Големият адронен ускорител (LHC) на частици в Церн винаги е занимавал любопитството и въображението на хората. Сега един от ключовите експерименти в него получи ъпгрейд, който учените сравняват с трансплантация на ново сърце.

Какво е CMS?

Kомпактният мюонен соленоид, или CMS, е термин, който едва ли срещате на ежедневна база, но всъщност е един от най-добре познатите в съвременната наука. Това е експеримент от изключително значение за Големия адронен ускорител - представлява детектор с широко приложение във физиката. Част от тях са изучаване на Стандартния модел, откриване на частици като Хигс бозона, търсене на нови измерения и частици, които съграждат т.нар. тъмна материя. Въпросният детектор е построен около огромен соленоиден магнит във формата на цилиндър, със свръхпроводимост и поле от 4 тесла, около 100 000 пъти повече от магнитното поле на Земята. Би могъл да се разгледа и като гигантски фотоапарат, който снима 40 милиона снимки в секунда и разполага със специален пикселов тракер, натоварен със задачата да разбива и отново да съгражда пътеките в частиците, които възникват при оформянето на сблъсък.

Експериментът CMS би могъл да се разглежда като гигантски фотоапарат, снимащ 40 млн. снимки в секунда.

Именно въпросният пикселов тракер получи обновление, което учените сравняват с „трансплантация на сърце“ и за което твърдят, че е крачка към огромни научни открития спрямо търсенето на нови частици. Координатор на CMS обясни, че можем сравним това със замяната на 66-пикселовата камера със 124-пикселова такава. Самия тракер се състои от три части: вътрешен „спусък“ за заснемането и два пикселови детектора. Най-просто казано, CMS произвежда изображения на насложени една върху друга частици, които трябва да бъдат  изучени, разбити и разделени. Промяната е направена с цел да се увеличи потенциалът на Големия адронен ускорител в преследването на „новата физика“ на съвремието ни, водеща към по-сериозно разбиране на неща, свързани с тъмната материя и суперсиметрията.

Възможности

Ускоряването на частици, сблъсъкът между тях и разбиването им на съставни части впоследствие е огромна част от физиката на елементарните частици - но и нещо, което евентуално ще ни доведе до много различни светове, измерения и бъдеще. Подобряването на пикселовия тракер и неговото прецизно проследяване на частиците, изграждащи света, е огромен компонент от тези търсения. Изключително сложната „трансплантация“ на тракера вече е завършена, но първите експерименти с него няма да се проведат преди 1 май тази година, когато е предвидено първоначалното тестване след ъпгрейда. Учените казват, че се вълнуват от този първи тест със същата сила, както ако изстрелваха сателит в орбита. CMS обновлението идва три години след последното обновление на самия Голям адронен ускорител: през 2015 той започна да оперира на 14 тераволта, почти двойно на предишния си капацитет. Това означава, че CMS експериментът трябва да повиши също двойно способността си да предава изображения на насложени частици, т.е. да повиши количеството на уловените изображения и да се застрахова да не изпусне нещо важно.

Други новости

Около две седмици след големия ъпгрейд беше обявено откритието на пет нови частици в Големия адронен ускорител. Те, разбира се, са свързани с друг експеримент, но пък имат общо с факта, че предишните обновления на ускорителя работят с пълна сила и без проблеми. Новите частици ще спомогнат да обяснят как центровете на атомите се прикрепят едни към други. Те са „родственици“ на частицата Омега минус барион, но са по-различни от нея. Физиците за пръв път успяват да докажат, че съществуват различни варианти на тази частица, но до този момент никой не беше успявал да ги улови. Изучаването им ще доведе до по-голямо разбиране на това, как точно работят ядрените енергии. Професор Грейг Кауън от университета в Единбруг казва, че „това е невероятно откритие, което ще внесе повече светлина в това, как субатомните частици с електрически заряд се свързват помежду си“.

Заедно с ATLAS, CMS е най-големият експеримент в Големия адронен ускорител, отговорен за откриването и разделянето на частици при сблъсъка им с неимоверно ускорение. Сред главните цели на CMS е да продължи изучаването на Хигс бозона - за чието откриване е отговорен точно този експеримент, заедно с ATLAS - както и да търси доказателства за „не­стандартна физика“. CMS из­учава и аспектите на големите йонни сблъсъци. И, разбира се - как се е сътворила Вселената, въпрос, който не само CMS, но и целият Голям адронен ускорител преследва.

Над 3000 физици и учени, включително 1000 обучаващи се студенти по физика, работят заедно по експеримента.

Опасен ли е Големият адронен ускорител?

Всички обновления по колайдера сочат към едно развитие, което е неизбежно, както и към все по-честото му използване за изследване на живота, Вселената и всичко останало. Но има хора, които вярват, че експериментите на ускорителя могат да доведат до страшни последици за човечеството, просто защото те съдържат в себе си голямо енергийно насищане. Мнозина се страхуваха, че при сблъсък на частици би могла дори да се образува черна дупка, която да погълне всичко. Истината е обаче, че за подобно нещо би трябвало да се сблъскат наистина огромни енергии, милиарди пъти по-наситени от максималната за ускорителя. Най-многото, което би могло да се случи, е да се образува дупка с диаметъра на частиците, които са се сблъскали, а тук говорим за нещо наистина миниатюрно. Няма доказателства, че подобна появила се черна дупка би могла да нарасне. Друго притеснение е възпроизвеждането в контролирани условия на космически лъчи с цел тяхното изследване. Това са частици, които възникват в открития Космос и достигат Земята след известно време на пътуване. Разликата отново е в мощността: в ускорителя не може да се постигне същата сила, с която въпросните лъчения се формират в галактиката, съответно тази опасност също отпада.

Всичко, от което бихме могли истински да се опасяваме, всъщност е в много далечното бъдеще, когато тази технология би могла да се внесе в много по-огромно устройство, което да прави доста по-гигантски експерименти. За това обаче ще се наложи да мислят нашите праправнуци.