Самый мощный ускоритель частиц в мире получит революционное обновление

Большой адронный коллайдер (БАК) в ЦЕРНе готовится к масштабной модернизации. После 13 лет работы и открытия бозона Хиггса в 2012 году, ученые столкнулись с неожиданной проблемой — отсутствием следов физики за пределами Стандартной модели. Новый детектор MATHUSLA может изменить правила игры.

БАК был спроектирован для обнаружения частиц с электрическим зарядом и коротким временем жизни. Однако существуют гипотетические долгоживущие нейтральные частицы, которые могут проходить сквозь основные детекторы незамеченными. По оценкам физиков, коллайдер мог производить такие частицы ежесекундно, но существующая аппаратура просто не способна их зафиксировать.

"Это как пытаться увидеть звезды днем — инструменты не адаптированы для такой задачи"

Проект MATHUSLA (MAssive Timing Hodoscope for Ultra-Stable neutraL pArticles) представляет собой гигантскую камеру размером 40 метров, заполненную воздухом. Детектор разместят в 100 метрах от основного пучка коллайдера, с защитным слоем грунта между ними. Его ключевые особенности:

• Способность фиксировать частицы с временем жизни до нескольких сотен наносекунд
• Чувствительность к нейтральным частицам, не оставляющим следов в обычных детекторах
• Возможность обнаружения распадов на расстоянии от точки столкновения

MATHUSLA открывает путь к исследованию нескольких фундаментальных вопросов современной физики:

1. Темная материя — долгоживущие частицы могут быть кандидатами на роль этой загадочной субстанции
2. Дополнительные бозоны Хиггса — предсказываемые расширенными теориями
3. Причины слабости гравитационного взаимодействия
4. Новые типы нейтрино с аномальными свойствами

Согласно техническому отчету, опубликованному на arXiv в марте 2025 года, проект уже прошел стадию концептуального проектирования. Бюджет строительства оценивается в 120 млн евро. Основные этапы:

• 2025: начало строительных работ
• 2027: установка детекторных систем
• 2028: первые тестовые запуски
• 2029: полная интеграция с БАК

По словам ведущих исследователей ЦЕРНа, MATHUSLA может стать самым значительным обновлением БАК со времени его запуска. Если гипотетические долгоживущие частицы существуют, их обнаружение перевернет современные представления о материи и энергии. В случае отрицательного результата ученые получат важные ограничения для теоретических моделей, что также является ценным научным результатом.

Строительство MATHUSLA знаменует новую эру в экспериментальной физике высоких энергий, где поиск "невидимой" физики становится приоритетным направлением.