Пока учёные не обнаружили тёмную материю, на её счёт существует множество гипотез. Это неуловимое вещество может находиться в широком диапазоне энергий, а значит, и масс. Поэтому искать его можно где угодно. Например, в данных Большого адронного коллайдера. Это как искать ключи ночью под фонарным столбом, а не там, где они потерялись. По крайней мере, там светло и комфортно. Структурированные базы данных коллайдера — что может быть удобнее?

Обзор беззеркальной камеры Sony Alpha 7 V: эволюция с человеческим лицом

Лучший процессор под DDR4 в 2026 году: AM4 против LGA 1700

Сравнительный тест камер флагманских смартфонов (2026): итоги

Топ-10 смартфонов до 10 тысяч рублей (2026 год)

Снято в Голливуде? Почему Стэнли Кубрик физически не смог бы подделать лунную походку

Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews

Предпосылкой для поиска тёмной материи в данных экспериментов БАК стали загадочные сбои в его работе. Учёные называют такие события UFO, но они никак не связаны с НЛО — традиционной расшифровкой этой аббревиатуры. Речь идёт о неопознанных падающих объектах — время от времени в вакуумной трубе коллайдера появляются микроскопические пылинки, как будто кто-то встряхивает БАК и вытряхивает из него пыль, слетающую с его стенок, а ведь для этого нужна энергия и сравнительно большая. Просто так ей взяться неоткуда.

За эту аномалию ухватились двое учёных — физики Сюнюй Лян (Xunyu Liang) и Ариэль Житницкий (Ariel Zhitnitsky) из Университета Британской Колумбии. Они предположили, что часть загадочных сбоев в работе Большого адронного коллайдера может быть косвенно связана с тёмной материей. Появление пылинок в трубе коллайдера вызывало разрушение протонного пучка, что фиксировали штатные датчики БАК. Вся эта информация есть в архивах БАК и может быть тщательно изучена.

Сначала учёные предположили, что пылинки могут быть небольшими сгустками аксионной кварковой материи (AQN, axion quark nuggets). Это гипотетическое вещество, возникшее в эпоху сразу после Большого взрыва. Однако размеры пылинок — единицы микрон — не соответствовали описанию AQN. Масса сгустков этого вещества, согласно оценкам, в среднем составляет около 100 г и может достигать 1 кг.

Тогда учёные рассчитали, что встряхивать пыль со стенок БАК могут килограммовые сгустки AQN, если они пролетают сквозь Землю на расстоянии не более 100 км от кольца коллайдера. Это могло бы породить подземную акустическую волну, энергии которой как раз хватило бы для сбивания пыли со стенок ускорителя.

Главным признаком такого события должна стать не одиночная потеря пучка, а серия из трёх или более таких событий на разных участках 27-км кольца. Ударная волна, распространяющаяся в породе со скоростью около 4 км/с, должна последовательно встряхнуть оборудование, поэтому связанные сигналы появились бы с интервалами примерно от 6 мс до 2 с. Такие сигналы способны зарегистрировать около 4000 установленных вдоль коллайдера мониторов потерь пучка, а результат можно дополнительно сопоставить с данными сейсмической сети ЦЕРН, распределённых акустических датчиков и инфразвуковых станций.

Авторы оценивают, что AQN могли бы вызывать от 1 до 10 % наблюдаемых UFO, а за 360 часов работы серия из трёх связанных событий создала бы сигнал, в пять раз превышающий уровень шума во всём рассматриваемом диапазоне масс. Однако это пока лишь теоретический прогноз: его подтверждение потребует повторного анализа архивных данных и обнаружения пространственно-временной корреляции, которую нельзя объяснить обычной пылью или механическими помехами. Работа не включает такой анализ и рекомендует заняться им заинтересованным научным коллективам.

Европейской организации ядерных исследований (CERN) объявила об остановке Большого адронного коллайдера (БАК) на долгих четыре года. К 2030 году БАК претерпит третью и самую крупную модернизацию в своей истории. О масштабе изменений говорит даже то, что обновлённый коллайдер получит новое имя — БАК высокой светимости (High-Luminosity LHC). Это позволит собирать больше данных по столкновениям и расширит науку об истинном строении нашего мира.

