Большой адронный коллайдер (БАК), самый мощный из существующих ускорителей элементарных частиц, был перезапущен после трехлетнего простоя из-за модернизации и технических работ. В результате на БАКе смогли увеличить светимость (поток частиц) практически в два раза, что приблизило преобразование в коллайдер высокой светимости (High Luminosity LHC, HL-LHC). Теперь ускорителю предстоит третья стадия научных экспериментов, в которой планируют провести масштабные исследования, превышающие по объемам полученных данных две предыдущие фазы. Исследование направлено на поиск и изучение сверхтяжелых элементарных частиц, например, бозона Хиггса и суперсимметричных партнеров частиц Стандартной модели. Кроме того, планируется осуществить столкновения протон-гелия для измерения частоты образования аналогов протонов из антивещества и столкновения ионов кислорода, которые расширят представления о кварк-глюонной плазме, появившейся сразу после Большого взрыва. «Лента.ру» рассказывает о долгожданном старте Большой адронного коллайдера и будущих исследованиях третьего запуска.
Большой адронный коллайдер относится к крупнейшей в мире лаборатории физики высоких энергий — Европейской организации по ядерным исследованиям, также известной как ЦЕРН (CERN). Ускоритель частиц располагается под землей на глубине около 100 метров на швейцарско-французской границе около Женевы, его протяженность исчисляется почти 27 километрами. На территории комплекса находятся различные технические и исследовательские корпуса и кампусы, а также целая система детекторов и других инструментов для наблюдений и экспериментов, которые суммарно составляют около семи тысяч тонн металла, кремния и электроники.
В строительстве коллайдера и научной работе принимают участие более десяти тысяч ученых и инженеров со всего мира, в том числе и из России. Ускоритель заряженных частиц на встречных пучках разработан для разгона и столкновения протонов и тяжелых ионов (например, свинца).
На БАКе располагаются четыре основных и три дополнительных детектора. Основной задачей коллайдера считается поиск отклонения от Стандартной модели (группа теорий, описывающих современное представление о фундаментальных частицах и их взаимодействиях). Эта модель объясняет многие явления в физике, однако не полностью: она не способна объяснить гравитацию, появление темной материи и темной энергии.
Кроме того, на БАКе планируют произвести поиск Новой физики (совокупность новых теорий, где Стандартная модель будет частью Новой физики), а также проверку других экзотических теорий, поиск суперсимметрии (предполагающей существование более тяжелого партнера у каждой элементарной частицы), исследование хиггсовского механизма нарушения электрослабого взаимодействия (через изучение бозона Хиггса), исследование топ-кварков (самой тяжелой элементарной частицы), изучение фотон-адронных и фотон-фотонных столкновений, а также эксперименты для изучения антиматерии.