Книга Бытия. Общая история происхождения - [29]

Независимо от всего этого продолжаются исследования и самого бозона Хиггса с энергией 125 ГэВ. Стандартная модель предсказывает все его характеристики с большой точностью. Все, что мы пока видели, точно совпадает с предсказаниями, но наша точность сильно ограничивается малым количеством частиц, которые нам удается производить и отслеживать. В большинстве процессов распада неопределенность наших измерений еще слишком велика, чтобы заметить аномалии, предсказываемые СУСИ.

На Большом адронном коллайдере продолжается систематическая терпеливая работа и проводятся точные измерения. Ученые не обходят вниманием ни единой возможности обнаружить намек на суперсимметрию в тайной надежде, что недавно открытый бозон Хиггса послужит своего рода порталом в новую физику и что его появление в 2012 году было лишь первым звеном в длинной цепи открытий.

Ускорители будущего

Физика переживает время глубочайшей трансформации. Сейчас, когда нашлась последняя недостающая частица, Стандартная модель может считаться построенной. Но именно в момент ее наивысшего триумфа все прекрасно отдают себе отчет в том, что список явлений, которым теория не дает никакого объяснения, настолько длинен, что это вызывает недоумение.

По-прежнему неясна точная динамика инфляции, не удается последовательно провести объединение всех фундаментальных взаимодействий, включая гравитацию. Совершенно неизвестны механизмы, которые привели к исчезновению антиматерии, не говоря уж о явлениях, способных объяснить темную материю и темную энергию.

Все понимают, что рано или поздно Стандартную модель надо будет подвергнуть переоценке. Вероятно, она войдет частным случаем в какую-то более общую теорию, способную предложить новое и более полное описание природы. Прелесть исследовательской работы заключается в том, что никто не знает, когда это может произойти. Каждый день мы можем ждать этого подарка – достаточно только, чтобы в анализе данных какого-то эксперимента вдруг показалось новое состояние материи; но, прежде чем это случится, могут пройти годы, могут понадобиться ускорители нового поколения.

Так что работы по проектированию научных инструментов будущего тоже не прекращаются. На разработку нового ускорителя и на ввод его в действие уходят десятилетия. Первые обсуждения Большого адронного коллайдера начались в середине 1980-х, а построили его только к 2008 году. Если думать об ускорителе, который мог бы начать работу в 2035–2040 годах, то уже пора начинать действовать. Не случайно в 2019 году в ЦЕРН опубликовали доклад, описывающий проект Кольцевого коллайдера будущего, пока больше знакомого по англоязычной аббревиатуре FCC (Future Circular Collider), он придет на смену Большому адронному коллайдеру.

FCC – это международная исследовательская группа, ставящая своей целью разработать проект, включающий необходимую инфраструктуру, и оценить стоимость ускорителя в сто километров, который будет построен усилиями ЦЕРН. Проект предусматривает на первой стадии, FCC-ee, создание условий для столкновений электронов с позитронами, после чего, на второй стадии FCC-hh, ускоритель будет переориентирован на столкновения протонов с протонами, то есть фактически будет повторена использованная ЦЕРН успешная схема переориентации электрон-позитронного ускорителя в адронный (то есть в Большой адронный коллайдер).

Проект родился в 2014 году и сразу получил мощную поддержку международного сообщества. В работе принимают участие тысяча триста физиков из ста пятидесяти университетов, исследовательских институтов и их партнеров из промышленности. Результатом проведенных исследований стал подробный доклад, заложивший основу новой европейской стратегии в области ускорителей элементарных частиц.

Решение о создании этой новой инфраструктуры должно быть принято в 2020 году[16]. По самому реалистичному сценарию строительство FCC начнется в 2028 году, а в действие он будет приведен в 2040-м. Переход к следующей стадии будет сложнее и потребует дополнительных разработок для промышленного производства магнитов. Пуск FCC-hh ожидается в 2050–2060 годы.

Таким образом, сейчас принимаются ключевые решения, которым суждено определить рамки научных исследований на протяжении всего столетия.

С точки зрения научных исследований такая смена одного ускорителя другим оптимальна в далекой перспективе. Ее можно сравнить с обходом с флангов в военной стратегии – чтобы не дать новой физике, где бы она ни пряталась, уйти из окружения.

Электрон-позитронный ускоритель идеален для выполнения точных измерений параметров Стандартной модели. Предусматривается, что новый ускоритель будет работать сначала на энергиях до 90 ГэВ, чтобы производить огромные количества Z-бозонов, затем уровень энергии будет повышен до 160 ГэВ, чтобы рождались пары W-бозонов, а потом и до 240 ГэВ – уровня энергии, на котором будут рождаться миллионы хиггсовских бозонов и связанных с ними Z-бозонов. В конце концов должен быть достигнут уровень в 365 ГэВ, обеспечивающий подходящие условия для рождения самого тяжелого из кварков, t-кварка.

Новые частицы, которые объяснят природу темной материи, или новые взаимодействия, которые прольют свет на скрытые размерности нашей Вселенной, могут быть обнаружены косвенным образом через самые точные измерения параметров Стандартной модели.