Къде се намира Големият адронен колайдер?
През 2008 г. CERN (Европейският съвет за ядрени изследвания) завърши изграждането на супермощен ускорител на частици, наречен Големият адронен колайдер. На английски: LHC – Large Hadron Collider. CERN е международна междуправителствена научна организация, основана през 1955 г. Всъщност това е най-голямата лаборатория в света в областта на високите енергии, физиката на частиците и слънчева енергия. В организацията членуват около 20 държави.
Защо е необходим Големият адронен колайдер?
В околностите на Женева е създаден пръстен от свръхпроводящи магнити за ускоряване на протони в 27-километров (26 659 м) кръгъл бетонен тунел. Очаква се ускорителят не само да помогне да се проникне в тайните на микроструктурата на материята, но и да даде възможност за напредък в търсенето на отговор на въпроса за новите източници на енергия в дълбините на материята.
За целта, едновременно с изграждането на самия ускорител (струващ над $2 милиарда), бяха създадени четири детектора на частици. От тях две са големи универсални (CMS и ATLAS) и две са по-специализирани. Общата цена на детекторите също наближава 2 милиарда долара. Над 150 института от 50 страни, включително Русия и Беларус, взеха участие във всеки от големите проекти CMS и ATLAS.
Ловът за неуловимия Хигс бозон
Как работи ускорителят на адронния колайдер? Колайдерът е най-големият протонен ускорител, работещ на сблъскващи се лъчи. В резултат на ускорението всеки от лъчите ще има енергия в лабораторната система от 7 тераелектронволта (TeV), тоест 7x1012 електронволта. При сблъсък на протони се образуват много нови частици, които ще бъдат записани от детектори. След анализ на вторичните частици, получените данни ще помогнат да се отговори на фундаментални въпроси, които вълнуват учените, занимаващи се с физика на микросвета и астрофизика. Сред основните въпроси е експерименталното откриване на Хигс бозона.
Сега „известният“ бозон на Хигс е хипотетична частица, която е един от основните компоненти на така наречения стандартен, класически модел. елементарни частици. Наречен на британския теоретик Питър Хигс, който предрича съществуването му през 1964 г. Смята се, че бозоните на Хигс, като кванти на полето на Хигс, имат отношение към фундаменталните въпроси на физиката. По-специално, към концепцията за произхода на масите на елементарните частици.
На 2-4 юли 2012 г. поредица от експерименти в колайдера разкриха определена частица, която може да бъде свързана с бозона на Хигс. Освен това данните бяха потвърдени при измерване както от системата ATLAS, така и от системата CMS. Все още има дебат дали прословутия бозон на Хигс наистина е открит или това е друга частица. Факт е, че откритият бозон е най-тежкият откриван някога. За решаването на фундаменталния въпрос бяха поканени водещи физици в света: Джералд Гуралник, Карл Хаген, Франсоа Енглерт и самият Питър Хигс, който теоретично обоснова съществуването на бозон, наречен в негова чест през 1964 г. След като анализират масива от данни, участниците в проучването са склонни да вярват, че Хигс бозонът наистина е открит.
Много физици се надяваха, че изследването на Хигс бозона ще разкрие „аномалии“, които ще доведат до говорене за т.нар. Нова физика". Но до края на 2014 г. почти целият набор от данни, натрупан през предходните три години в резултат на експерименти в LHC, беше обработен и не бяха идентифицирани интригуващи отклонения (с изключение на изолирани случаи). Всъщност се оказа, че двуфотонното разпадане на прословутия бозон на Хигс се оказва, според изследователите, „твърде стандартно“. Планираните за пролетта на 2015 г. експерименти обаче могат да изненадат научния свят с нови открития.
Не само бозон
Търсенето на бозона на Хигс не е самоцел на гигантски проект. За учените също е важно да търсят нови видове частици, които позволяват да се прецени единното взаимодействие на природата на ранния етап от съществуването на Вселената. Сега учените разграничават четири основни взаимодействия на природата: силно, електромагнитно, слабо и гравитационно. Теорията предполага, че в ранните етапи на Вселената може да е имало една единствена сила. Ако бъдат открити нови частици, тази версия ще бъде потвърдена.
