В подземном кольце длиной 27 километров протоны разгоняют почти до скорости света и сталкивают лоб в лоб. В точке удара на мгновение возникают условия, какие были в первую триллионную долю секунды после рождения Вселенной. Детектор CMS — многоэтажная машина из кремния, свинца и сверхпроводящих магнитов — ловит обломки этих столкновений.
Среди обломков ищут следы W- и Z-бозонов — частиц, которые переносят слабое взаимодействие, заставляющее Солнце светить и некоторые ядра распадаться. Их измеряют с точностью до долей процента: как часто рождаются, под какими углами разлетаются, насколько быстро распадаются. Такая точность позволяет заметить малейшее расхождение с теорией, если оно есть.
Самый чувствительный тест — угол смешивания электрослабых сил. Он показывает, как переплетены электричество и слабое взаимодействие. Отклонение на тысячную долю радиана означало бы новую физику: неизвестные частицы или дополнительные измерения. Пока всё сходится с предсказаниями, но точность такова, что даже слабый сигнал был бы замечен.
Столкновения протонов — грубый инструмент по сравнению с чистыми пучками электронов, но они дают огромную статистику. Миллиарды событий позволяют усреднить случайные флуктуации и вытащить сигнал, который иначе утонул бы в шуме. Так коллайдер превращается в микроскоп для самых фундаментальных законов природы.
как её написали авторы, на английском arXiv:2603.12961
Recent measurements of electroweak phenomena from the Compact Muon Solenoid (CMS) experiment at the Large Hadron Collider are summarized. The standard model of particle physics was tested through highly precise determinations of its key electroweak parameters and through measurements of electroweak processes in proton-proton collisions at unprecedented center-of-mass energies of up to $$13.6 \, \mathrm{TeV}$$. The performance of the CMS experiment establishes its key role in the study of electroweak physics, with many measurements performed either for the first time or with the best precision at a proton-proton collider, in some cases reaching or even surpassing the precision of legacy results from lepton colliders. Recent electroweak results from the CMS experiment include: measurements of the W and Z bosons production cross sections; high-precision measurements of the forward-backward asymmetry in Drell-Yan production and of the effective leptonic electroweak mixing angle; measurements of tau lepton properties and of multiboson production and vector boson scattering rates.
Энергия столкновения протонов на Большом адронном коллайдере в 13,6 ТэВ эквивалентна энергии летящего комара, но сжата в объём в миллион миллиардов раз меньше песчинки.
В сериале «Тёмная материя» коллайдер используется для поиска частиц, объясняющих скрытую массу Вселенной — как и реальные эксперименты на CMS.