Нико се не мијеша с Великим хадронским сударачем. То је врховно разбијање честица садашњег доба и ништа не може додирнути његове енергетске могућности или способност за проучавање граница физике. Али сва слава је пролазна и ништа не траје вечно. На крају, негде око 2035., светла у овом кругу дужине 17 километара (27 километара) угасит ће се. Шта долази после тога?
Конкурентске групе широм света труде се да обезбеде финансијску подршку како би идеје о њиховом љубимцу судара постале следећа ствар. Један дизајн је описан 13. августа у раду у часопису за претисак арКсив. Познат као компактни линеарни сударач (или ЦЛИЦ, јер је то симпатично), чини се да је предложени масивни, субатомски железнички пиштољ предњи покретач. Која је права природа Хигсовог бозона? Какав је однос према врхунском кварку? Можемо ли пронаћи било какве наговештаје физике изван стандардног модела? ЦЛИЦ ће можда моћи да одговори на та питања. Укључује само сударач честица дуже од Менхетна.
Субатомске драг утрке
Велики хадронски сударач (ЛХЦ) разбија заједно помало тешке честице познате као хадрони (отуда и назив објекта). Имате гомилу хадрона у телу; протони и неутрони најчешћи су представници тог микроскопског клана. У ЛХЦ-у, округли и окружени хадрони иду у огромном кругу, све док се не приближе брзини светлости и не започну разбијање. Иако је импресивно - ЛХЦ достиже енергије које не може да надмене било који други уређај на Земљи - цела ствар је прилично неуредна. На крају крајева, хадрони су честице конгломерата, само вреће других, ситнијих, темељнијих ствари, а када се хадрони разбију, сва им се црева разлију свуда по месту, што анализу усложњава.
Супротно томе, ЦЛИЦ је дизајниран да буде много једноставнији, чистији и хируршкији. Уместо хадрона, ЦЛИЦ ће убрзати електроне и позитроне, две лаке, фундаменталне честице. А ова ће млазница убрзати честице правом линијом, било где од 7 до 31 миље (11 до 50 км), у зависности од коначног дизајна, право доле испод цеви.
Сва ова страшност неће се догодити одједном. Тренутни план је да ЦЛИЦ крене са смањеним капацитетом 2035. године, тачно када се ЛХЦ смањује. ЦЛИЦ прве генерације ће радити на само 380 гигаелектронволта (ГеВ), мање од једне трећине максималне снаге ЛХЦ-а. У ствари, чак и пуна оперативна снага ЦЛИЦ-а, тренутно усмерена на 3 тераелектронволта (ТеВ), је мања од трећине онога што ЛХЦ сада може да уради.
Дакле, ако напредни сударач честица нове генерације не може победити оно што данас можемо, шта је смисао?
Хиггс ловец
Одговор ЦЛИЦ-а је да радите паметније, а не теже. Један од главних циљева науке ЛХЦ-а био је пронаћи Хигсов бозон, дуго тражену честицу која другим честицама даје њихову масу. Давне 1980-их и 1990-их, када је ЛХЦ пројектован, нисмо били сигурни да Хиггс уопште постоји, и нисмо имали појма која је његова маса и друга својства. Тако да смо морали да направимо инструмент опште намене који би могао да истражи много врста интеракција које би могле потенцијално да открију Хигса.
И јесмо. Ура!
Али сада када знамо да је Хиггс права ствар, можемо да прилагодимо своје сударе на много ужи скуп интеракција. При томе ћемо настојати произвести што више Хигсових бозона, прикупити гомилу сочних података и научити много више о овој мистериозној, али темељној честици.
И ево вам можда најчуднији жаргонски физички жаргон који ћете вероватно наићи ове недеље: Хиггсстрахлунг. Да, добро сте прочитали. Постоји процес у физици честица познат као бремсстрахлунг, што је јединствена врста зрачења произведена гомилом врућих честица набијених у малену кутију. По аналогији, када електрону гурнете у положај са високом енергијом, они се уништавају једни другима у налету енергије и нових честица, међу којима је и З бозон упарен са Хиггсом. Отуда, Хиггсстрахлунг.
На 380 Гев, ЦЛИЦ ће бити додатни фабрички фабрика Хиггсстрахлунг.
Иза горњег кварка
У новом раду, Александер Филип Зарнецки, физичар са Универзитета у Варшави у Пољској и члан ЦЛИЦ-ове сарадње, објаснио је тренутни статус дизајна објекта, заснован на софистицираним симулацијама детектора и сударима честица.
Нада ЦЛИЦ-а је да једноставном производњом што више Хигсових бозона у чистом окружењу које је лако за проучавање можемо сазнати више о честицама. Постоји ли више од једног Хигга? Да ли разговарају једни са другима? Колико снажно делује Хиггс са свим осталим честицама Стандардног модела, теоријом супатомске физике?
Иста филозофија примењиваће се на горњи кварк, најмање добро разумети и најређе из кваркова. Вероватно нисте чули много о врхунском кварку јер је нека врста усамљеника - то је био последњи кварк који је откривен, а срећемо га тек ретко. Чак и у почетним фазама, ЦЛИЦ ће произвести око милион врхунских кваркова, обезбеђујући статистичку снагу која се не може чути када се користе ЛХЦ и други сувремени сударачи. Одатле се тим иза ЦЛИЦ-а нада да ће истражити како горња честица кварка пропада, што се догађа веома ретко. Али са милионом њих, можда бисте могли нешто да научите.
Али то није све. Свакако, једна ствар је објединити Хиггсов и горњи кварк, али паметан дизајн ЦЛИЦ-а омогућава му да прође преко границе Стандардног модела. До сада је ЛХЦ постао сув у потрази за новим честицама и новом физиком. Иако нам остаје још много година да нас изненади, како времена пролазе, нада опада.
Кроз своју сирову производњу безбројних Хигсових бозона и врхунских кваркова, ЦЛИЦ може тражити наговештаје нове физике. Ако постоји нека егзотична честица или интеракција вани, она може суптилно утицати на понашање, пропадање и интеракције ове две честице. ЦЛИЦ чак може произвести честицу која је одговорна за тамну материју, ону мистериозну, невиђену материју која мења ток неба. Уређај неће моћи директно видети тамну материју (јер је мрак), али физичари могу уочити када нестају енергије или замаха приликом судара, што је сигуран знак да се догађа нешто функи.
Ко зна шта ЦЛИЦ може открити? Али без обзира на све, морамо ићи изван ЛХЦ-а ако желимо пристојну шансу за разумевање познатих честица нашег универзума и откривање неких нових.
Паул М. Суттер је астрофизичар у Државни универзитет у Охају, домаћин "Питајте свемира" и "Свемирски радио, "и аутор"Ваше место у универзуму."
