiasi užsitikrinti finansinę paramą, kad jų augintinių susidūrimo idėjos būtų kitas didelis dalykas. Vienas dizainas buvo aprašytas rugpjūčio 13 d. PreX spausdinimo žurnale „ArXiv“. Žinomas kaip „Compact Linear Collider“ (arba „CLIC“, nes tai yra miela), siūlomas masyvus subatominis bėgių pistoletas atrodo priekinis. Kokia yra tikroji Higso bozono prigimtis? Koks jos santykis su aukščiausiąja kvarka? Ar galime rasti fizikos užuominų už standartinio modelio ribų? CLIC gali atsakyti į tuos klausimus. Tai apima tik dalelių susidūrėją ilgiau nei Manhetene.
Subatominės tempimo lenktynės
Didysis hadronų kolideris (LHC) sutraukia šiek tiek sunkias daleles, žinomas kaip hadronus (taigi objekto pavadinimas). Kūno viduje turite krūvą hadrono; protonai ir neutronai yra labiausiai paplitę to mikroskopinio klano atstovai. LHC aplink ir aplink hadronai eina milžinišku ratu, kol priartėja prie šviesos greičio ir pradeda triuškinti. Nors įspūdingas - LHC energija yra neprilygstama jokiam kitam prietaisui Žemėje - visas reikalas yra nepatogus. Galų gale hadronai yra konglomerato dalelės, tiesiog maišai su kitais, plonesniais, fundamentalesniais dalykais, o kai hadronai sudužo, jų žarnos išsilieja visur, o tai apsunkina analizę.
CLIC, priešingai, yra kur kas paprastesnis, švaresnis ir chirurginis. Vietoj hadronų CLIC paspartins elektronus ir pozitronus, dvi lengvas, pagrindines daleles. Ir šis triuškinantis automobilis paspartins daleles tiesia linija, nuo 7 iki 31 mylių (nuo 11 iki 50 km), atsižvelgiant į galutinį dizainą, tiesiai į statinę.
Visas nuostabumas neįvyks iškart. Dabartinis planas yra tai, kad CLIC 2035 m. Pradėtų veikti mažesniu pajėgumu, kai LHC baigsis. Pirmos kartos CLIC veiks tik 380 gigaelektronvoltų (GeV), tai yra mažiau nei viena trečdalis maksimalios LHC galios. Tiesą sakant, net visa CLIC veikimo galia, šiuo metu skirta 3 teraelektronvoltams (TeV), yra mažiau nei trečdalis to, ką LHC gali padaryti dabar.
Taigi, jei pažangus naujos kartos dalelių susidūrėjas negali įveikti to, ką galime padaryti šiandien, kokia prasmė?
Higso medžiotojas
CLIC atsakymas - dirbti protingiau, o ne sunkiau. Vienas pagrindinių LHC mokslo tikslų buvo surasti Higso bozoną, ilgai ieškotą dalelę, kuri kitoms dalelėms skolina jų masę. Devintajame ir dešimtajame dešimtmečiuose, kai buvo kuriamas LHC, mes nebuvome tikri, kad Higgsas net egzistuoja, ir net neįsivaizdavome, kokia yra jo masė ir kitos savybės. Taigi mes turėjome sukurti bendrosios paskirties instrumentą, kuris galėtų ištirti įvairius sąveikos tipus, kurie visi galėtų atskleisti Higgą.
Ir mes padarėme. Hooray!
Bet dabar, kai mes žinome, kad Higgso yra tikras dalykas, mes galime suderinti savo susidūrėjusiems į daug siauresnį sąveikų rinkinį. Tai darydami sieksime pagaminti kuo daugiau Higso bozonų, surinkti krūvą sultingų duomenų ir sužinoti daugiau apie šią paslaptingą, bet pagrindinę dalelę.
Čia ateina turbūt keisčiausias fizikos žargonas, su kuriuo galbūt susidursite šią savaitę: „Higgsstrahlung“. Taip, jūs teisingai perskaitėte. Dalelių fizikoje yra procesas, žinomas kaip „bremsstrahlung“ - tai unikali radiacijos rūšis, kurią sukelia krūva karštų dalelių, sukrautų į mažą dėžutę. Pagal analogiją, kai paspausite elektroną į didelę energiją, jie sunaikins vienas kitą energijos ir naujų dalelių duše, tarp jų - Z bozoną, suporuotą su Higsu. Vadinasi, Higgsstrahlung.
Esant 380 Gev, CLIC bus „Higgsstrahlung“ gamyklos papildomas šviestuvas.
Už viršutinės kvarco
Naujame dokumente Aleksandras Filipas Zarneckis, Varšuvos universiteto fizikas iš Lenkijos ir CLIC bendradarbis, paaiškino esamą objekto projekto būklę, pagrįstą sudėtingais detektorių modeliavimais ir dalelių susidūrimais.
CLIC tikisi, kad tiesiog pagamindami kuo daugiau Higso bozonų švarioje, lengvai tiriamoje aplinkoje, mes galime daugiau sužinoti apie daleles. Ar yra daugiau nei vienas Higgsas? Ar jie kalbasi vienas su kitu? Kaip stipriai Higgsas sąveikauja su visomis kitomis standartinio modelio, pagrindinės subatominės fizikos teorijos, dalelėmis?
Ta pati filosofija bus taikoma aukščiausiam kvarkui, mažiausiai suprantamam ir rečiausiam kvarkui. Jūs tikriausiai mažai girdėjote apie aukščiausią kvarką, nes jis yra vienišas - tai buvo paskutinis kvarkas, kurį atradome, ir mes jį kada nors matome tik retai. Net pradiniuose etapuose CLIC pagamins apie 1 milijoną aukščiausių kvarkų, suteikdama negirdėtą statistinę galią naudojant LHC ir kitus šiuolaikinius susidūrimus. Iš ten CLIC komanda tikisi ištirti, kaip suyra viršutinės varškės dalelės, o tai atsitinka labai retai. Bet turėdamas milijoną iš jų, galbūt, galėsi kažko išmokti.
Bet tai dar ne viskas. Žinoma, vienas dalykas yra suaktyvinti „Higgs“ ir aukščiausią kvarką, tačiau sumanus CLIC dizainas suteikia galimybę peržengti standartinio modelio ribas. Iki šiol LHC ieškojo naujų dalelių ir naujos fizikos. Nors dar liko daug metų mus nustebinti, laikui bėgant, viltys silpsta.
Neapdorotai gamindamas nesuskaičiuojamus Higso bozonus ir aukščiausius kvarkus, CLIC gali ieškoti naujų fizikos užuominų. Jei ten yra kokia nors egzotiška dalelė ar sąveika, tai gali subtiliai paveikti šių dviejų dalelių elgseną, irimą ir sąveiką. CLIC netgi gali gaminti dalelę, atsakingą už tamsiąją medžiagą, tą paslaptingą, nematytą medžiagą, kuri keičia dangaus eigą. Aišku, įrenginys negalės tiesiogiai pamatyti tamsiosios materijos (nes ji tamsi), tačiau fizikai gali pastebėti, kada dingo energija ar impulsas iš susidūrimo įvykių, tai tikras ženklas, kad vyksta kažkas nepaprasto.
Kas žino, ką CLIC gali atrasti? Kad ir kaip būtų, mes turime peržengti LHC ribas, jei norime deramos progos suprasti žinomas mūsų visatos daleles ir atrasti keletą naujų.
Paulius M. Sutteris yra astrofizikas Ohajo valstijos universitetas, „Paklauskite erdvėlaivio" ir "Kosminis radijas, „ir“Jūsų vieta Visatoje."
