Новый эксперимент на Большом адронном коллайдере раскроет рождение Вселенной

Европейская организация ядерных исследований (CERN) поделилась подробностями этого новаторского исследования, которое началось в 11:13 утра 6 ноября и продлится около трех недель.

Цель этого эксперимента — собрать огромное количество данных, которые физики смогут проанализировать, надеясь получить представление о самых ранних моментах существования Вселенной. В отличие от обычных экспериментов с протонами, в этот раз ученые наблюдают за столкновениями ионов свинца, которые содержат 208 нуклонов (82 протона и 126 нейтронов).

Эти ионы ускоряются до энергии 5,36 ТэВ на пару нуклонов, создавая условия, похожие на те, что были сразу после Большого взрыва.

Подготовка к этому эксперименту включала в себя значительную модернизацию оборудования. Например, скорость сбора данных детектором CMS была увеличена с 20 до 30 гигабайт в секунду, а детектор ATLAS стал более чувствительным для обнаружения ультрапериферийных столкновений — когда тяжелые ионы проходят близко, не сталкиваясь лоб в лоб.

Детектор ALICE, специально разработанный для измерений тяжелых ионов, также был усовершенствован, чтобы собрать вдвое больше данных, чем в предыдущих экспериментах.

По словам представителя ALICE Марко ван Левена, ученые «с нетерпением ждут большой выборки данных из этого эксперимента», поскольку она должна позволить впервые напрямую измерить температуру кварк-глюонной плазмы и провести точное изучение ее свойств.

Кварк-глюонная плазма — это уникальное высокоэнергетическое состояние материи, существовавшее в самой ранней Вселенной, всего через долю секунды после Большого взрыва. В этом состоянии протоны и нейтроны распадаются на «первобытный суп» из своих фундаментальных компонентов — кварков и глюонов.

Воссоздавая эту плазму с помощью столкновений тяжелых ионов, ученые надеются понять поведение материи в экстремальных условиях, подобных тем, которые сформировали раннюю Вселенную.

Эксперимент на БАК обещает раскрыть множество тайн, связанных с фундаментальными аспектами физики и природы материи. Анализируя данные, ученые смогут исследовать взаимодействие кварков и глюонов, уникальное поведение материи при высоких температурах и давлениях, а также возможности создания новых форм материи. Такие исследования не только углубляют наше понимание Вселенной, но и способствуют развитию научных технологий и методов.

Сравнение полученных результатов с предыдущими экспериментами даст возможность выявить изменения в свойствах кварк-глюонной плазмы, а также оценить ее влияние на процессы, происходящие в ранней Вселенной. Кроме того, данные, собранные во время экспериментов, могут оказать влияние на теоретические модели, объясняющие эволюцию материи во Вселенной.

Успех данного эксперимента также открывает новые горизонты для будущих исследований, позволяя физикам работать с более сложными системами и потенциально открывать неизвестные законы природы. В долгосрочной перспективе эти открытия могут привести к значительным прорывам в области физики элементарных частиц и космологии.