Физиците също са загрижени за мистериозния произход на масата на частиците. Защо частиците изобщо имат маса? И защо те имат такива маси, а не други? Между другото, тук винаги имаме предвид формулата д=mc². Всеки материален обект има енергия. Въпросът е как да го освободим. Как да създадем технологии, които биха позволили да се освободи от веществото с максимална ефективност? Това е основният енергиен проблем днес.
С други думи, проектът Large Hadron Collider ще помогне на учените да намерят отговори на фундаментални въпроси и да разширят знанията за микрокосмоса и по този начин за произхода и развитието на Вселената.
Принос на беларуски и руски учени и инженери за създаването на LHC
По време на строителната фаза европейските партньори от CERN се обърнаха към група беларуски учени със сериозен опит в тази област, за да участват в създаването на детектори за LHC от самото начало на проекта. На свой ред беларуските учени поканиха за сътрудничество колеги от Обединения институт за ядрени изследвания от наукограда Дубна и други руски институти. Специалистите като единен екип започнаха работа по така наречения CMS детектор - „Compact Muon Solenoid“. Състои се от много сложни подсистеми, всяка от които е проектирана да изпълнява специфични задачи, и заедно те осигуряват идентификацията и точното измерване на енергиите и ъглите на отклонение на всички частици, произведени по време на протонни сблъсъци в LHC.
Беларуско-руски специалисти също са участвали в създаването на детектора ATLAS. Това е инсталация с височина 20 m, способна да измерва траекториите на частиците с висока точност: до 0,01 mm. Чувствителните сензори в детектора съдържат около 10 милиарда транзистора. Приоритетната цел на експеримента ATLAS е откриването на Хигс бозона и изследването на неговите свойства.
Без преувеличение, нашите учени имат значителен принос за създаването на детекторите CMS и ATLAS. Някои важни компоненти са произведени в Минския машиностроителен завод на името на. октомврийска революция(МЗОР). По-специално, крайни адронни калориметри за експеримента CMS. В допълнение, заводът произвежда изключително сложни елементи от магнитната система на детектора ATLAS. Това са големи предмети, които изискват собственост. специални технологииметалообработка и свръхпрецизна обработка. Според техниците от ЦЕРН поръчките са изпълнени блестящо.
Не може да се подценява и „приносът на хората към историята“. Например, инженерът кандидат на техническите науки Роман Стефанович отговаря за свръхпрецизната механика в проекта CMS. Дори на шега казват, че без него CMS нямаше да бъде изграден. Но сериозно, можем да кажем съвсем категорично: без него нямаше да бъдат спазени сроковете за монтаж и въвеждане в експлоатация с необходимото качество. Друг наш електронен инженер, Владимир Чеховски, след като премина доста труден конкурс, днес отстранява грешки в електрониката на детектора CMS и неговите мюонни камери.
Нашите учени участват както в пускането на детектори, така и в лабораторната част, в тяхната експлоатация, поддръжка и обновяване. Учените от Дубна и техните беларуски колеги напълно заемат местата си в международната физическа общност CERN, която работи за получаване на нова информация за дълбоките свойства и структура на материята.
Големият адронен колайдер (LHC) е ускорител на заредени частици, който ще помогне на физиците да научат много повече за свойствата на материята, отколкото е било известно досега. Ускорителите се използват за получаване на високоенергийни заредени елементарни частици. Работата на почти всеки ускорител се основава на взаимодействието на заредени частици с електрически и магнитни полета. Електрическото поле директно извършва работа върху частицата, тоест увеличава нейната енергия, а магнитното поле, създавайки силата на Лоренц, само отклонява частицата, без да променя енергията й, и задава орбитата, по която се движат частиците.
Колайдерът (на английски collide - „да се сблъсква“) е ускорител, използващ сблъскващи се лъчи, предназначен да изучава продуктите от техните сблъсъци. Позволява ви да придадете висока кинетична енергия на елементарни частици материя, да ги насочите една към друга, за да предизвикате сблъсък.
