Наше место во Вселенной кардинально изменится в ближайшие 50 лет. И вот как! (часть 1)

Как он ошибался. Следующий век полностью перевернул физику с ног на голову. Огромное количество теоретических и экспериментальных открытий изменило наше понимание вселенной и нашего места в ней.

Не думайте, что следующий век будет другим. У вселенной есть много загадок, которые еще предстоит раскрыть, и новые технологии помогут нам решить их в течение следующих 50 лет.

Первое касается основ нашего существования. Физика предсказывает, что Большой Взрыв произвел равное количество вещества, из которого мы все сделаны, и того, что называется антивеществом. Большинство частиц материи имеют двойник антивещества, идентичный, но с противоположным электрическим зарядом. Когда они встречаются, они уничтожают друг друга, и вся их энергия превращается в свет.

Но сегодня Вселенная почти полностью состоит из материи. Так куда же делось все антивещество?

Большой адронный коллайдер (LHC) раскрыл некоторое понимание этого вопроса. Он сталкивает протоны с невообразимой скоростью, создавая тяжелые частицы вещества и антивещества, которые распадаются на более легкие частицы, некоторые из которых никогда раньше не видели.

LHC показал, что вещество и антивещество распадаются с разной скоростью. Это частично, но далеко не все, является способом объяснить, почему мы видим асимметрию в природе.

Проблема в том, что по сравнению с прецизионными физиками, LHC подобен игре ракеткой в настольный теннис. Поскольку протоны состоят из более мелких частиц, при столкновении их внутренности распыляются повсюду, что затрудняет обнаружение новых частиц среди мусора. Это затрудняет точное измерение их свойств, которые могли бы позволить понять, почему так много антиматерии исчезло.

Три новых коллайдера изменят ситуацию в ближайшие десятилетия. Главным среди них является Future Circular Collider (FCC) - 100-километровый туннель, окружающий Женеву, который будет использовать 27-километровый LHC в качестве стапеля. Вместо протонов коллайдеры будут сталкивать вместе электроны и их античастицы, позитроны, на гораздо более высоких скоростях, чем те, которых может достичь LHC.

В отличие от протонов, электроны и позитроны неделимы - поэтому физики точно будут знать, с чем они столкнутся. Они также смогут варьировать энергию, при которой происходят столкновения, для производства определенных частиц антивещества и измерять их свойства - особенно то, как они распадаются - гораздо более точно.

Эти исследования могут открыть совершенно новую физику. Одна возможность состоит в том, что исчезновение антивещества может быть связано с существованием темной материи - до сих пор не обнаруживаемых частиц, которые составляют колоссальные 85% массы во Вселенной. Отсутствие антивещества и распространенность темной материи, вероятно, связаны с условиями, существовавшими во время Большого взрыва, поэтому эти эксперименты исследуют истоки нашего существования.

Невозможно предсказать, как потенциальные открытия из экспериментов на коллайдере изменят нашу жизнь. Но в последний раз, когда люди смотрели на мир всего лишь через увеличительное стекло, они обнаружили субатомные частицы и мир квантовой механики, которые в настоящее время уже активно используются, чтобы революционизировать вычисления, медицину и производство энергии.

Продолжение... Наше место во Вселенной кардинально изменится в ближайшие 50 лет. И вот как! (часть 2)