Топ-10 смартфонов до 10 тысяч рублей (2026 год)

Обзор беззеркальной камеры Sony Alpha 7 V: эволюция с человеческим лицом

Снято в Голливуде? Почему Стэнли Кубрик физически не смог бы подделать лунную походку

Лучший процессор под DDR4 в 2026 году: AM4 против LGA 1700

Сравнительный тест камер флагманских смартфонов (2026): итоги

Источник изображения: CERN

29 июня 2026 года после финального физического сеанса БАК был остановлен и переведён в режим Long Shutdown 3 — длительной технической паузы для обслуживания, модернизации и подготовки к работе в конфигурации с повышенной светимостью. Это будет крупнейшее преобразование ускорительного комплекса со времени строительства самого БАК: коллайдер, ускорительные секции и основные датчики и приборы для проведения экспериментов должны быть отчасти или даже полностью разобраны и перестроены под новый режим с резко повышенной светимостью.

За более чем 15 лет научной работы БАК стал одной из самых результативных научных установок в физике высоких энергий. Первые пучки прошли по кольцу в сентябре 2008 года, первые протонные столкновения были получены в 2009 году, а 4 июля 2012 года коллаборации ATLAS и CMS объявили об открытии бозона Хиггса — частицы, поле которой, как считается, отвечает за массу материи в нашей Вселенной.

По данным ЦЕРН, за три завершённых периода работы установка только для ATLAS и CMS дала около 54 млн млрд протонных столкновений, а также примерно 300 млрд столкновений тяжёлых ионов. Результаты БАК уже легли в основу около 4500 рецензируемых публикаций и включают открытие более 85 адронов.

Наиболее крупной операцией по модернизации БАК станет демонтаж и замена примерно 1,2 км магнитов и других компонентов в 27-километровом кольце коллайдера. Эти участки должны получить новое оборудование, включая элементы криогенной инфраструктуры, новые системы фокусировки пучков и узлы, связанные с повышением светимости — это датчики и их компоненты. Также в строй будут введены новые тоннели и новые эксперименты — длительная остановка коллайдера даст для этого достаточно времени.

После модернизации БАК высокой светимости должен возобновить научную работу в 2030 году с примерно в 10 раз увеличенной светимостью по сравнению с исходным проектным уровнем. Это означает, что событий по столкновениям, а значит «сырых» данных, станет в 10 раз больше.

Нелишне напомнить, что за 15 лет наблюдений БАК собрал один эксабайт (1 млн терабайт) экспериментальных данных. После модернизации и работы обновлённой установки к середине 30-х годов этих данных станет на порядок больше. Помимо постоянного дефицита накопителей, это обещает уточнить свойства бозона Хиггса (главного виновника реализации проекта БАК) и узнать много нового о фундаментальном строении Вселенной.

Большой адронный коллайдер (БАК) на границе Швейцарии и Франции даёт возможность глубже всего в мире заглянуть внутрь материи. Энергия БАК позволяет сталкивать частицы друг с другом, разбивая их на более мелкие составляющие, из которых состоят атомы и их ядра. В какой-то мере это позволяет воспроизвести условия вскоре после Большого взрыва, но уже на этапе существования протонов, которые сталкивают на БАК. Новый эксперимент позволил заглянуть ещё глубже.

Снято в Голливуде? Почему Стэнли Кубрик физически не смог бы подделать лунную походку

Сравнительный тест камер флагманских смартфонов (2026): итоги

Топ-10 смартфонов до 10 тысяч рублей (2026 год)

Лучший процессор под DDR4 в 2026 году: AM4 против LGA 1700

Обзор беззеркальной камеры Sony Alpha 7 V: эволюция с человеческим лицом

Детектор ALICE. Источник изображения: ЦЕРН

Через ничтожные доли секунды после Большого взрыва в нашей Вселенной возникла кварк-глюонная плазма, которая в виде «супа» из субатомных частиц и их взаимодействий находилась в таком состоянии 10–20 мкс, после чего остыла и начала образовывать те же протоны и обычную материю. Энергии БАК недостаточно для создания полноценной кварк-глюонной плазмы, но её зачатки он позволяет создавать, особенно после повышения яркости (очередной модернизации). Однако для этого нужно сталкивать не протоны, а атомы вещества — в них есть из чего «сварить кварковый суп».

