Къде се намира Големият адронен колайдер?
През 2008 г. CERN (Европейски съвет за ядрени изследвания) завърши изграждането на свръхмощен ускорител на частици, наречен Голям адронен ускорител. На английски: LHC - Голям адронен колайдер. CERN е международна междуправителствена научна организация, основана през 1955 г. Всъщност това е основната лаборатория в света в областта на високите енергии, физиката на елементарните частици и слънчева енергия. Около 20 държави са членове на организацията.
Защо е необходим Големият адронен колайдер?
В околностите на Женева, в 27-километров (26 659 м) кръгъл бетонен тунел, е създаден пръстен от свръхпроводящи магнити за ускоряване на протоните. Предполага се, че ускорителят ще помогне не само да се проникне в тайните на микроструктурата на материята, но и да се напредне в търсене на отговор на въпроса за нови източници на енергия в дълбините на материята.
За целта едновременно с изграждането на самия ускорител (на стойност над 2 милиарда долара) бяха създадени четири детектора за частици. От тях две са големи универсални (CMS и ATLAS) и две са по-специализирани. Общата цена на детекторите също наближава 2 милиарда долара. Повече от 150 институции от 50 държави, включително руски и беларуски, взеха участие във всеки един от големите проекти на CMS и ATLAS.
Ловът за неуловимия Хигс бозон
Как работи ускорителят на адронния колайдер? Collider е най-големият протонен ускорител, работещ върху сблъскващи се лъчи. В резултат на ускорението всеки от лъчите ще има енергия в лабораторната система от 7 тераелектрон волта (TeV), тоест 7x1012 електрон волта. При сблъсък на протоните се образуват много нови частици, които ще бъдат регистрирани от детектори. След анализ на вторичните частици, получените данни ще помогнат да се отговори на фундаменталните въпроси, които вълнуват учените, занимаващи се с физика на микросвета и астрофизика. Сред основните проблеми е експерименталното откриване на бозона на Хигс.
Сега "известният" бозон на Хигс е хипотетична частица, която е един от основните компоненти на така наречения стандартен, класически модел. елементарни частици. Той е кръстен на британския теоретик Питър Хигс, който предсказва съществуването му през 1964 г. Бозоните на Хигс, като кванти на полето на Хигс, се считат за релевантни за фундаментални въпроси във физиката. По-специално, до концепцията за произхода на масите от елементарни частици.
На 2-4 юли 2012 г. поредица от експерименти в колайдера разкри определена частица, която може да бъде свързана с бозона на Хигс. Освен това данните бяха потвърдени по време на измерването както от системата ATLAS, така и от системата CMS. Все още има дебат дали прословутият Хигс бозон наистина е открит или е друга частица. Факт е, че откритият бозон е най-тежкият от регистрираните по-рано. За решаването на основния въпрос бяха поканени водещите физици в света: Джералд Гуралник, Карл Хаген, Франсоа Енглер и самият Питър Хигс, който теоретично обоснова съществуването на бозон, наречен на негово име още през 1964 г. След анализ на набора от данни, участниците в изследването 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 да се говори за т.нар. нова физика". До края на 2014 г. обаче почти целият масив от данни, натрупани през предходните три години в резултат на експерименти в LHC, беше обработен и не бяха разкрити интригуващи отклонения (с изключение на отделни случаи). Всъщност се оказа, че двуфотонният разпад на прословутия Хигс бозон е според изследователите „твърде стандартен“. Експериментите, насрочени за пролетта на 2015 г., обаче може да изненадат научния свят с нови открития.
Нито един бозон
Търсенето на бозона на Хигс не е самоцелът на един гигантски проект. Също така е важно учените да търсят нови видове частици, които дават възможност да се съди за единното взаимодействие на природата на ранен етап от съществуването на Вселената. Сега учените разграничават четири основни взаимодействия на природата: силно, електромагнитно, слабо и гравитационно. Теорията предполага, че в началния етап на Вселената може да е имало едно-единствено взаимодействие. Ако бъдат открити нови частици, тогава тази версия ще бъде потвърдена.
Физиците също са загрижени за мистериозния произход на масата на частиците. Защо частиците изобщо имат маса? И защо имат такива маси, а не други? Между другото, тук винаги имаме предвид формулата Е=mc². Всеки материален обект има енергия. Въпросът е как да го пусна. Как да създадем технологии, които биха позволили освобождаването му от вещество с максимална ефективност? Днес това е основният проблем на енергетиката.
С други думи, проектът Големия адронен колайдер 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.
