На днях Большой адронный коллайдер вынесет Землю в параллельные миры?
Специалисты, работающие на Большом адронном коллайдере, ожидают, что со дня на день БАК выдаст самый большой пучок энергии за все время его работы. Ученые ожидают, что когда это произойдет, можно будет наблюдать немало уникальных явлений, которые помогут найти ответы на многие вопросы и окончательно разрушат Стандартную модель. Кроме того, возможно получится создать миниатюрные черные дыры - к чему исследователи стремятся со времени повторного запуска БАК на новой мощности.
Стандартная модель (СМ) не дает покоя создателям Большого адронного коллайдера уже давно - в общем-то его главная миссия и состоит в обнаружении отклонений от Стандартной модели, далекой от совершенства нынешней теории устройства микроздания. Как известно, СМ описывает взаимодействие всех существующих (вернее, известных современной науке) элементарных частиц во Вселенной, но не является "теорией всего", поскольку не объясняет темную материю, темную энергию, не включает гравитацию и не может предсказать массу бозона Хиггса.
Задача БАК - внести коррективы в Стандартную модель и заполнить все "темные места" достоверной информацией. Это позволит, наконец, понять процесс возникновения и законы функционирования Вселенной, а также процессы, по которым она развивается. То есть, откуда мы вышли, на каком этапе сейчас находимся и куда движемся. Кроме того, полученная информация позволит понять суть пока нераскрытых явлений, которые могут стать основой Новой физики.
Со времени первого запуска Большого адронного коллайдера было проведено множество экспериментов, многие из которых действительно свидетельствуют об отклонениях от СМ. На этой почве в научном мире возникло немало бурных дискуссий и выдвинуто сотни интересных гипотез. Так, 22 августа детектор CMS (Compact Muon Solenoid) на БАК зарегистрировал возникновение электрон-позитронной пары с неожиданно большой массой 2,9 ТэВ. Хотя электрон-позитронные союзы могут рождаться и в рамках Стандартной модели, в большинстве случаев они имеют слабые импульсы и небольшую массу. С тех пор как мощные электрон-позитронной пары впервые увидели на БАК, ученые провели ряд экспериментов, которые должны либо подтвердить, либо опровергнуть регулярное образование "тяжелых" пар. Если после обработки полученных данных найдут похожие образования, современную физику ожидает настоящая сенсация, позволяющая создать принципиально новую, выходящую далеко за рамки Стандартной, модель.
Интересные отклонения продемонстрировал и бозон Хиггса, открытый три года назад. Как выяснилось, он распадается на мюон и тау-лептон. В рамках СМ такой распад невозможен. Хиггсовское поле не способно менять тип лептонов, а значит, бозон Хиггса может распадаться лишь на лептон-антилептонную пару одинакового типа (электрон-позитрон, мюон-антимюон или тау-антитау). Летом 2014 года ученые, работающие на детекторе CMS, сообщили о первых распадах хиггсовского бозона на мюон и тау-лептон, что впоследствии подтвердилось. Сейчас анализируется аналогичная информация, полученная с детектора ATLAS. В последнее время появилось также несколько работ, в которых в рамках Новой физики объясняются не только упомянутые отклонения, но и аномалии в распадах В-мезонов. Все эти гипотезы пройдут проверку в рамках дальнейших исследований на БАК. Вполне возможно, что ситуация начнет проясняться уже к концу этого года.
Вторая "хиггсовская загадка" касается уже не распада, а рождения бозона. Есть основания предполагать, что он может возникать в процессе столкновений протонов то типу топ-анти-топ-кварковая пара. Это чрезвычайно редкое явление, но накопленная статистика показала превышение в 2,5 раз по сравнению со СМ. В 2016 году ожидается резкий рост числа таких событий, поэтому можно будет сделать более определенные выводы.
Немало отклонений и необъяснимых явлений обнаружилось и в распадах так называемых красивых, или прелестных мезонов, имеющих в своем составе b-кварк (красивый кварк - beautiful quark). Этот кварк может за счет слабого взаимодействия превращаться в другие кварки, за счет чего B-мезоны распадаются сотнями разных способов. Прежде всего, это уникальный распад на мюон-антимюоную пару, который физики пытаются отследить последние 40 лет. В результате экспериментов выяснилось, что B-мезон распадается в несколько раз чаще ожидаемого.
