Большой Адронный Коллайдер готовится к обнаружению частиц темной материи и разгадке связанных с ними тайн - «Наука и технологии»

Модернизированный Большой Адронный Коллайдер (БАК), получивший возможность разгонять частицы до рекордного на сегодняшний уровень значения энергии, готовится к первым запускам, которые должны начаться уже в следующем месяце. Большая мощность ускорителя позволит ему вторгнуться в совершенно новые сферы физики, одной из которых является область, имеющая отношение к частицам темной материи, которая, наряду с таинственными силами темной энергии, оказывает огромное влияние на все процессы, происходящие во Вселенной.

Напомним нашим читателям, что темная материя получила свое название из-за того, что она не поглощает и не излучает свет и электромагнитные волны любого другого диапазона. На присутствие темной материи указывают лишь косвенные факторы, эффекты ее гравитационного воздействия на облака космического газа и пыли, звезды, галактики, скопления галактик и другие сверхмассивные космические объекты.

Исходя из имеющихся накопленных данных, ученые подсчитали, что на долю обычной (видимой и ощутимой) материи приходится всего около 5 процентов от общего количества материи во Вселенной. Остальная часть приходится на темную материю и так называемую темную энергию, которая проявляется в виде отталкивающих сил, ответственных за процесс расширения Вселенной.

"То, что мы знаем о темной материи - это то, что она существует. Но кроме этого факта нам неизвестно еще практически ничего" - рассказывает Майкл Уильямс (Michael Williams), ученый-физик из Массачусетского технологического института, - "Для всего человечества будет очень полезно, если мы начнем понимать, чем на самом деле является темная материя и как ее влияние затрагивает процессы развития галактик и Вселенной в целом. Мы только начинаем пытаться приоткрыть двери в эту область физики элементарных частиц, ступая в полную неизвестность. И эта невероятно захватывающая область сулит нам множество достижений и новых технологий, которые сейчас не могут даже вообразить себе самые искушенные писатели-фантасты".

В 2012 году исследователи Европейской организации ядерных исследований CERN, работающие на самом мощном ускорителе частиц, обнаружили новую элементарную частицу, называемую бозоном Хиггса, которая, как считают ученые, отвечает за наличие массы у других элементарных частиц. В результате проделанной работы в 2013 году Нобелевская премия по физике была присуждена двум ученым, которые в свое время выдвинули теоретическое обоснование возможности существования этой частицы.

После совершения столь громкого открытия, Большой Адронный Коллайдер был остановлен на двухлетнюю модернизацию, после которой его мощность поднимется в два раза. После этого эксперименты, которые будут проводиться на коллайдере, смогут предоставить доказательства существования различных вариантов бозона Хиггса и других, не менее интересных частиц, таких, как гипотетические "суперсимметричные" противоположности и "партнеры" кварков, лептонов и других частиц, входящих в основу Стандартной Модели. И самыми легкими из семейства этих "призрачных" частиц могут быть частицы, образующие темную материю.

"Мы еще не знаем, что представляют собой эти частицы. Это могут быть "суперсимметричные партнеры" фотона - фотино (photino), гравитона - гравитино (gravitino) или другой легкой элементарной частицы" - рассказывает Беате Хайнеман (Beate Heinemann), профессор физики из Калифорнийского университета в Беркли, - "Самые легкие частицы и их "суперсимметричные партнеры" должны быть достаточно стабильны для того, чтобы они могли существовать, начиная с момента создания Вселенной 13.8 миллиардов лет назад. Кроме этого, быстрее всего легкие частицы темной материи должны быть полностью электрически нейтральны".

В зависимости от того, сколько энергии требуется для формирования подобных частиц, будет зависеть время, требующееся для их обнаружения и изучения. "Мы еще не знаем, какова масса и энергия этих частиц. Из-за этого мы сможем обнаружить их следы и в следующем году или через 10 лет. Но сейчас мы знаем, что мы будем искать, и рано или поздно мы обязательно найдем это" - рассказывает профессор Хайнеман.

Вполне вероятно, что частицы темной материи не будут обнаружены при помощи экспериментов на Большом Адроном Коллайдере. Тем не менее, эксперименты, направленные на поиски частиц темной материи, могут дать подсказки, указывающие направление действий ученым, ведущим поиски этих частиц на Земле и в космосе.