Защо "голям адрон"
Всъщност колайдерът се нарича голям заради размера му. Дължината на главния ускорителен пръстен е 26 659 m; адронен - поради факта, че ускорява адрони, тоест тежки частици, състоящи се от кварки.
LHC е построен в изследователския център на Европейския съвет за ядрени изследвания (CERN), на границата на Швейцария и Франция, близо до Женева. Днес LHC е най-голямото експериментално съоръжение в света. Главата на това мащабен проекте британският физик Лин Еванс, а повече от 10 хиляди учени и инженери от повече от 100 страни взеха и продължават да участват в строителството и изследванията.
Кратка екскурзия в историята
В края на 60-те години на миналия век физиците разработиха така наречения Стандартен модел. Той съчетава три от четирите фундаментални взаимодействия – силно, слабо и електромагнитно. Гравитационното взаимодействие все още се описва от гледна точка на общата теория на относителността. Тоест днес фундаменталните взаимодействия се описват от две общоприети теории: обща теорияотносителността и стандартния модел.
Смята се, че стандартният модел трябва да бъде част от някаква по-дълбока теория за структурата на микросвета, частта, която се вижда при експерименти в колайдери при енергии под около 1 TeV (тераелектронволт). Основната цел на Големия адронен колайдер е да получи поне първите намеци за това какво представлява тази по-дълбока теория.
Основните цели на колайдера също включват откриването и потвърждаването на Хигс бозона. Това откритие би потвърдило Стандартния модел за появата на елементарен атомни частиции стандартна материя. Когато колайдерът работи на пълна мощност, целостта на Стандартния модел ще бъде разрушена. Елементарни частици, чиито свойства разбираме само частично, няма да могат да запазят своята структурна цялост. Стандартният модел има горна енергийна граница от 1 TeV, над която частицата се разпада. При енергия от 7 TeV могат да се създадат частици с маси десет пъти по-големи от познатите в момента.
Спецификации
Очаква се в ускорителя да се сблъскат протони с обща енергия 14 TeV (т.е. 14 тераелектронволта или 14·1012 електронволта) в системата на центъра на масата на падащите частици, както и оловни ядра с енергия от 5 GeV (5·109 електронволта) за всяка двойка сблъскващи се нуклони.
Светимостта на LHC през първите седмици от работата му беше не повече от 1029 частици/cm²·s, но продължава постоянно да се увеличава. Целта е да се постигне номинална светимост от 1,7 × 1034 частици/cm² s, което е от същия порядък като яркостта на BaBar (SLAC, САЩ) и Belle (KEK, Япония).
Ускорителят се намира в същия тунел, който преди е заемал Големия електронно-позитронен колайдер, под земята във Франция и Швейцария. Дълбочината на тунела е от 50 до 175 метра, а пръстенът на тунела е наклонен с приблизително 1,4% спрямо повърхността на земята. За задържане, коригиране и фокусиране на протонни лъчи се използват 1624 свръхпроводящи магнита, чиято обща дължина надхвърля 22 км. Магнитите работят при температура от 1,9 K (−271 °C), което е малко под температурата, при която хелият става свръхфлуиден.
БАК детектори
LHC има 4 основни и 3 спомагателни детектора:
- ALICE (Експеримент с голям йонен колайдер)
- АТЛАС (тороидален LHC апарат)
- CMS (компактен мюонен соленоид)
- LHCb (Експеримент за красота на Големия адронен колайдер)
- TOTEM (Измерване на общо еластично и дифракционно напречно сечение)
- LHCf (Големият адронен колайдер напред)
- MoEDAL (Монополен и екзотичен детектор в LHC).
Първият от тях е конфигуриран да изучава сблъсъци на тежки йони. Температурата и енергийната плътност на образуваната в този случай ядрена материя са достатъчни за раждането на глюонна плазма. Вътрешната система за проследяване (ITS) в ALICE се състои от шест цилиндрични слоя силиконови сензори, които обграждат точката на удара и измерват свойствата и точните позиции на появяващите се частици. По този начин могат лесно да бъдат открити частици, съдържащи тежък кварк.