Продолжаются также исследования по с распаду b-кварка на s-кварк и мюонную пару. В 2013 году в этом явлении было впервые обнаружено заметное несоответствие теории и эксперимента. После почти двух лет работы отклонения полностью подтвердились. На сегодняшний момент эти распады остаются одним из самых сильных отклонений от предсказаний Стандартной модели. Было выявлено немало и других аномалий в распадах B-мезонов, так что на сегодня это одно из самых уязвимых мест СМ. Все упомянутые данные свидетельствуют о том, что совсем скоро Стандартная модель окончательно рухнет. Разрешить все загадки сможет новый сеанс работы коллайдера Run 2, который начался этой весной и продлится до 2018 года.
А пару дней назад ученые объявили о том, что собираются идентифицировать новые частицы, глюоны, которые хотя и входят в рамки СМ, их никто еще не "поймал". Первые косвенные доказательства существования таких частиц были получены в конце 60-х. Дело в том, что ядро любого химического элемента состоит из протонов и нейтронов, в основе которых - кварки, "склеенные" с помощью этих самых загадочных глюонов. Как считают специалисты, глюоны можно рассматривать как более сложную разновидность фотонов, но если фотоны отвечают за электромагнитные силы, то глюоны - за сильное (ядерное) взаимодействие. Главное отличие в том, что на глюоны, в отличие от фотонов, действуют их собственные силы. Соответственно, фотоны не связываются друг с другом в частицы, а глюоны способны в них объединяться.
В ходе многочисленных экспериментов на ускорителях были обнаружены потенциальные кандидаты на звание глюонов. Лидерами "рейтинга" стали два типа мезонов - частиц, состоящих из одного кварка и одного противоположного ему антикварка, слияние которых, как считают ученые, и обеспечивает большую ядерную силу, связывающую более крупные частицы.
Специалисты из Венского технического университета опубликовали в свежем номере журнала Physical Review Letters новые результаты исследования, подтверждающие эту гипотезу. Правда, это пока не проверенная на практике информация, а лишь чисто теоретические расчеты. Но в течение ближайших месяцев два эксперимента на Большом адронном коллайдере и один на главном детекторе Пекинского электрон-позитронного коллайдера помогут собрать недостающие данные и, возможно, будет обнаружена еще одна неуловимая элементарная частица. Летом этого года физики, работающие на Большом адронном коллайдере, открыли еще одну новую частицу - пентакварк, существование которой было предсказано еще несколько десятилетий назад, однако до сих пор ученые не могли получить доказательств этой гипотезы.
Однако наиболее волнующие события произойдут, когда БАК выдаст, как ожидается в ближайшее время, самый большой пучок энергии со времени его повторного запуска (Run 2). Возглавивший этот эксперимент Мир Фейзал говорит, что возникшие при этом событии явления могут спровоцировать вытеснение гравитации из нашей Вселенной в параллельные миры. Причем имеются в виду не какие-то фантастические измерения, а вполне реальные пространства в дополнительных измерениях. Если это произойдет, в БАКе образуются миниатюрные черные дыры. Ученые уже вычислили объем энергии, при котором они должны возникнуть.
Черные дыры и вправду могут появиться: БАК разогнали до рекордной суммарной энергии столкновения протонов в 13 ТэВ: примерно такой была энергия частиц сразу после Большого взрыва. Этого достаточно, по мнению ученых, для перемещения в другие измерения. О возможных последствиях таких экспериментов предупреждает известный немецкий ученый Отто Эберхард Ресслер, один из крупнейших разработчиков так называемой теории хаоса. По его словам, после мощного всплеска энергии на БАК, никто поначалу ничего не заметит, а потом на Земле станут происходить странные явления и катастрофы. Немецкий популяризатор науки Михаэль Снайдер считает, что нельзя использовать энергию, воздействие которой сложно предвидеть. Такая энергия, по мнению ученого, может не только открыть портал в иные измерения, но и уничтожить нашу планету.
Тем более, что настораживающие совпадения уже были. Так, через 20 дней после повторного запуска БАК весной этого года произошло землетрясение в Непале. А в августе 2008 года, когда проводилась первая серия испытаний на коллайдере, на США обрушились сильнейшие ураганы. Осенью того же года, когда прошел пробный запуск коллайдера, в Индонезии, Японии, Чили, Иране произошли землетрясения силой от четырех до семи баллов. Возможно, это простые совпадения, но кто знает?.. Как бы то ни было, чего ожидать от БАК - действительно неизвестно. Однако в свете того, что он то и дело подбрасывает немало новых загадок и демонстрирует целый калейдоскоп аномалий, очевидно, что мы действительно имеем дело с мощной, пока мало изученной неконтролируемой энергией, способной отправить человечество совсем не туда, куда бы оно хотело попасть.
