Для строительства Международного линейного коллайдера все готово

С помощью нового ускорителя будут исследованы бозон Хиггса и темная энергия

Грандиозный проект по строительству нового 31-километрового Международного линейного коллайдера готов к запуску; с помощью нового ускорителя будут исследованы бозон Хиггса и темная энергия.

Согласно данным ЦЕРНа и коллаборации линейного коллайдера наконец завершена подготовка к строительству нового Международного линейного коллайдера (МЛК), сообщается в Extreme Tech. Сначала новый МЛК поможет ученым, работающим с Большим адронным коллайдером (БАК), идентифицировать и охарактеризовать бозон Хиггса, а в будущем с его помощью можно будет исследовать и другие области, такие как суперсимметрии, темная материя и энергия, теория струн и скрытые измерения, что значительно расширит наши знания о Вселенной.

Общепринятым методом изучения физики элементарных частиц является сталкивание друг с другом протонов или электронов и наблюдение за их дальнейшим поведением. При этом сначала необходимо разогнать частицы до скорости, близкой к скорости света, а для этого можно использовать синхротронный (циклический) или линейный ускоритель. Все самые крупные ускорители в мире, включая БАК и «Теватрон», являются циклическими – именно поэтому Международный линейный коллайдер так интересен для научного сообщества.

По сравнению с циклическими ускорителями, которые сталкивают друг с другом большие частицы, такие как протоны, линейные ускорители гораздо более точны, а значит, способны работать со значительно меньшими по размерам частицами, такими как электроны и позитроны. Энергия столкновения частиц в линейных ускорителях ощутимо ниже (ее максимальный показатель в МЛК составит примерно 1 ТэВ, а в БАК он может достигнуть 13 ТэВ), однако благодаря высокой точности и работе с меньшими по размерам частицами существует беспрецедентно малая вероятность ошибки при проведении научного эксперимента.

На сайте МЛК указана начальная энергия столкновения частиц – 500 ГэВ – показатель, идеально подходящий для изучения недавно открытого учеными проекта БАК бозона Хиггса. В первую очередь ученые собираются проверить, является ли данная частица именно бозоном Хиггса, как это постулируется в рамках Стандартной модели в физике элементарных частиц.

Масштабы международного линейного коллайдера в сравнении с футбольным стадионом. Фото с сайта linearcollider.org

25 миллиардов долларов ради столкновений частиц

При работе МЛК, чтобы создать электроны, наносекундный лазер поражает фотокатод из арсенида галлия. Полученные таким образом электроны ускоряются с помощью сверхпроводящего линейного ускорителя – линейного ускорителя частиц. В свою очередь, для создания позитронов пучок электронов проводят через спиральный ондулятор, чтобы получить фотоны, которые впоследствии направляются к мишени из титанового сплава, образуя таким образом электронно-позитронные пары. Наконец, электроны и оставшиеся фотоны убирают, оставляя чистый поток позитронов. Эти позитроны сталкиваются с пучком электронов, и их последующее поведение фиксируется двумя очень чувствительными детекторами – SiD и ILD.

SiD. Фото с сайта linearcollider.org

ILD. Фото с сайта linearcollider.org

В будущем, после того как с помощью МЛК будет полностью исследован бозон Хиггса, коллайдер идеально подойдет для изучения неизведанных граней физики.

Суперсимметрии, темная материя и энергия, теория струн – все это, по предсказаниям физиков, в пределах досягаемости электрон-позитронных столкновений МЛК.

Следующим этапом должно стать определение месторасположения будущего МЛК. Европа (ЦЕРН), Америка (Fermilab) и Япония обладают всеми возможностями для постройки коллайдера, но наиболее вероятным вариантом на сегодняшний день считается постройка МЛК в Японии. Строительство должно начаться в 2015 году и закончиться предположительно не ранее 2026 года. Общая стоимость строительства оценивается в 10-25 миллиардов долларов.