В качестве отступления отметим, что прорыв в воспроизведении кварк-глюонной плазмы случится, скорее всего, на новейшем российском коллайдере NICA, приступившем к экспериментам в 2025 году. Этот коллайдер сталкивает ионы — заряженные атомы, поскольку специально создан для изучения данного состояния вещества и воспроизведения первых мгновений после Большого взрыва.

В экспериментах на БАК учёные дошли до столкновений протонов с атомами свинца и, наконец, для детектора ALICE провели эксперимент по столкновению атомов железа. Первые признаки возникновения кварк-глюонной плазмы были выявлены ещё в экспериментах по столкновению протонов с атомами свинца, хотя энергии этих столкновений были откровенно малы для получения полноценного набора данных.

Ключевым открытием при постановке эксперимента по столкновению атомов железа стало наблюдение анизотропного потока — направленного (предпочтительного) вылета частиц из зоны столкновения. Учёные установили, что барионы (частицы из трёх кварков) демонстрируют более сильный поток, чем мезоны (частицы из двух кварков). Исследователи объяснили этот феномен большей текучестью «супа» в случае частиц, состоящих из трёх кварков, — их там банально больше.

Наконец, эксперимент показал, что кварк-глюонная плазма способна возникать при столкновениях с меньшей энергией, что ранее было под вопросом. Возможно, это не создаст полноценную картину того, что было сразу после Большого взрыва в сходных условиях среды, но однозначно позволит выявить закономерности и лучше представить, что произошло через миг после того, как родилась наша Вселенная.

Коллаборация LHCb на Большом адронном коллайдере в CERN объявила об обнаружении новой субатомной частицы — тяжёлого бариона, состоящего из двух очарованных кварков (c-кварков) и одного нижнего кварка (d-кварка). Эта частица по структуре аналогична протону — одной из самых распространённых частиц во Вселенной, но примерно в четыре раза тяжелее него благодаря замене лёгких кварков на тяжёлые c-кварки. Это стало первым открытием после модернизации БАК.

Лучший процессор под DDR4 в 2026 году: AM4 против LGA 1700

Топ-10 смартфонов до 10 тысяч рублей (2026 год)

Обзор беззеркальной камеры Sony Alpha 7 V: эволюция с человеческим лицом

Снято в Голливуде? Почему Стэнли Кубрик физически не смог бы подделать лунную походку

Сравнительный тест камер флагманских смартфонов (2026): итоги

Художественное представление новой частицы. Источник изображения: CERN

Очередная модернизация БАК завершилась в 2022 году. Она повысила яркость установки. В 2023 году была завершена модернизация детекторов коллаборации LHCb, которая привела к замене около 90 % оборудования на более чувствительное. В 2017 году уже были намёки на открытие новой частицы, но данных было недостаточно. На обновлённом оборудовании в процессе наблюдений в 2024 году новую частицу удалось обнаружить с невероятной достоверностью 7 «сигма», тогда как для открытия достаточно достичь статистической значимости 5 «сигма».

Отметим, что тяжёлые барионы живут крайне недолго, поэтому их нельзя обнаружить напрямую. Такие частицы рождаются при столкновениях разогнанных протонов друг с другом (если говорить о БАК) и быстро распадаются. Анализ продуктов распада — тоже частиц, но уже известных (их энергий и траекторий), — позволяет вычислить породившие эти каскады короткоживущие частицы. Кстати, это уже 80-я по счёту новая частица, открытая с помощью БАК. Её масса оказалась равна 3619,97 МэВ (мегаэлектронвольта).