Вторият е предназначен за изследване на сблъсъци между протони. ATLAS е с дължина 44 метра, диаметър 25 метра и тегло приблизително 7000 тона. В центъра на тунела се сблъскват снопове от протони, което го прави най-големият и сложен сензор от този вид, създаван някога. Сензорът записва всичко, което се случва по време и след сблъсъка на протони. Целта на проекта е да открие частици, които преди това не са били регистрирани или открити в нашата Вселена.
CMS е един от двата огромни универсални детектора на частици в LHC. Около 3600 учени от 183 лаборатории и университети в 38 страни подкрепят работата на CMS (На снимката е показано устройството CMS).
Най-вътрешният слой е базиран на силиций тракер. Тракерът е най-големият силициев сензор в света. Той има 205 m2 силиконови сензори (приблизително колкото площта на тенис корт), включващи 76 милиона канала. Тракерът ви позволява да измервате следи от заредени частици в електромагнитно поле.
На второ ниво има електромагнитен калориметър. Адронният калориметър, на следващото ниво, измерва енергията на отделните адрони, произведени във всеки случай.
Следващият слой на Големия адронен колайдер CMS е огромен магнит. Големият соленоиден магнит е дълъг 13 метра и има диаметър 6 метра. Състои се от охладени бобини, изработени от ниобий и титан. Този огромен соленоиден магнит работи с пълна сила, за да увеличи максимално живота на частиците на соленоида.
Петият слой е мюонни детектори и връщащо ярем. CMS е предназначен за научни изследвания различни видовефизика, която може да бъде открита при енергийни сблъсъци на LHC. Някои от тези изследвания са за потвърждаване или подобряване на измерванията на параметрите на Стандартния модел, докато много други са в търсене на нова физика.
Можете да говорите много за Големия адронен колайдер дълго време. Надяваме се, че нашата статия помогна да разберем какво е LHC и защо учените се нуждаят от него.
Някои факти за Големия адронен колайдер, как и защо е създаден, за какво се използва и какви потенциални опасности крие за човечеството.
1. Изграждането на LHC, или Големия адронен колайдер, е замислено през 1984 г. и започва едва през 2001 г. 5 години по-късно, през 2006 г., благодарение на усилията на повече от 10 хиляди инженери и учени от различни страни, изграждането на Големият адронен колайдер беше завършен.
2. LHC е най-голямата експериментална инсталация в света.
3.
Така че защо Големият адронен колайдер?
Наречен е голям поради значителния си размер: дължината на главния пръстен, по който се задвижват частиците, е около 27 км.
Адронен - тъй като инсталацията ускорява адрони (частици, които се състоят от кварки).
Колайдер - поради ускоряване в противоположна посокаснопове от частици, които се сблъскват един с друг в специални точки.
4. За какво е Големият адронен колайдер? LHC е най-съвременен изследователски център, където учените провеждат експерименти с атоми, сблъскващи се йони и протони един с друг с огромна скорост. Учените се надяват да използват изследванията, за да повдигнат завесата върху мистериите за произхода на Вселената.
5. Проектът струва на научната общност астрономическа сума - 6 милиарда долара. Между другото, Русия делегира 700 специалисти в LHC, които работят и до днес. Поръчките за LHC донесоха на руските предприятия около 120 милиона долара.
6. Без съмнение, основното откритие, направено в LHC, е откритието през 2012 г. на Хигс бозона или както го наричат още „Божиите частици“. Хигс бозонът е последната връзка в Стандартния модел. Друго значимо събитие в Bak'e беше постигането на рекордна енергия на сблъсък от 2,36 тераелектронволта.
7. Някои учени, включително в Русия, смятат, че благодарение на мащабни експерименти в CERN (Европейската организация за ядрени изследвания, където всъщност се намира колайдерът), учените ще могат да построят първата в света машина на времето. Повечето учени обаче не споделят оптимизма на своите колеги.
