Новый коллайдер может помочь обнаружить недостающие 95% Вселенной. Если на него найдут деньги

Исследователи крупнейшего в мире ускорителя частиц в Швейцарии представили предложения по созданию нового, гораздо более крупного суперколлайдера.

Их цель – открыть новые частицы, которые произведут революцию в физике и позволят лучше понять, как устроена Вселенная.

Новый ускоритель будет в три раза больше Большого адронного коллайдера – если его постройку одобрят: стоимость нового суперколлайдера оценивается в 12 млрд фунтов (около 15 млрд долларов), причём это только первоначальная стоимость строительства.

Критики проекта называют эти расходы "безрассудными".

Читайте также: Большой адронный коллайдер маловат – физики ЦЕРНа хотят побольше. Но что он даст?

Эту сумму предоставят страны – члены Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН), в том числе Великобритания. Некоторые эксперты сомневаются в том, что постройка суперколлайдера имеет экономический смысл.
Самым большим достижением Большого адронного коллайдера стало обнаружение в 2012 году новой частицы, названной бозоном Хиггса.

Ещё в 1964 году шотландский физик Питер Хиггс предсказал существование частицы, придающей форму всем другим частицам во Вселенной. Бозон Хиггса – последнее недостающее звено в современной теории частиц, называемой Стандартной моделью.

Однако две главные проблемы современной физики – тёмная материя и тёмная энергия – по-прежнему ускользают от исследователей, и некоторые учёные полагают, что обнаружить их можно и более дешёвым способом.

Новый ускоритель называется Future Circular Collider ("Будущий круговой коллайдер", FCC). Генеральный директор ЦЕРН профессор Фабиола Джанотти сказала BBC, что, если проект утвердят, это будет "прекрасная машина".

"Это инструмент, который позволит человечеству сделать огромный шаг вперёд в вопросах фундаментальной физики, касающихся наших знаний о Вселенной. А для этого нам нужен более мощный инструмент", – сказала она.

Большой адронный коллайдер расположен на границе Швейцарии и Франции недалеко от Женевы. Это подземный туннель диаметром 27 км, в котором атомные частицы разгоняются до околосветовых скоростей в обоих направлениях и затем сталкиваются с силой, недостижимой в других ускорителях.

Освобождающиеся в результате столкновений мелкие субатомные частицы помогают учёным понять, как устроены атомы и как частицы взаимодействуют друг с другом.

FCC планируется строить в два этапа. Первый начнёт работать в середине 2040-х годов, он будет разгонять электроны до более высоких, чем получается сегодня, скоростей. Предположительно, увеличение энергии сталкивающихся частиц позволит получить большее число бозонов Хиггса, и учёные смогут изучить их свойства более детально.

Читайте также: Большой адронный коллайдер снова запускают после капремонта. Учёные ждут от него переворота в физике

Строительство второго этапа начнётся в 2070-х годах и потребует более мощных магнитов, которые ещё только предстоит изобрести и построить. Вместо электронов суперколлайдер будет разгонять более массивные протоны.

FCC будет почти в три раза больше первого коллайдера, его окружность составит 91 км. Его также собираются разместить на большей глубине, чтобы получающееся в процессе столкновений мощное излучение не достигало поверхности.

Новый коллайдер нужен учёным, потому что Большой коллайдер, строительство которого обошлось в 3,7 млрд фунтов и который начал работать в 2008 году, до сих пор не сумел обнаружить частицы, объясняющие строение 95% Вселенной в рамках Стандартной модели.

 
Тёмную энергию – силу, действующую в противовес гравитации и ответственную за расширение Вселенной, и тёмную материю, недоступную прямому наблюдению, но участвующую в гравитационных взаимодействиях, – по-прежнему не удалось обнаружить экспериментально.

По словам профессора Джанотти, FCC необходим, поскольку обнаружение частиц, ответственных за эти силы, приведёт к созданию новой, более полной теории устройства Вселенной.

Многие исследователи в ЦЕРН предсказывали, что Большой коллайдер найдёт эти загадочные частицы. Но этого не произошло.

Критики проекта, однако, подчёркивают, что результаты работы суперколлайдера отнюдь не гарантированы.

Читайте также: Учёные, возможно, обнаружили "пятую силу природы", до сих пор не известную науке

"Физика элементарных частиц – это крупная и хорошо финансируемая область исследований, которая по историческим причинам выросла из ядерной физики, и ей необходимо сократиться до разумных размеров, может быть, до десятой части от её нынешнего размера", – говорит доктор Сабина Хоссенфельдер из Франкфуртского института перспективных исследований.

Бывший главный научный советник правительства Великобритании профессор Дэвид Кинг сказал BBC, что, по его мнению, тратить 12 млрд фунтов на проект было бы "безрассудно".

"Когда мир сталкивается с климатической угрозой, не разумнее ли направить эти средства на исследования, чтобы создать управляемое будущее?" – спрашивает он.

Сами физики также пока не пришли к единому мнению о том, какой именно ускоритель им нужен.

Читайте также: Учёные составили новую карту распределения темной материи

Профессор Эйдан Робсон из Университета Глазго сказал BBC, что дешевле будет построить не круговой, а прямой коллайдер.

"Есть три основных преимущества. Во-первых, такой ускоритель можно построить в несколько этапов. Во-вторых, распределение затрат будет совсем другим, так что начальный этап обойдется дешевле, и, в-третьих, туннель короче, и это можно сделать быстрее", – считает он.

ЦЕРН, однако, пока отдаёт предпочтение FCC. Сейчас учёные ожидают ответа на своё предложение от 70 стран – членов проекта, которым придётся платить за новый ускоритель.