Открытие имеет ключевое значение для проверки моделей квантовой хромодинамики (QCD) — теории сильного взаимодействия, описывающей, как кварки связываются в барионы, мезоны и экзотические состояния вроде тетракварков и пентакварков. Барионы с двумя тяжёлыми кварками позволяют изучать сильное взаимодействие в режиме, когда два тяжёлых кварка находятся близко друг к другу, что отличается от условий в обычных протонах и нейтронах. Новые условия — это шанс обнаружить путь к новой физике. Хотя открытие вновь подтвердило верность Стандартной модели элементарных частиц, поиски любых несоответствий продолжаются.

Российские физики с 1 декабря 2024 года лишатся доступа к объектам Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН), среди которых Большой адронный коллайдер (БАК). Сообщение об этому опубликовано в журнале Nature.

Лучший процессор под DDR4 в 2026 году: AM4 против LGA 1700

Снято в Голливуде? Почему Стэнли Кубрик физически не смог бы подделать лунную походку

Топ-10 смартфонов до 10 тысяч рублей (2026 год)

Сравнительный тест камер флагманских смартфонов (2026): итоги

Обзор беззеркальной камеры Sony Alpha 7 V: эволюция с человеческим лицом

Источник изображения: home.cern

Вместе с этим российские учёные должны сдать имеющиеся у них французские и швейцарские виды на жительство. При этом в Немецком синхротронном центре заявили, что отказ от сотрудничества с российскими физиками «оставит дыру». Там также отметили, что легко заменить российских учёных другими не удастся.

Продолжить исследования в ЦЕРНе смогут учёные, которые перешли из российских организаций в иностранные. По данным источника, около 90 россиян с 2022 года сделали такой выбор и еще 20 человек ищут места в зарубежных учреждениях в настоящее время. ЦЕРН также продолжит реализацию около 270 проектов с сотрудниками российского Объединённого института ядерных исследований на коллайдере NICA в подмосковной Дубне.

ЦЕРН объявил о прекращении сотрудничества с российскими учёными в марте этого года. В сообщении говорилось, что с организацией взаимодействуют менее 500 человек, связанных с учреждениями из России. В ЦЕРН также добавили, что ведётся подготовка по передаче задач на коллайдере другим группам специалистов. Вскоре после обострения ситуации на Украине в 2022 году ЦЕРН приостановил статус наблюдателя для России. Позднее организация не стала продлевать соглашения о сотрудничестве с Россией и Республикой Беларусь после истечения их сроков в 2024 году.

Топ-кварки или t-кварки, были обнаружены всего 30 лет назад. Они чрезвычайно массивны по сравнению с остальными элементарными частицами Стандартной модели. Это делает их уникальными и загадочными, открывая перспективы для новых открытий в области физики — неизвестных взаимодействий или частиц. Раскрывая секреты топ-кварков, учёные впервые смогли квантово запутать их пары, что произошло на Большом адронном коллайдере без экстремального охлаждения среды.

Топ-10 смартфонов до 10 тысяч рублей (2026 год)

Снято в Голливуде? Почему Стэнли Кубрик физически не смог бы подделать лунную походку

Обзор беззеркальной камеры Sony Alpha 7 V: эволюция с человеческим лицом

Сравнительный тест камер флагманских смартфонов (2026): итоги

Лучший процессор под DDR4 в 2026 году: AM4 против LGA 1700

Художественное представление пары запутанных топ-кварков. Источник изображения: CERN

До сих пор исследователи создавали квантовую запутанность лёгких частиц в условиях низких энергий. Обычно это были фотоны. Квантовая запутанность означает, что мы можем узнать некоторые квантовые свойства одной частицы (например, фотона) по детектируемым свойствам другой частицы из запутанной пары, даже если первая находится на краю Вселенной. При этом никакой передачи информации или энергии не происходит. Нам просто становятся известны определённые квантовые характеристики фотона из запутанной пары.