8. Основните опасения на човечеството относно най-мощния ускорител на планетата се основават на опасността, която застрашава човечеството в резултат на образуването на микроскопични черни дупки, способни да улавят околната материя. Има още една потенциална и изключително опасна заплаха - появата на ремъци (получени от Strange Droplet), които хипотетично са способни да се сблъскат с ядрото на атом, образувайки все повече и повече ремъци, трансформирайки материята на цялата Вселена. Повечето от най-уважаваните учени обаче твърдят, че подобен изход е малко вероятен. Но теоретично възможно
9. През 2008 г. CERN беше съден от двама жители на щата Хавай. Те обвиниха ЦЕРН, че се опитва да сложи край на човечеството чрез небрежност, изисквайки гаранции за безопасност от учените.
10. Големият адронен колайдер се намира в Швейцария близо до Женева. В ЦЕРН има музей, където на посетителите ясно се обясняват принципите на работа на колайдера и защо е построен.
11 . И накрая, малко забавен факт. Съдейки по заявките в Yandex, много хора, които търсят информация за Големия адронен колайдер, не знаят как правилно да напишат името на ускорителя. Например, те пишат "андроник" (и те не само пишат, какво струват репортажите на NTV с техния колайдер на Андроник), понякога пишат "андроид" (Империята отвръща на удара). В буржоазния интернет също не остават по-назад и вместо „адрон“ пишат в търсачката „хардън“ (на православен английски hard-on - твърд). Интересен вариант на изписването на беларуски е „Vyaliki gadronny paskaralnik“, което се превежда като „Голям ускорител на gadrony“.
Адронен колайдер. снимка
Как работи Големият адронен колайдер
Ускорителят LHC ще работи въз основа на ефекта на свръхпроводимостта, т.е. способността на определени материали да провеждат електричество без съпротивление или загуба на енергия, обикновено при много ниски температури. За да се поддържа лъчът на частиците по кръговата му писта, са необходими по-силни магнитни полета от тези, използвани преди това в други ускорители на CERN.
Големият адронен колайдер, протонен ускорител, построен в Швейцария и Франция, няма аналози в света. Тази пръстеновидна структура с дължина 27 км е построена на дълбочина 100 метра.
В него с помощта на 120 мощни електромагнита при температура, близка до абсолютната нула - минус 271,3 градуса по Целзий, се планира да се ускорят сблъскващи се протонни лъчи до скорост, близка до скоростта на светлината (99,9 процента).На редица места обаче маршрутите им ще се пресичат, което ще позволи на протоните да се сблъскат. Няколко хиляди свръхпроводящи магнита ще направляват частиците.Когато има достатъчно енергия, частиците ще се сблъскат, като по този начин ще се създаде модел на Големия взрив.Хиляди сензори ще записват момента на сблъсъка. Последствията от сблъсъци на протони ще станат основен предмет на изучаване на света. [ http://dipland.ru /Cybernetics/Large_andron_collider_92988]
Спецификации
Ускорителят трябва да сблъсква протони с обща енергия от 14 TeV (тоест 14 тераелектрон-волт или 14·1012 електронволта) всистема център на масата падащи частици, както и ядраводя с енергия от 5 GeV (5 109 електронволта) за всяка двойка сблъсъцинуклони В началото на 2010г LHC вече леко надмина предишния рекордьор по протонна енергия - протон-антипротонния колайдерТеватрон , който до края на 2011 г. е работил вНационална ускорителна лаборатория. Енрико Ферми(САЩ ). Въпреки факта, че настройката на оборудването продължава от години и все още не е завършена, LHC вече се превърна в най-високоенергийния ускорител на частици в света, надвишавайки енергията на други колайдери с порядък, включително релативистичният ускорител на тежки йони RHIC, опериращ в Лаборатория Брукхейвън(САЩ).
Детектори
LHC има 4 основни и 3 спомагателни детектора:
· АЛИС (Експеримент с голям йонен колайдер)
АТЛАС (тороидален LHC апарат)
CMS (компактен мюонен соленоид)
LHCb (Експериментът за красота на Големия адронен колайдер)
ТОТЕМ (Измерване на общо еластично и дифракционно напречно сечение)
LHCf (Големият адронен колайдер напред)
МОЕДАЛ (Монополен и екзотичен детектор в LHC).
ATLAS, CMS, ALICE, LHCb са големи детектори, разположени около точките на сблъсък на лъча. Детекторите TOTEM и LHCf са спомагателни, разположени на разстояние няколко десетки метра от точките на пресичане на лъча, заети съответно от детекторите CMS и ATLAS, и ще се използват заедно с основните.
