Столкновения протонов проверяют основы вещества экспресс

Оригинал: "Recent electroweak measurements from the CMS experiment"
· Cristina-Andreea Alexe
arXiv:2603.12961 · 2026-03-13 · CC BY 4.0 · 1 мин
Частицы сталкивают на огромной скорости, чтобы измерить силы, связывающие материю.

📄 Показана версия «Просто» — «Популярно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить.

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.

Точность измерений на CMS достигла уровня лучших электрон-позитронных коллайдеров прошлого века, а по некоторым параметрам превзошла их.

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.

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.

Учёные
Emmy NoetherAlbert EinsteinHans BetheLise MeitnerMargaret BurbidgeSatyendra Nath Bose
Понятия
детектор CMS коллаборация CMS магнитный момент мюона z-бозон BESIII масса электрона фермилаб мезон каон масса протона энергия столкновения постоянная Фарадея редкий распад мезона электрон-ионный коллайдер тау-лептон столкновение протонов мюон очарованный кварк эксперимент ATLAS детектор ALICE