Перезапуск Большого адронного коллайдера может раскрыть секрет темной материи

Открытие Большого адронного коллайдера после переоснащения планируется в марте. После модернизации он сможет сообщать элементарным частицам еще более высокую энергию.

Благодаря этому ученые планируют впервые выявить так называемые суперсимметричные частицы, или глюино. Если они появятся в коллайдере, это станет первым непосредственным эмпирическим подтверждением существования "темной материи", которая теоретически предсказана в рамках принятой в настоящее время научным сообществом модели Вселенной.

"Скорее всего, это произойдет в этом году. Если нам повезет, то вероятно в конце лета", - сказала профессор Беат Хайнеманн из научной группы Atlas, исследующей частицы в Большом адронном коллайдере.

"Мы надеемся, что находимся на пороге открытия другого мира, такого, как например, антиматерия. Антиматерия была найдена в конце прошлого века и, возможно, нам удастся найти суперсимметричную материю", - добавила она.

Этот тезис прозвучал в выступлении Хайнеманн на ежегодной конференции Американского общества продвижения науки.

Чем дальше в лес

Свойство суперсимметрии дополняет Стандартную модель и описывает фундаментальное взаимодействие частиц, составляющих Вселенную.

Сьюзи, как сокращенно называют это понятие физики, заполняет пробелы в Стандартной модели, является ее основой и объединяет все силы природы.

По этой теории, каждая частица имеет более "тяжелый" аналог, суперсимметричного близнеца. Так, для не имеющей массы частицы фотона постулируется тяжелая частица фотино. Кваркам - составным частям протонов и нейтронов, из которых состоят атомные ядра, - соответствуют скварки.

Однако при ускорении встречных потоков частиц на более низких энергиях никаких следов этих теоретически предсказанных частиц зафиксировано не было. Это заметно смущало приверженцев Стандартной модели.

С увеличением в два раза энергий коллайдера появилась надежда на то, что доказательства существования Сьюзи будут найдены.

Ученые ожидают увидеть глюино в достаточном для исследований количестве. Глюино – суперпартнер частицы глюон, которая скрепляет кварки внутри протонов и нейтронов.

Однако ученые не смогут увидеть их, они ожидают найти лишь следы глюино, по которым смогут воссоздать частицу целиком.

Но самое главное - этот остаточный продукт, который надеются зафиксировать ученые, должен содержать нейтралино, наиболее легкую и стабильную суперчастицу. Согласно теории, именно она является главным компонентом темной материи, она поможет решить проблему скрытой массы, которая необходима для объяснения связи галактик, но не выявляется при помощи телескопов.

"Это открытие перевернет мир, - говорит профессор Хайнеманн, - для меня это гораздо более впечатляющее открытие, чем бозон Хиггса".

Другая сторона

Если все ожидания оправдаются, то это будет означать не только победу приверженцев теории Стандартной модели, но и прорыв науки в целом, ясное указание на то, в каком направлении должно идти исследование темной материи.

Доктор Майкл Уильямс и Массачусеттсского технологического института отмечает: "Мы часто говорит о частице темной материи, как будто она единственная, но столь же правдоподобно, что темная материя так же интересна для исследований, как и нормальная материя, которая состоит из множества частиц. Вполне вероятно, что темная материя состоит из такого же количества частиц или даже большего".

"Будет замечательно, если такая частица будет найдена, потому что это открытие поможет в понимании того, как она повлияла на существование галактики, эволюцию Вселенной, но так же откроет дверь на другую сторону, о которой мы не имеем никакого понятия", - добавляет ученый.

На август-сентябрь запланированы три крупных конференции по физике элементарных частиц, и тогда-то, возможно, будут объявлены результаты новых экспериментов в Большом адронном коллайдере.

Однако профессор Джей Хаузер, работающий на Компактном мюонном соленоиде, замечает: "Даже если нам удастся увидеть что-то, это что-то может оказаться настолько сложным, что нам потребуется время для того, чтобы объяснить, что это такое".