Н якои физици отдавна подозират, че мистериозните „призрачни“ частици в света около нас могат значително да подобрят нашето разбиране за истинската природа на Вселената. Сега учените смятат, че са намерили начин да докажат дали съществуват или не.
Eвропейската организация за ядрена енергия ЦЕРН одобри експеримент, предназначен да намери доказателства за тях. Новият инструмент ще бъде хиляди пъти по-чувствителен към такива частици от предишните устройства. Експериментът е базиран на концепцията за разбиване на свръхбързи потоци от частици да се разбие в твърда повърхност, за да ги открие, вместо както досега, в насрещни потоци, както се прави в момента в Големия адронен коладер (LHC) на ЦЕРН.
Модел
Но какви са тези призрачни частици и защо е необходим нов подход за откриването им? Настоящата теория на физиката на елементарните частици се нарича Стандартен модел. В него се казва, че всичко във Вселената е съставено от семейство от 17 частици – добре познати и изследвани като електрона и бозона на Хигс – както и по-малко известните, но с причудливи имена чаровен кварк, тау неутрино и глуон. Някои са смесени в различни комбинации, за да съставят по-големите, но все пак невероятно малки частици, които изграждат света около нас, както и звездите и галактиките, които виждаме в Космоса, докато други участват в природните сили и явления.
Загадки
Но има един огромен проблем и той се състои в следното: астрономите са забелязали едни събития в небесата - начинът, по който се движат галактиките например - които ги карат да мислят, че всичко, което можем да наблюдаваме, съставлява само пет процента от Вселената. И цялата останала Вселена може да се състои от „призрачни“ или „скрити“ частици, които твърдо отказват да се появят в каквито и да е експерименти. Смята се, че те са фантомни двойници на 17-те частици от Стандартния модел. Ако съществуват, те са наистина трудни за откриване, защото много рядко взаимодействат със света, който познаваме. Подобно на призраци, те преминават направо през всичко и не могат да бъдат открити от нито едно земно устройство.
Но теорията гласи, че призрачните частици могат много рядко да се разпаднат на частици от стандартния модел и да могат да бъдат уловени от наличните детектори. Новият инструмент увеличава шансовете за откриване на тези разпади чрез значително увеличаване на броя на сблъсъците. Вместо да сблъсква частици една в друга, което правят повечето съвременни експерименти, системата, наречена Търсене на скрити частици (ShiP), ще ги разбие в голям блок от материя.
Апаратура
Ловът на призрачни частици изисква специално адаптирано оборудване. При нормални експерименти, използващи Големия адронен колайдер например, нови частици могат да бъдат открити на разстояние до един метър от сблъсъка. Но призрачните частици могат да останат невидими и да пътуват няколко десетки или дори стотици метри, преди да се разпаднат и да се разкрият. Така че детекторите на SHiP са поставени много по-далеч. „Ние сме изследователи“ - професор Митеш Пател от „Империъл колидж“ определи новия подход като "гениален". „Това, което наистина ме привлича в експеримента, е, че тези частици са точно под носа ни, но никога не сме успели да ги видим поради начина, по който взаимодействат, или по-скоро поради начина, по който не взаимодействат. „Ние сме изследователи и вярваме, че можем да видим нещо интересно в този нов терен. Така че трябва да погледнем.“
SHiP ще бъде построен в рамките на съществуващите съоръжения в ЦЕРН според д-р Клаудия Ахдида, физик в централата. „Ние ще използваме съществуваща пещера и инфраструктура и части, които ще се опитаме да използваме повторно, доколкото е възможно, и това, което ще имаме, е съоръжение, което ще ни помогне да търсим този скрит сектор, който не е виждан досега“, каза тя.
Надежди
SHiP ще работи заедно с всички други инструменти и апаратури, най-големият от които е Големият адронен колайдер, който търси липсващите 95% от Вселената, откакто беше завършен през 2008 г., на цена от 4 милиарда евро. Досега не са открити частици извън стандартния модел и затова планът е да се изгради машина, която е три пъти по-голяма и много по-мощна. Бъдещият кръгов колайдер има приблизителна първоначална цена от 13 милиарда евро. Планираната му начална дата е някъде в средата на 2040 г., въпреки че няма да достигне пълния си нов потенциал за лов на частици чак до 2070 г. За разлика от това експериментът SHiP е планиран да започне да търси нови частици през 2030 г. и ще бъде около сто пъти по-евтин, с цена от около 120 милиона евро. Но изследователите казват, че са необходими всички подходи, за да се изследват всички възможни варианти, за да се намерят частиците, които според тях биха довели до един от най-големите пробиви във физиката на всички времена.
Иван Петрински