CMS детектор
Детекторите ATLAS и CMS са детектори с общо предназначение, предназначени да търсят бозона на Хигс и по-специално „нестандартна физика“.тъмна материя , АЛИС - за ученекварк-глюонна плазма при сблъсъци на тежки оловни йони, LHCb - за физични изследванияb-кварки , което ще ни позволи да разберем по-добре разликите междуматерия и антиматерия , TOTEM - предназначен за изследване на разсейването на частици под малки ъгли, като това, което се случва по време на близки полети без сблъсъци (така наречените несблъскващи се частици, предни частици), което прави възможно по-точното измерване на размера на протоните, както и контрол на светимостта на колайдера и, накрая, LHCf - за изследваниякосмически лъчи , моделиран с помощта на същите несблъскващи се частици.
С работата на LHC е свързан и седмият, съвсем незначителен като бюджет и сложност, детектор (експеримент) MoEDAL, предназначен за търсене на бавно движещи се тежки частици.
По време на работа на колайдера сблъсъците се извършват едновременно във всичките четири точки на пресичане на лъчите, независимо от вида на ускорените частици (протони или ядра). В този случай всички детектори едновременно събират статистика.
Консумация на енергия
По време на работа на колайдера прогнозната консумация на енергия ще бъде 180 Mвт . Прогнозна обща консумация на енергияЦЕРН за 2009 г., като се вземе предвид работещият колайдер - 1000 GWh, от които 700 GWh ще се падат на ускорителя. Тези разходи за енергия са около 10% от общата годишна консумация на енергияКантон Женева . Самият CERN не произвежда енергия, има само резервдизелови генератори[ http://ru.wikipedia.org/wiki/ ]
Може би след няколко години Интернет ще отстъпи място на нова, по-дълбока интеграция на отдалечени компютри, позволяваща не само дистанционно прехвърляне на информация, намираща се в различни части на света, но и автоматично използване на отдалечени изчислителни ресурси. Във връзка с пускането на Големия адронен колайдер ЦЕРН от няколко години работи за създаването на такава мрежа.
Отдавна е учебникарски факт, че Интернет (или това, което се нарича уеб) е изобретен от Европейската организация за ядрени изследвания (CERN). Около табелата „Световната мрежа е създадена в тези коридори“ в един от обикновените коридори на обикновена сграда на ЦЕРН през деня отворени вративинаги има тълпи от зяпачи. Сега Интернет се използва за техните практически нужди от хора по целия свят и първоначално е създаден, за да могат учените, работещи по един и същи проект, но разположени в различни части на планетата, да комуникират помежду си, да споделят данни, да публикуват информация които могат да бъдат достъпни за получаване на достъп от разстояние.
Системата GRID се разработва в CERN (на английски grid - решетка, мрежа) е още една стъпка напред, нов етап в интеграцията на компютърните потребители.
Той не само прави възможно публикуването на данни, които се намират някъде другаде на планетата, но също така и използването на ресурси на отдалечена машина, без да напускате мястото си.
Разбира се, обикновените компютри не играят специална роля в осигуряването на изчислителна мощност, така че първият етап на интеграция е свързването на световните суперкомпютърни центрове.
Създаването на тази система е провокирано от Големия адронен колайдер. Въпреки че GRID вече се използва за множество други задачи, без колайдера той не би съществувал и обратното, без GRID обработката на резултатите от колайдера е невъзможна.
Хората, които работят в LHC колаборации, се намират в различни части на света. Известно е, че върху това устройство работят не само европейци, но и всичките 20 страни - официални участници в CERN, общо около 35 държави. Теоретично, за да се осигури работата на LHC, имаше алтернатива на GRID - разширяването на собствените изчислителни ресурси на компютърния център CERN. Но ресурсите, които бяха на разположение по време на поставянето на проблема, бяха напълно недостатъчни за симулиране на работата на ускорителя, съхраняване на информация от неговите експерименти и научната й обработка. Следователно компютърният център ще трябва да бъде значително преустроен и модернизиран, като бъдат закупени още компютри и съоръжения за съхранение на данни. Но това би означавало, че цялото финансиране ще бъде концентрирано в ЦЕРН. Това не беше много приемливо за страни, разположени далеч от ЦЕРН. Разбира се, те не се интересуваха от спонсориране на ресурси, които биха били много трудни за използване, и бяха по-скоро склонни да увеличат своя изчислителен и машинен потенциал. Затова се роди идеята ресурсите да се използват там, където са.
