Команда Университета Индианы участвует в модернизации детектора Большого адронного коллайдера

28 июля 2026 года физики Университета Индианы участвуют в международном научном сотрудничестве, готовясь к установке новых компонентов детектора частиц на Большом адронном коллайдере (БАК) Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН), расположенном недалеко от Женевы, Швейцария, чтобы повысить способность учёных изучать фундаментальные составляющие Вселенной.

БАК в настоящее время является крупнейшим в мире ускорителем частиц, который сталкивает протоны со скоростью, близкой к скорости света, и анализирует образующиеся в результате столкновений частицы, помогая исследователям изучать структуру материи и фундаментальные взаимодействия. Университет Индианы является одним из участников коллаборации эксперимента ATLAS. Эта коллаборация объединяет около 245 учреждений из более чем 40 стран, в которых тысячи учёных совместно участвуют в соответствующих работах по детектированию и измерениям.

Профессор физики Колледжа искусств и наук Университета Индианы Гарольд «Хэл» Эванс является заместителем руководителя работ, связанных с данным проектом модернизации. Доля США в этом проекте составляет около 300 миллионов долларов. Университет Индианы участвует в эксперименте ATLAS с момента его запуска в 2009 году.

Сообщается, что БАК недавно завершил третий этап работы, длившийся несколько лет. На этом этапе объём данных о столкновениях, зарегистрированных БАК, более чем вдвое превысил суммарный объём данных, полученных на первом и втором этапах. Далее БАК вступит в период остановки на техническое обслуживание продолжительностью около трёх лет, в течение которого персонал проведёт реконструкцию оборудования для получения протонных пучков более высокой интенсивности. Университет Индианы и его партнёры используют это время для установки устройств модернизации детектора, которые разрабатывались и изготавливались в течение многих лет.

Одной из важных задач данной модернизации является способность обработки данных. Эванс отметил, что после завершения модернизации объём данных о столкновениях, которые детектору необходимо обрабатывать каждую секунду, увеличится примерно в 10 раз по сравнению с текущим. Команда Университета Индианы разрабатывает алгоритмы, которые могут работать на специализированных чипах детектора, используя технологии машинного обучения для определения за миллиардную долю секунды, какие данные о столкновениях стоит сохранить, а какие следует отбросить. Такие технологии оперативной фильтрации огромных объёмов высокоскоростных данных в будущем могут быть применены и в других соответствующих сценариях за пределами системы ATLAS.

С точки зрения научных целей, исследователи надеются с помощью модернизированного БАК провести дальнейшую проверку Стандартной модели физики частиц. Стандартная модель позволяет с высокой точностью предсказывать многие результаты экспериментов, но всё ещё не может объяснить тёмную материю и некоторые особые свойства нейтрино. Учёные также надеются с помощью более производительной системы детектирования найти новые ключи к разгадке за пределами Стандартной модели.

Одним из основных направлений внимания команды Эванса являются события с двумя бозонами Хиггса. Такие события чрезвычайно редки, и точное измерение частоты их возникновения может помочь раскрыть фундаментальную структуру Вселенной. Исследователи также надеются с помощью соответствующих экспериментов найти признаки таких теорий, как суперсимметрия. Теория суперсимметрии предполагает, что каждой известной частице может соответствовать более тяжёлая частица-партнёр; если эта теория верна, она может помочь объяснить состав тёмной материи.

Эванс отметил, что в настоящее время человечество имеет довольно глубокое понимание фундаментальных составляющих Вселенной, а модернизированный Большой адронный коллайдер поможет учёным продолжить поиск ответов на вопросы: существуют ли ещё не открытые фундаментальные составляющие, и как эти открытия повлияют на понимание человечеством квантовой механики и устройства Вселенной.