Коллайдеры настоящего и будущего (фото, видео) -
Недавнее обнаружение тяжёлой частицы с массой в ~125 ГэВ открыло множество новых проблем. Перспективы её исследования европейские специалисты обозначат на симпозиуме European Strategy for Particle Physics, который состоится в Кракове на следующей неделе, а их американские коллеги проведут аналогичную конференцию чуть позже — в июне 2013-го.
Одним из основных результатов встречи в Польше должны стать более или менее точные оценки того, насколько далеко Большой адронный коллайдер (БАК) сможет продвинуться в изучении новой частицы за всё время своей работы. Согласно плану, в ближайшие три года энергию циркулирующих на БАКе пучков протонов доведут до проектных семи тераэлектронвольт, а примерно через десять лет ускоритель, вероятно, ожидает модернизация с увеличением светимости — меры частоты столкновений частиц из встречных пучков. Если всё это удастся реализовать, эксперименты с протонами на коллайдере будут продолжаться и
через двадцать лет.
По словам генерального директора Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) Рольфа Хойера (Rolf Heuer), столь длительные исследования на БАКе позволят однозначно определить спин открытой частицы и выяснить, соответствует ли он величине «0», заложенной в Стандартную модель. Сейчас учёные с уверенностью говорят лишь о том, что спин этот выражается целым числом и отличен от единицы (оба вывода следуют из наблюдений за распадами на пары фотонов), а выбрать между значениями «0» и «2» пока не представляется возможным.
Разобраться с другими характеристиками частицы адронному коллайдеру будет гораздо сложнее. Теория предсказывает, что хиггсовский бозон обладает исключительным свойством — сильнее «цепляется» к тяжёлым частицам и, соответственно, распадается преимущественно на самые тяжёлые частицы, разрешённые законом сохранения энергии. Измерения на БАКе дают информацию по нескольким каналам распада (в первую очередь — по распадам на пары W- или Z-бозонов и уже упомянутые пары фотонов), однако погрешности сейчас настолько велики, что экспериментальные данные с одинаковой лёгкостью как помещаются в рамки общепринятой физики, так и выводятся за пределы Стандартной модели. На прошлой неделе мы, к примеру, рассматривали предположение теоретиков о регистрации на БАКе и «Теватроне» сразу двух хиггсовских бозонов из суперсимметричной модели NMSSM, и оно кажется вполне разумным.
В 2017 году БАК должен приблизиться к интегральной (умноженной на время работы) светимости в 300 обратных фемтобарнов на полной энергии столкновений в 13 ТэВ. При анализе такого объёма данных, многократно превосходящего нынешнюю статистику в ~10 обратных фемтобарнов на энергиях в 7 и 8 ТэВ, погрешности измерений во всех каналах распада снизятся. Это позволит отбросить кое-какие гипотезы вроде той, о которой мы вспоминали выше, но дальнейший рост точности будет сдерживаться систематическими погрешностями, свойственными столкновениями протонов.
Чтобы получить действительно надёжные оценки, потребуется, очевидно, и новый ускоритель. Разные проекты этой установки также будут представлены на конференции в Кракове...
См. о линейных и кольцевых, электрон-позитронных и мюонных ускорителях 21 века большущую статью с иллюстрациями -
http://statuspress.com.ua/international ... alshe.html