Не се опитвайте да концентрирате всичко на едно място, а комбинирайте това, което вече съществува в различни части на планетата.
Много обикновени жители на планетата си задават въпроса защо е необходим Големият адронен колайдер. Научните изследвания, непонятни за повечето, за които са похарчени много милиарди евро, предизвикват предпазливост и безпокойство.
Може би това изобщо не е изследване, а прототип на машина на времето или портал за телепортиране на извънземни същества, които могат да променят съдбата на човечеството? Носят се най-фантастичните и ужасни слухове. В тази статия ще се опитаме да разберем какво е адронен колайдер и защо е създаден.
Амбициозен проект за човечеството
Големият адронен колайдер в момента е най-мощният ускорител на частици на планетата. Намира се на границата между Швейцария и Франция. По-точно под него: на дълбочина 100 метра се намира пръстенов тунел на ускорителя с дължина почти 27 километра. Собственик на експерименталната площадка, струваща над 10 милиарда долара, е Европейският център за ядрени изследвания.
Огромни количества ресурси и хиляди ядрени физици са заети да ускоряват протони и тежки оловни йони до скорости, близки до светлинни, в различни посоки и след това да ги разбиват един в друг. Резултатите от директните взаимодействия са внимателно проучени.
Предложението за създаване на нов ускорител на частици дойде през 1984 г. Десет години се водят различни дискусии за това какъв ще бъде адронният колайдер, защо е необходим такъв мащабен изследователски проект. Само след обсъждане на проблеми с характеристиките техническо решениеи необходимите монтажни параметри, проектът е одобрен. Изграждането му започва едва през 2001 г., като за него се използва бившият ускорител на частици - Големият електрон-позитронен колайдер.
Защо се нуждаем от голям адронен колайдер?
Взаимодействието на елементарните частици се описва по различни начини. Теорията на относителността противоречи на квантовата теория на полето. Липсващото звено за постигане на единен подход към структурата на елементарните частици е невъзможността да се създаде теория за квантовата гравитация. Ето защо е необходим адронен колайдер с висока мощност.
Общата енергия на сблъсъци на частици е 14 тераелектронволта, което прави устройството значително по-мощен ускорител от всеки съществуващ в света днес. Чрез провеждането на експерименти, които досега бяха невъзможни по технически причини, учените най-вероятно ще могат да документират или опровергаят съществуващите теории за микросвета.
Изследването на кварк-глюонната плазма, образувана по време на сблъсъка на оловни ядра, ще позволи да се изгради по-напреднала теория за силни взаимодействия, която може радикално да промени ядрената физика и звездното пространство.
Хигс бозон
Още през 1960 г. шотландският физик Питър Хигс разработи теорията на полето на Хигс, според която частиците, влизащи в това поле, са обект на квантови ефекти, които във физическия свят могат да се наблюдават като маса на обект.
Ако по време на експериментите е възможно да се потвърди теорията на шотландския ядрен физик и да се открие бозонът на Хигс (квант), тогава това събитие може да се превърне в нова отправна точка за развитието на жителите на Земята.
И откритите контроли на гравитацията многократно ще надхвърлят всички видими перспективи за развитие на технологичния прогрес. Освен това напредналите учени се интересуват повече не от наличието на самия бозон на Хигс, а от процеса на нарушаване на електрослабата симетрия.
Как работи той
Да се експериментални частициса достигнали немислима за повърхността скорост, почти равна във вакуум, те се ускоряват постепенно, като всеки път увеличават енергията.
Линейните ускорители първо инжектират оловни йони и протони, които след това се подлагат на стъпаловидно ускорение. Чрез бустера частиците влизат в протонния синхротрон, където получават заряд от 28 GeV.