Приносът на беларуски и руски учени и инженери за създаването на LHC
По време на строителната фаза европейски партньори от CERN се обърнаха към група белоруски учени със сериозен опит в тази област, за да участват в създаването на детектори за LHC от самото начало на проекта. На свой ред белоруски учени поканиха за сътрудничество колеги от Съвместния институт за ядрени изследвания от научния град Дубна и други руски институти. Специалисти като единен екип започнаха работа по така наречения CMS детектор – „Компактен мюонен соленоид“. Състои се от множество сложни подсистеми, всяка от които е предназначена да изпълнява специфични задачи, като заедно осигуряват идентифициране и точно измерване на енергиите и ъглите на излъчване на всички частици, родени в момента на протонни сблъсъци в LHC.
В създаването на детектора ATLAS участваха и белоруско-руски специалисти. Това е 20 m висока инсталация, способна да измерва траектории на частици с висока точност: до 0,01 mm. Чувствителните сензори вътре 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 бяха произведени в Минския машиностроителен завод. октомврийска революция(MZOR). По-специално, крайни адронни калориметри за CMS експеримента. Освен това заводът произвежда изключително сложни елементи от магнитната система на детектора ATLAS. Това са големи предмети, които изискват собственост. специални технологииобработка на метали и прецизна обработка. Според техници на ЦЕРН поръчките са били изпълнени блестящо.
Не бива да се подценява и „приносът на личностите към историята“. Например Роман Стефанович, д-р инженер, отговаря за свръхточната механика в проекта CMS. Дори на шега казват, че без него CMS нямаше да бъде изграден. Но сериозно, може да се каже съвсем категорично: без него сроковете за монтаж и въвеждане в експлоатация с необходимото качество не биха били спазени. Другият ни електронен инженер Владимир Чеховски, след като премина доста трудно състезание, днес отстранява грешки в електрониката на CMS детектора и неговите мюонни камери.
Нашите учени участват както в пускането на детекторите, така и в лабораторната част, в тяхната експлоатация, поддръжка и актуализация. Учени от Дубна и техните беларуски колеги с право заемат местата си в международната общност по физика 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 беше известно преди. Ускорителите се използват за производство 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 работи върху частицата, тоест увеличава нейната енергия, а магнитното поле, създавайки силата на Лоренц, само отклонява частицата, без да променя нейната енергия, и задава орбитата, по която се движат частиците.
Collider (на английски collide - "да се сблъсквам") - ускорител на сблъскващи се лъчи, предназначен да изучава продуктите от техните сблъсъци. Позволява ви да придадете на елементарните частици на материята висока кинетична енергия, да ги насочите един към друг, за да предизвикате техния сблъсък.
Защо "голям адрон"
Големият колайдер е наречен всъщност заради размера си. Дължината на основния ускорителен пръстен е 26 659 m; адронен - поради факта, че ускорява адроните, тоест тежките частици, състоящи се от кварки.
LHC е построен в изследователския център на Европейския съвет за ядрени изследвания (CERN), на границата на Швейцария и Франция, недалеч от Женева. Към днешна дата LHC е най-голямото експериментално съоръжение в света. Водещ това мащабен проекте британският физик Лин Евънс, а повече от 10 хиляди учени и инженери от повече от 100 държави са взели и участват в строителството и изследванията.
Малко отклонение в историята
В края на 60-те години на миналия век физиците разработват т. нар. Стандартен модел. Той съчетава три от четирите основни сили - силна, слаба и електромагнитна. Гравитационното взаимодействие все още се описва в термините 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 е част от някаква по-дълбока теория за структурата на микрокосмоса, частта, която се вижда в експерименти с колайдер при енергии под около 1 TeV (тераелектронволт). Основната задача на Големия адронен колайдер е да получи поне първите намеци за това какво представлява тази по-дълбока теория.
Основните задачи на колайдера включват също откриването и потвърждението на Хигс бозона. Това откритие би потвърдило Стандартния модел за произхода на елементарните атомни частиции стандартна материя. По време на пускането на колайдера на пълна мощност, целостта на Стандартния модел ще бъде разрушена. Елементарните частици, чиито свойства разбираме само частично, няма да могат да запазят своята структурна цялост. Стандартният модел има горна енергийна граница от 1 TeV, при която частицата се разпада при нарастване. При енергия от 7 TeV могат да се създадат частици с маси десет пъти по-големи от известните в момента.
Спецификации
Предполага се, че се сблъсква в ускорителя протони с обща енергия 14 TeV (тоест 14 тераелектронволта или 14 1012 електрон волта) в центъра на масовата система от падащи частици, както и оловни ядра с енергия 5 GeV ( 5 109 електрон волта) за всяка двойка сблъскващи се нуклони.
