7 важнейших загадок физики элементарых частиц

За девять дней ожесточенных дискуссий, около 700 физиков области элементарных частиц из сотни университетов и лабораторий подвели итоги последним девяти месяцам работы и определили, какие тайны материи, энергии, пространства и времени будут рассматривать в ближайшие двадцать лет.

За последние два года физики добились весьма значительных успехов в понимании фундаментальных законов Вселенной. 4 июля 2012 года мир отпраздновал открытие бозона Хиггса на Большом адронном коллайдере в Женеве, Швейцарии. Открытие, ставшее возможным благодаря таланту полутора тысяч выдающихся мировых ученых, правильной технологии и руководству, поставило точку в многолетней за неуловимой частицей. Физики, работающие на других объектах, добились прогресса в разоблачении некоторых странных свойств частицы под названием нейтрино.

Но несмотря на эти успехи, у природы пока остаются тайны, которые мы не в состоянии раскрыть. Например, большинство свойств нейтрино. Темная материя и темная энергия, составляющие 95% вселенной, также покрыты завесой тайны.

Ученые обсуждали эти и другие вопросы с 28 июля по 6 августа в Университете Миннесоты на Snowmass Community Summer Study 2013 года. Им нужно было подвести итоги последней работы и выявить самые интересные вопросы и задачи, стоящие перед физикой элементарных частиц. Окончательный доклад будет опубликован уже этой осенью.

Самые важные вопросы таковы:

1. Частица Хиггса отличается от любой другой частицы, ранее найденной. Почему?

2. Нейтрино — очень легкие неуловимые частицы, которые меняют свою суть по мере путешествия. Как они вписываются в наше понимание природы?

3. Известные частицы составляют 1/6 от материи вселенной. Остальное мы называем темной материей. Но что это? Можем ли мы зафиксировать ее частицы в лаборатории? Существуют ли другие не раскрытые частицы в природе?

4. Есть четыре основных силы природы. Являются ли они проявлением одной силы? Существует ли еще непонятные пока силы?

5. Как насчет скрытых измерений пространства и времени?

6. Материя и антиматерия появились в результате Большого Взрыва, но наш современный мир состоит только из материи. Почему?

7. Почему расширение вселенной ускоряется?

Конференция определила вопросы, которые будут рассматриваться на протяжении десятков лет. Решение, принятое уже сегодня, серьезно повлияет на выбор молодых ученых — в какой сфере они будут работать.