CERN и параллельные миры: что реально ищут физики и чего не происходит в коллайдере

Разговоры о том, что CERN «открыл портал» или «ищет параллельные миры», регулярно появляются в интернете — особенно после экспериментов на Большом адронном коллайдере. Реальная физика здесь не менее интересна, чем мифы, — но принципиально отличается от них.

Что на самом деле делают в CERN

CERN — Европейская организация по ядерным исследованиям — изучает фундаментальные частицы и силы природы. Большой адронный коллайдер (БАК) разгоняет протоны и ионы до около-световых скоростей и сталкивает их. В точках столкновения возникают на краткий миг условия, близкие к тем, что были вскоре после Большого взрыва. Детекторы фиксируют частицы и излучение от этих столкновений.

Главное достижение БАК — открытие бозона Хиггса в 2012 году, завершившее экспериментальную проверку Стандартной модели физики частиц. Сейчас коллайдер ищет физику за пределами этой модели.

Что такое дополнительные измерения в физике

Ряд теоретических моделей — например, Модель Ранделл-Сандрама и теория суперструн — предсказывает существование дополнительных пространственных измерений в дополнение к трём привычным. Согласно этим моделям, дополнительные измерения «свёрнуты» в масштабах, значительно меньших размера атома и потому невидимы в повседневном мире.

Как их искать? CERN описывает несколько методов. Если дополнительные измерения существуют, часть гравитационного взаимодействия «утекает» в них — этим объясняется чрезвычайная слабость гравитации по сравнению с другими силами. Частица-переносчик гравитации, гравитон, могла бы «ускользать» в эти измерения, оставляя в детекторе сигнал в виде «пропавшей» энергии — несимметричный импульс после столкновения. Также предсказываются более тяжёлые копии известных частиц (состояния Калуцы-Клейна).

Микроскопические чёрные дыры: реальность теории

Некоторые модели дополнительных измерений предсказывают, что БАК может создавать микроскопические чёрные дыры. Это не те чёрные дыры, которые «поглощают» вещество. По теории, они мгновенно испарялись бы через излучение Хокинга за время порядка 10⁻²⁷ секунды, оставляя характерную картину распада в детекторе.

Это именно поиск косвенных признаков — не «открытие портала». Таких чёрных дыр обнаружено не было. Это само по себе ценный результат, ограничивающий параметры теорий дополнительных измерений.

«Параллельные миры» в физическом смысле

Термин «параллельные миры» в физике многозначен. В контексте дополнительных измерений речь идёт не о параллельных вселенных, населённых альтернативными копиями людей, а о геометрических объектах — «бранах» (мембранах) в многомерном пространстве. Наш наблюдаемый мир может быть такой браной. Другие браны гипотетически существуют в тех же дополнительных измерениях.

Это математические объекты теоретической физики, а не «соседние вселенные» в смысле фантастики. Никакого способа «перейти» в такую брану не существует даже в теории.

Опасен ли коллайдер

CERN опубликовал подробный анализ безопасности — факты и мифы о БАК (home.cern/resources/faqs/facts-and-fiction-about-lhc). Вывод: коллайдер безопасен. Природа ежедневно производит столкновения частиц в миллион раз более энергичные, чем БАК, — это космические лучи, бомбардирующие атмосферу Земли и другие небесные тела. Если бы столкновения такой энергии были опасны, Земля была бы уничтожена давным-давно.

Микроскопические чёрные дыры, если бы и образовывались, испарялись бы мгновенно. Никакого портала, позволяющего «открыть» вход в другое измерение, БАК не создаёт.

Почему тема остаётся актуальной

Поиск новой физики в CERN — реальный и захватывающий научный проект. Вопрос о природе тёмной материи, о причинах слабости гравитации, о существовании суперсимметрии — это открытые задачи, которые определят физику следующих десятилетий. Эти вопросы значительно интереснее любых мифов о порталах.

Пока ни одной частицы, характерной для дополнительных измерений или суперсимметрии, обнаружено не было. Отсутствие открытия само по себе ценно: оно сужает диапазон параметров теорий, которые должны быть пересмотрены или уточнены.

Что происходит в CERN сейчас

После длительного технического перерыва (Long Shutdown 3) БАК готовится к новому циклу работы с ещё большей энергией столкновений. Эксперименты ATLAS, CMS, ALICE и LHCb продолжают анализировать накопленные данные и планируют новые поиски.

Среди активных направлений: поиск тёмной материи по сигнатуре пропавшей энергии, изучение свойств топ-кварка и бозона Хиггса с высокой точностью, поиск новых резонансов. Ни одного из предсказанных суперсимметрией или теориями дополнительных измерений сигналов зафиксировано не было — что само по себе является важным научным результатом, сужающим теоретическое пространство.

Читайте также: Математическое доказательство существования Бога: Гёдель и философский спор

Физика на БАК не требует мифов о порталах, чтобы быть захватывающей.