Яркостта на LHC през първите седмици от пускането беше не повече от 1029 частици/cm²·s, но продължава да нараства постоянно. Целта е да се постигне номинална осветеност от 1,7 1034 частици/cm² s, която е по порядък еквивалентна на яркостите на BaBar (SLAC, САЩ) и Belle (KEK, Япония).
Ускорителят се намира в същия тунел, който преди това е бил зает от Големия електронно-позитронен колайдер, под земята във Франция и Швейцария. Дълбочината на тунела е от 50 до 175 метра, а тунелният пръстен е наклонен с около 1,4% спрямо повърхността на земята. За задържане, коригиране и фокусиране на протонни лъчи се използват 1624 свръхпроводящи магнита, чиято обща дължина надвишава 22 km. Магнитите работят при температура от 1,9 K (-271 °C), което е малко под температурата на преход на хелия в свръхтечно състояние.
LHC детектори
LHC има 4 основни и 3 спомагателни детектора:
- АЛИС (Експеримент с голям йонен колайдер)
- ATLAS (Тороидален LHC апарат)
- CMS (компактен мюон соленоид)
- LHCb (Експеримент за красота на Големия адронен колайдер)
- TOTEM (Общо измерване на еластично и дифракционно напречно сечение)
- LHCf (Големият адронен колайдер напред)
- MoEDAL (детектор за монополи и екзотика в LHC).
Първият е създаден за изследване на сблъсъци на тежки йони. Температурата и енергийната плътност на получената ядрена материя са достатъчни за раждането на глюонна плазма. Вътрешната система за проследяване (ITS) в ALICE се състои от шест цилиндрични слоя силициеви 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 дълъг 44 метра, 25 метра в диаметър и тежи приблизително 7000 тона. Протонните лъчи се сблъскват в центъра на тунела, най-големият и сложен сензор от този вид, създаван някога. Сензорът улавя всичко, което се случва по време и след сблъсъка на протоните. Целта на проекта е да открие частици, които преди това не са били регистрирани и не са открити в нашата Вселена.
CMS е един от двата огромни универсални детектора за частици в LHC. Около 3600 учени от 183 лаборатории и университети в 38 държави подкрепят работата на CMS (CMS устройството е показано на фигурата).
Най-вътрешният слой е базиран на силиций тракер. Тракерът е най-големият силициев сензор в света. Разполага с 205 m2 силициеви сензори (приблизително площта на тенис корт), включващи 76 милиона канала. Тракерът ви позволява да измервате следи от заредени частици в електромагнитно поле.
На второ ниво е електромагнитният калориметър. Адронният калориметър, на следващото ниво, измерва енергията на отделните адрони, произведени във всеки случай.
Следващият слой на CMS на Големия адронен колайдер е огромен магнит. Големият соленоиден магнит е дълъг 13 метра и има диаметър 6 метра. Състои се от охладени намотки, изработени от ниобий и титан. Този огромен соленоиден магнит работи с пълна сила, за да увеличи максимално живота на частиците на магнита.
Петият слой са мюонни детектори и връщащо яремо. CMS е за изследване различни видовефизика, която може да се намери в енергийните 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 за Големия адронен колайдер дълго време. Надяваме се, че нашата статия е помогнала да разберем какво представлява LHC и защо учените се нуждаят от него.
Няколко факта за Големия адронен колайдер, как и защо е създаден, каква е ползата от него и какви потенциални опасности за човечеството крие.
1. Изграждането на LHC, или Големия адронен колайдер, е замислено още през 1984 г. и започва едва през 2001 г. Пет години по-късно, през 2006 г., благодарение на усилията на повече от 10 хиляди инженери и учени от различни страни, изграждането на е завършен големият адронен колайдер.
2. LHC е най-голямото експериментално съоръжение в света.
3.
И така, защо Големият адронен колайдер?
Наречен е голям поради солидния си размер: дължината на главния пръстен, по който се задвижват частиците, е около 27 км.
Адрон - тъй като инсталацията ускорява адроните (частици, които се състоят от кварки).
Collider - поради ускоряване в противоположна посокалъчи от частици, които се сблъскват един с друг в специални точки.
4. За какво е Големият адронен колайдер? LHC е ултрамодерен изследователски център, където учените провеждат експерименти с атоми, изтласквайки йони и протони заедно с голяма скорост. Учените се надяват с помощта на изследвания да повдигнат воала над мистериите на появата на Вселената.