На следващия етап частиците влизат в суперсинхротрона, където енергията на заряда им се повишава до 450 GeV. Достигнали такива показатели, частиците попадат в основния многокилометров пръстен, където на специално разположени места за сблъсък детекторите записват подробно момента на удара.
В допълнение към детекторите, способни да записват всички процеси по време на сблъсък, 1625 свръхпроводящи магнита се използват за задържане на протонни снопове в ускорителя. Общата им дължина надхвърля 22 километра. Специално проектиран за постигане на температура от −271 °C. Цената на всеки такъв магнит се оценява на един милион евро.
Целта оправдава средствата
За извършването на такива амбициозни експерименти е построен най-мощният адронен колайдер. Много учени разказват на човечеството с нескрита наслада защо е необходим научен проект за милиарди долари. Вярно, в случай на нови научни открития, най-вероятно те ще бъдат строго секретни.
Можете дори да кажете със сигурност. Това се потвърждава от цялата история на цивилизацията. Когато колелото е изобретено, човечеството овладява металургията - здравейте, оръжия и пушки!
Всички най-модерни разработки днес стават собственост на военно-промишлените комплекси на развитите страни, но не и на цялото човечество. Когато учените се научиха да разделят атома, какво беше първо? Ядрени реактори, осигуряващи електричество, обаче, след стотици хиляди смъртни случаи в Япония. Жителите на Хирошима явно бяха против научния прогрес, който отне утрешния ден от тях и децата им.
Техническото развитие изглежда като подигравка с хората, защото хората в него скоро ще се превърнат в най-слабото звено. Според теорията на еволюцията системата се развива и укрепва, като се освобождава от слабите си места. Скоро може да се окаже, че няма да ни остане място в света на подобряващите се технологии. Следователно въпросът „защо е нужен Големият адронен колайдер точно сега“ всъщност не е празно любопитство, защото е породен от страх за съдбата на цялото човечество.
Въпроси, на които не се отговаря
Защо се нуждаем от голям адронен колайдер, ако милиони на планетата умират от глад и нелечими, а понякога и лечими болести? Ще помогне ли той да преодолее това зло? Защо човечеството се нуждае от адронен колайдер, който въпреки цялото развитие на технологиите не успя да се научи как да се бори успешно с рака в продължение на сто години? Или може би е просто по-изгодно да се предоставят скъпи медицински услуги, отколкото да се намери начин за излекуване? Предвид сегашния световен ред и етично развитие, само шепа представители на човешката раса наистина се нуждаят от голям адронен колайдер. Защо се нуждае от това цялото население на планетата, което води непрестанна битка за правото да живее в свят, свободен от атаки срещу живота и здравето на никого? Историята мълчи за това...
Притесненията на колегите учени
Има и други представители на научната общност, които изразиха сериозни опасения за безопасността на проекта. Има голяма вероятност научният свят, в своите експерименти, поради ограничените си познания, да загуби контрол върху процеси, които дори не са добре проучени.
Този подход напомня на лабораторни експерименти на млади химици - смесете всичко и вижте какво ще се случи. Последният пример може да завърши с лабораторна експлозия. Ами ако подобен „успех“ сполети адронния колайдер?
Защо земляните се нуждаят от неоправдан риск, особено след като експериментаторите не могат да кажат с пълна увереност, че процесите на сблъсъци на частици, водещи до образуването на температури 100 хиляди пъти по-високи от температурата на нашата звезда, няма да предизвикат верижна реакция на цялото вещество на планетата?! Или просто ще нарекат нещо, способно фатално да провали почивката в планините на Швейцария или Френската Ривиера...
Информационна диктатура
Защо е нужен Големият адронен колайдер, когато човечеството не може да реши по-малко сложни проблеми? Опитът да се потисне алтернативно мнение само потвърждава възможността за непредсказуемостта на хода на събитията.
Вероятно там, където за първи път се е появил човекът, му е била присъща тази двойна черта - да прави добро и да си вреди едновременно. Може би откритията, които адронният колайдер ще ни даде, ще ни дадат отговора? Защо е нужен този рискован експеримент ще решат нашите потомци.
