Большой адронный коллайдер
БАК — кольцевой коллайдер; пучки протонов или ядер свинца циркулируют в нём непрерывно, совершая свыше 10 тысяч оборотов в секунду и сталкиваясь на каждом круге со встречным пучком.
Обычно утверждается, что целью БАК является открытие хиггсовского бозона. Несмотря на всю важность этой задачи, это всего лишь один из пунктов довольно обширной научной программы БАК. Вот основные пункты этой программы:
- Изучение хиггсовского механизма
Физиков интересует, на самом деле, не столько сам хиггсовский бозон, сколько хиггсовский механизм нарушения электрослабой симметрии. Именно изучение этого механизма, возможно, натолкнет физиков на новую теорию нашего мира, более глубокую, чем Стандартная модель.
Хиггсовский бозон — это «частица-отголосок» этого механизма; его просто удобнее всего изучать именно через открытие и изучение хиггсовского бозона. Научная программа LHC, разумеется, не ограничивается одним лишь обнаружением бозона Хиггса, но и включает в себя многочисленные задачи по доскональному изучению его свойств.
- Поиск суперсимметрии
Суперсимметрия — это очень сильная и глубокая теоретическая идея об устройстве нашего мира. Она пока не подтверждена экспериментом, но, возможно, БАК сможет найти ее проявления.
- Изучение кварк-глюонной плазмы
На БАК будут происходить не только протон-протонные столкновения, но и столкновения ядер свинца (ожидается, что примерно 1 месяц в году будет проходить в режиме ядерных столкновений). При лобовом столкновении двух ультрарелятивистских ядер на короткое время образуется и затем распадается плотный и очень горячий комок ядерного вещества. Понимание происходящих при этом явлений (переход в состояние кварк-глюонной плазмы и ее остывание) очень нужно для построения более совершенной теории сильных взаимодействий, которое окажется очень полезным как для ядерной физики, так и для астрофизики.
- Изучение b-мезонов и поиск новых экзотических частиц.
Самое интересное в изучении B-мезонов — то, что в них сильнее всего проявляется очень важное, но до сих пор плохо изученное явление — нарушение CP-симметрии (именно за него дали половину Нобелевской премии по физике в 2008 году). Это явление приводит к тому, что картина распадов частиц и античастиц слегка различается. Это, в свою очередь, имеет прямое отношение к происхождению нашего мира, к ответу на вопрос «как так получилось, что вещество в нашей Вселенной стало доминировать над антивеществом?».
