Что скрывается за Стандартной моделью физики?

Стандартная модель — теоретическая конструкция в физике элементарных частиц, описывающая электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц.

Большой адронный коллайдер уже помог вычеркнуть одну важную вещь из списка — бозон Хиггса был открыт в 2012 году. В 2015-м он был усовершенствован: теперь он способен сталкивать протоны друг с другом в два раза сильнее. В январе первые эксперименты уже привели к открытию новой частицы.

Суперсимметрия, или симметрия Ферми — Бозе, — гипотетическая симметрия, связывающая бозоны и фермионы в природе.

Это может быть признаком так называемой суперсимметрии — гипотезы, которая предполагает наличие тяжелых частиц-суперпартнеров для каждой частицы Стандартной модели (лучшей на данный момент теории, объясняющей устройство субатомного мира). Суперсимметрия чрезвычайно важна: она сможет объяснить многие фундаментальные физические загадки, например раскрыть суть темной материи или описать, как «настраиваются» законы физики, чтобы существовал мир вокруг нас. Новая частица может быть еще и признаком наличия скрытых измерений, вторым бозоном Хиггса или — чтобы мы слишком не увлекались — ложной тревогой. Все это мы можем узнать с новыми данными в 2016 году.

Можем ли мы создать еще больше элементов?

С 30-х годов XX века ученые занимаются тем, что разбивают частицы материи, чтобы искусственно получать атомы новых элементов. Мы знаем 24 синтетических элемента в периодической таблице, включая пока еще не названный элемент 118 (унуноктий). С недавним синтезом элемента 117 и официальным признанием четырех элементов, недавно обнаруженных российскими, американскими и японскими учеными, остававшиеся ячейки в таблице Менделеева заполнены.

Но попытки расширить таблицу дальше продолжаются: есть эксперименты по созданию элемента 120 и более тяжелых, несмотря на предположения, что элемент 122, скорее всего, является ошибкой измерений. Последнее достижение науки — использование нейтронно-избыточного изотопа кальций-48 в качестве «нуклеарной пули», которая направляется на другие тяжелые ядра для создания новых элементов. В дальнейшем ученые могут либо использовать как пулю еще более тяжелый атом, либо более тяжелый атом-мишень. Кроме того, возможно, они усовершенствуют ускорители ядер, что также сыграет немалую роль в решении этой задачи. Хотелось бы надеяться, что, в отличие от большинства синтетических элементов, достаточно быстро распадающихся, группа новых тяжелых элементов сможет находиться на так называемом островке стабильности.

Что такое темная материя?

Темная материя — таинственное вещество, которое, по всей видимости, находится повсюду во Вселенной, и ее в пять раз больше, чем обычной материи, из которой сделаны звезды, планеты и люди. Однако до сих пор мы имели лишь косвенные подтверждения существования темной материи, полученные благодаря астрономическим наблюдениям за гравитационным воздействием чего-то на звезды и галактики. Пока мы не сможем точно измерить темную материю, мы не узнаем, что это такое и как она умещается в Стандартную модель физики элементарных частиц.

Читать дальше.