Крупнейший в мире ускоритель частиц — Большой адронный коллайдер (LHC), расположенный в Европейской организации по ядерным исследованиям CERN, временно прекращает работу. Установка уходит на четырехлетнюю плановую модернизацию, целью которой является радикальное повышение интенсивности столкновений частиц для поиска темной материи и изучения фундаментальных основ мироздания.
LHC представляет собой сложное инженерное сооружение: 27-километровое кольцо, проложенное под землей на глубине около 100 метров на границе Швейцарии и Франции. Используя мощные сверхпроводящие магниты, установка разгоняет протоны до экстремальных энергий. Именно здесь в 2012 году удалось экспериментально подтвердить существование бозона Хиггса — частицы, отвечающей за наделение других элементарных частиц массой.
Переход к High Luminosity LHC
После завершения текущего цикла работ комплекс получит статус High Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC). По планам CERN, обновленная установка должна быть запущена в июне 2030 года, после чего она проработает не менее десяти лет. Маркус Церлауф, руководитель программы HL-LHC, называет текущий этап ключевым для современной физики, так как модернизация позволит ученым заглянуть в области, ранее недоступные для экспериментальной проверки.
Фото: CERN
Десятикратное увеличение производительности
Ключевая задача обновления — повышение светимости (luminosity), то есть общего количества столкновений частиц в единицу времени. Ожидается, что показатель вырастет в 10 раз, что даст физикам в 100 раз больше данных для анализа по сравнению с текущими возможностями коллайдера.
Для реализации этих планов будет полностью заменен 1,2-километровый участок ускорительного кольца. Усовершенствованные сверхпроводящие магниты обеспечат прецизионную фокусировку пучков. В зоне их пересечения частота событий вырастет с текущих 60 до 140–200 столкновений за один акт взаимодействия.
Роль ИИ в обработке данных
Столь высокая интенсивность эксперимента создает серьезную технологическую проблему: объем генерируемой информации будет исчисляться миллиардами событий в секунду. Сохранить все данные физически невозможно, поэтому первичный отбор «интересных» столкновений, которые могут содержать признаки новой физики, будет возложен на системы искусственного интеллекта.
Специалисты CERN подчеркивают: ИИ не заменяет ученых, а выступает как критически важный инструмент фильтрации, позволяющий исследователям сосредоточиться на поиске редких явлений в общем массиве данных.
Научные горизонты: от бозона Хиггса до темной материи
Ученые надеются, что модернизация поможет пролить свет на тайны Вселенной, где обычная материя занимает лишь 5%, а остальное приходится на загадочные темную материю и темную энергию. Более высокая светимость позволит фиксировать крайне редкие процессы и глубже исследовать свойства бозона Хиггса.
Ожидается, что за весь цикл эксплуатации HL-LHC в установке родится около 380 миллионов бозонов Хиггса, тогда как с момента запуска в 2008 году было зафиксировано лишь 55 миллионов. Одной из главных целей является регистрация одновременного рождения двух бозонов Хиггса, что необходимо для проверки фундаментальных теорий ранней Вселенной.
 приостановил работу на 4 года.){kind=link}