Топ-кварки — это частицы совершенно другого масштаба по массе и энергии. Они были открыты последними из шести типов кварков. Масса топ-кварка в 184 раза превышает массу протона и, например, значительно больше массы атома вольфрама. Запутать пару топ-кварков — значит выйти на энергетический уровень выше 10 ТэВ (тераэлектронвольт). В случае фотонов или других лёгких частиц (фотоны не имеют массы) для предотвращения разрушения квантовых состояний и запутанности экспериментальные системы охлаждаются до абсолютного нуля, чтобы минимизировать все внутренние колебания. Это известная проблема квантовых вычислений, которые страдают от короткого времени когерентности.

Для запутывания пар топ-кварков этого не потребовалось. Авторы исследования из коллаборации ATLAS создали необходимые для этого условия в процессе эксперимента на коллайдере БАК. Статья о работе вышла в журнале Nature. Похожую работу независимо также проделали учёные из коллаборации CMS, но их работа пока есть лишь на сайте препринтов arXiv.orgc.

Топ-кварки, благодаря своим свойствам, оказались удобным объектом для изучения запутанности с использованием относительно простых средств, по сравнению с другими случаями, и при этом на совершенно новом уровне энергий. Хотя стоит признать, что Большой адронный коллайдер трудно назвать «подручным инструментом», это вряд ли позволит в ближайшее время перевести эксперименты с топ-кварками в практическую плоскость квантовых вычислений или криптографии. Тем не менее, изучение квантовой запутанности на столь высокой энергетической ступени — это не просто шаг вперёд, это прорыв!

Физики коллаборации FASER впервые смогли получить нейтрино высоких энергий в земной лаборатории. Рукотворные нейтрино были произведены на Большом адронном коллайдере (БАК). Характеристики этих частиц полностью соответствовали Стандартной модели. Учёным впервые удалось буквально пощупать эти неуловимые частицы, что поможет проверять теории в фундаментальной физике и расширять её границы.

Топ-10 смартфонов до 10 тысяч рублей (2026 год)

Лучший процессор под DDR4 в 2026 году: AM4 против LGA 1700

Сравнительный тест камер флагманских смартфонов (2026): итоги

Обзор беззеркальной камеры Sony Alpha 7 V: эволюция с человеческим лицом

Снято в Голливуде? Почему Стэнли Кубрик физически не смог бы подделать лунную походку

Трек нейтрино на фотоэмульсионной плёнке. Источник изображений: FASER

Нейтрино низких энергий регистрируются достаточно давно, например, это могут быть солнечные нейтрино. Также учёные научились регистрировать нейтрино сверхвысоких энергий, приходящие из глубин космоса. Для этого глубоко под землёй или в толще льдов (например, в Антарктике и на Байкале) размещаются детекторы, которые способны уловить эти частицы со сверхвысокой энергией. Полученные результаты соответствуют теории и служат доказательством правоты учёных.

Нейтрино высоких энергий регистрируются крайне редко и никогда не были получены на Земле искусственным путём. Речь идёт о диапазоне энергий от 200–300 ГэВ (гигаэлектронвольт) до 10 ТэВ. Впервые заявка о проникновении учёными в данный диапазон энергий была сделана в марте 2023 года. Что отдельно приятно, за анализ значительной части экспериментов и его теоретическое обоснование надо благодарить российский Объединённый институт ядерных исследований (ОИЯИ). Не исключено, что в подготовке новой работы, опубликованной в прошлом месяце в журнале Physical Review Letters, также принимали участие российские физики.

Схема установки с детектором

Исследователи изучили часть объёма детектора FASER𝜈 в эквиваленте около 129 кг (общий вес детектора достигает 1,1 т — его датчики состоят из чередующихся пластинок вольфрама и фотоэмульсии). Учёным удалось выявить четырёх кандидатов в события от взаимодействий электронных нейтрино и восемь кандидатов события от взаимодействий мюонных нейтрино — все с достоверностью выше 5 «сигма», что эквивалентно открытию. Все кандидаты в рукотворные нейтрино были в малоизученном на практике диапазоне энергий от 520 до 1760 ГэВ. Измеренные характеристики частиц полностью соответствуют Стандартной модели, что стало очередным доказательством, что земная наука немного разбирается в том, как устроен наш мир.