Битва за бозон Хиггса: секреты Вселенной на дне Женевского озера

На границе Франции и Швейцарии уже работает самая крупная научная установка в мире — Большой адронный коллайдер (LHC). Именно он помог открыть бозон Хиггса — загадочную частицу, которая объясняет, почему всё в нашей Вселенной обладает массой. Но его эпоха подходит к концу. Физики уже строят планы на следующую машину, размер которой в три раза превзойдёт LHC.

Что такое Future Circular Collider

Новый проект CERN — Future Circular Collider (FCC) — должен превзойти всё, что человечество строило ранее.

Планируется, что его подземный тоннель протяжённостью 91 км протянется под Женевским озером, между Альпами и Юрскими горами. Это будет настоящий "монстр" среди ускорителей.

Проект разделён на два этапа:

• Электрон-позитронный ускоритель (e⁺e⁻) — создаст идеальные условия для изучения бозона Хиггса, позволив провести сверхточные измерения.
• Протон-протонный ускоритель (pp) — позволит разгонять частицы до энергий, в 7 раз превышающих текущие возможности LHC. Это может открыть окно в неизведанные области физики.

Зачем нам новая колоссальная машина

Стандартная модель физики описывает фундаментальные частицы и их взаимодействие. Но она не объясняет всё. Например:

• Почему лёгкие частицы получают массу?
• Почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии?
• Из чего состоит тёмная материя?

FCC может помочь найти ответы на эти загадки. Особенно интересен вопрос: придаёт ли поле Хиггса массу самому бозону Хиггса?

Конкуренты и вызовы

Пока Европа обсуждает строительство FCC, Китай активно продвигает свой проект — 100-километровый коллайдер CEPC.

В Японии тоже не сидят сложа руки: там разрабатывают International Linear Collider. На этом фоне возникает дилемма — стоит ли Европе запускать столь дорогой проект, если другие страны успеют первыми?

Цена вопроса

Ожидается, что первый этап FCC обойдётся в 15 миллиардов швейцарских франков. Второй — ещё дороже: около 19 миллиардов.

Но часть затрат планируют покрыть из существующего бюджета CERN, и строительство займёт десятилетия. Запуск второй фазы — не раньше 2070 года.

Польза за пределами науки

Коллайдеры приносят не только научные открытия. Медицинские технологии, бесплатное ПО и даже интернет — всё это стало возможным благодаря таким проектам.

Уточнения

Бозо́н Хи́ггса хи́ггсовский бозо́н, хиггсо́н (англ. Higgs boson) — элементарная частица (бозон), квант поля Хиггса, с необходимостью возникающий в Стандартной модели физики элементарных частиц вследствие хиггсовского механизма спонтанного нарушения электрослабой симметрии. Постулирован британским физиком Питером Хиггсом в его фундаментальных статьях, вышедших в 1964 году.

Европе́йская организа́ция по я́дерным иссле́дованиям, ЦЕРН (от фр. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, CERN) — межгосударственная научная организация Европейского союза, крупнейшая по размерам в мире лаборатория физики высоких энергий. Учреждена в 1954 году, штаб-квартира расположена в Мерене у границы Швейцарии и Франции.