Нижегородский физик Коржиманов рассказал, что такое Большой адронный коллайдер
Когда в 2008 году Большой адронный коллайдер (БАК) готовили к запуску, одни ученые ждали открытия, которое изменит представления человечества о Вселенной, а другие всерьез опасались конца света. Вокруг крупнейшего в мире ускорителя частиц ходили слухи о черных дырах, способных поглотить Землю, а противники проекта даже пытались через суд остановить его запуск.
В 2026 году БАК снова оказался в центре внимания — он приостановил работу почти на четыре года ради самой масштабной модернизации за всю историю своего существования. Что изменится после обновления и почему эта пауза не остановит мировую науку, корреспонденту сайта pravda-nn.ru рассказал заместитель заведующего отделом сверхбыстрых процессов Института прикладной физики РАН Артём Коржиманов.
Машина, которая помогает понять устройство Вселенной
Большой адронный коллайдер находится на границе Франции и Швейцарии неподалеку от Женевы. Это гигантское подземное кольцо длиной почти 27 км, внутри которого пучки протонов разгоняются практически до скорости света, а затем сталкиваются друг с другом.
Во время этих столкновений возникают условия, близкие к тем, что существовали спустя доли секунды после Большого взрыва. Специальные детекторы фиксируют все происходящее, позволяя ученым буквально заглянуть в фундаментальные законы природы и понять, из чего состоит окружающий мир.
Главной целью строительства коллайдера было подтверждение существования бозона Хиггса — частицы, благодаря которой остальные элементарные частицы приобретают массу. Именно это открытие, сделанное в 2012 году, стало одним из важнейших научных событий XXI века.
«Главным достижением коллайдера, отмеченным Нобелевской премией, стало, конечно, открытие бозона Хиггса, ради которого коллайдер и строили. Но помимо этого на нем было получено большое количество менее прорывных, но очень важных результатов. В основном это открытие очень редких ядерных реакций, а также изучение свойств экзотических ядерных частиц», — рассказал заместитель заведующего отделом сверхбыстрых процессов ИПФ РАН Артём Коржиманов.
По его словам, сегодня физики продолжают искать признаки так называемой «новой физики» — явлений, которые невозможно объяснить существующими теориями.
«Такие реакции позволили бы расширить наше понимание устройства Вселенной, например, объяснить природу таинственного темного вещества, о котором нам пока известно только из космических наблюдений за далекими галактиками», — отметил ученый.
Легенды и мифы БАКа
Вокруг коллайдера крутится не мало мифов. Самый известный из них связан с возможным появлением микроскопических черных дыр во время столкновения протонов. Некоторые люди опасались, что они окажутся стабильными, уйдут к центру Земли и начнут поглощать материю.
Так, незадолго до запуска аппарата американец Уолтер Вагнер обратился в суд с требованием остановить строительство ускорителя и провести дополнительные проверки безопасности. Позже ученые, работавшие над проектом, даже получали угрозы от людей, убежденных, что эксперименты приведут к гибели планеты.
Однако никаких научных оснований для подобных опасений нет. Физики объясняют: процессы, которые происходят в коллайдере, постоянно возникают и в природе. Космические лучи ежедневно сталкиваются с частицами в атмосфере Земли, причем энергия таких столкновений нередко значительно выше, чем может обеспечить БАК. Если бы подобные процессы могли привести к катастрофе, она произошла бы задолго до появления человечества. Более того, согласно современным физическим теориям, даже гипотетические микроскопические черные дыры должны практически мгновенно испаряться и не представляют никакой опасности.
БАК уходит в отпуск?
В 2026 году Большой адронный коллайдер прекратил свою работу. Его остановили для большой модернизации, после которой установка превратится в Коллайдер высокой светимости. При этом принцип работы ускорителя останется прежним.
«Большой адронный коллайдер в целом изменится не очень сильно. Обновление не носит радикального характера: ключевые принципы его работы, используемые детекторы и энергия сталкивающихся частиц останутся прежними», — объяснил Артём Коржиманов.
Главная задача модернизации — увеличить так называемую «светимость». Проще говоря, это количество столкновений частиц, происходящих за единицу времени. Чем больше таких столкновений удается зарегистрировать, тем больше информации получают ученые.
Для этого на ускорителе установят новые более мощные сверхпроводящие магниты, внедрят современные системы управления пучками частиц и обновят часть оборудования. Масштабные строительные работы ведутся не только внутри самого ускорителя, но и под землей — создается инфраструктура для размещения новых инженерных систем и детекторов.
«Ученые надеются, что модернизация позволит увеличить светимость в несколько раз и к 2040‑м годам собрать примерно в шесть раз больше данных, чем удалось получить за предыдущие 15 лет работы коллайдера», — подчеркнул нижегородец.
После завершения работ обновленный ускоритель сможет фиксировать значительно больше столкновений, чем раньше. Это позволит исследователям гораздо точнее изучать уже известные частицы и повысит вероятность открытия новых физических явлений.
Что будет с научными исследованиями
На первый взгляд может показаться, что остановка крупнейшего ускорителя мира поставит исследования на паузу. Однако это не так. За годы работы БАК накопил огромные объемы данных, которые ученые продолжают изучать до сих пор.
«Остановка в целом отразится на исследованиях несильно. Коллайдером накоплен огромный массив данных, который до сих пор в полной мере не исследован. Так что эти четыре года ученым будет чем заняться и подготовиться к новым данным, которые начнут появляться после модернизации», — рассказал исследователь ИПФ РАН.
После 2030 года, когда модернизация завершится, ученые намерены не просто увеличить количество столкновений частиц, а получить более точную статистику. Благодаря этому физики смогут гораздо детальнее исследовать свойства бозона Хиггса и проверить существующие теории.
Кроме того, исследователи рассчитывают приблизиться к ответам на вопросы, которые остаются без объяснения десятилетиями. Среди них — природа темной материи, которая, по современным представлениям, составляет около четверти всей материи во Вселенной, но до сих пор не была обнаружена напрямую.
Хотя подобные эксперименты кажутся далекими от повседневной жизни, фундаментальная наука нередко становится источником технологий будущего. Разработки, созданные для работы БАК, уже нашли применение в медицине, вычислительной технике, обработке больших данных, электронике и технологиях сверхпроводимости.
Поэтому четырехлетняя пауза — вовсе не остановка науки, а необходимый этап подготовки к новым открытиям.
Ранее на сайте pravda-nn.ru сообщалось, что спутник «Лобачевский» показал кадры пролета над Шпицбергеном.