5. Проектът струва на научната общност астрономическа сума от 6 милиарда долара. Между другото, Русия е делегирала в LHC 700 специалисти, които работят и до днес. Поръчките за LHC донесоха около 120 милиона долара на руските предприятия.
6. Без съмнение основното откритие, направено в LHC, е откритието през 2012 г. на бозона на Хигс, или както още го наричат „Божиите частици“. Бозонът на Хигс е последната връзка в Стандартния модел. Друго значимо събитие в Bak'e е постигането на рекордна стойност на енергията на сблъсък от 2,36 тераелектронволта.
7. Някои учени, включително тези в Русия, смятат, че благодарение на мащабни експерименти в ЦЕРН (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 колегите.
8. Основните страхове на човечеството относно най-мощния ускорител на планетата се основават на опасността, която заплашва човечеството в резултат на образуването на микроскопични черни дупки, способни да улавят заобикалящата материя. Има и друга потенциална и изключително опасна заплаха - появата на странни нишки (получени от Странна капчица), които хипотетично са способни да се сблъскат с ядрото на атома, за да образуват все повече и повече нови нишки, трансформиращи материята на цялата Вселена. Въпреки това повечето от най-уважаваните учени казват, че подобен изход е малко вероятен. Но теоретично е 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 се обяснява ясно за принципите 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 да изпишат името на ускорителя. Например те пишат „андрон“ (и не само пишат какво струват репортажите на НТВ с техния андронов колайдер), понякога пишат „андроид“ (Империята отвръща на удара). В буржоазната мрежа те също не изостават и вместо „адрон“ забиват „хардон“ в търсачката (на православен английски hard-on е райзер). Интересно изписване на беларуски е „Vyaliki hadronny paskaralnik“, което се превежда като „Голям адронен ускорител“.
Адронен колайдер. Снимка
Как работи Големият адронен колайдер
LHC ускорителят ще работи на базата на ефекта на свръхпроводимост, т.е. способността на определени материали да провеждат електричество без съпротивление или загуба на енергия, обикновено при много ниски температури. За да се задържи лъчът на частиците по кръговия му път, са необходими по-силни магнитни полета от тези, използвани преди в други ускорители на ЦЕРН.
Големият адронен колайдер, протонен ускорител, построен в Швейцария и Франция, няма аналози в света. Тази пръстеновидна структура, дълга 27 км, е построена на дълбочина от 100 метра.
В него с помощта на 120 мощни електромагнита при температура, близка до абсолютната нула - минус 271,3 градуса по Целзий, се предполага, че разпръсква сблъскващи се протонни лъчи до скорост, близка до скоростта на светлината (99,9 процента).Въпреки това на редица места пътищата им ще се пресичат, което ще позволи на протоните да се сблъскат. Частиците ще се направляват от няколко хиляди свръхпроводящи магнити.Когато има достатъчно енергия, частиците ще се сблъскат, като по този начин ще се създаде модел на Големия взрив.Хиляди сензори ще запишат моментите на сблъсъка. Последиците от сблъсъка на протоните ще станат основен обект на изследване на света. [ http://dipland.ru /Cybernetics/Large_Hadron_Collider_92988]
Спецификации
Предполага се, че ускорителят сблъсква протони с обща енергия от 14 TeV (тоест 14 teraелектрон-волт или 14 1012 електрон волта) инчасистема на центъра на тежестта инцидентни частици, както и ядраводя с енергия от 5 GeV (5 109 електрон волта) за всяка двойка сблъсъкнуклони. В началото на 2010г LHC вече донякъде надмина предишния рекордьор по протонна енергия - протон-антипротонният колайдерТеватрон , който до края на 2011 г. работи вНационална ускорителна лаборатория. Енрико Ферми(САЩ ). Въпреки факта, че настройката на оборудването се разтяга с години и все още не е завършена, LHC вече се превърна в най-високоенергийния ускорител на елементарни частици в света, надминавайки други колайдери по енергия с порядък величина, включително релативистичния тежък йон ускорител RHIC, работещ в Брукхейвънска лаборатория(САЩ).
Детектори
LHC има 4 основни и 3 спомагателни детектора:
· АЛИС (Експеримент с голям йонен колайдер)
ATLAS (Тороидален LHC апарат)
CMS (компактен мюон соленоид)
LHCb (Експериментът за красота на Големия адронен колайдер)
ТОТЕМ (Общо измерване на еластично и дифракционно напречно сечение)
LHCf (Големият адронен ускорител напред)
MoEDAL (Детектор за монополи и екзотика 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 за търсене на бозона на Хигс и "нестандартната физика", по-специалнотъмна материя , АЛИСА - да учакварк-глюонна плазма при сблъсъци на оловни тежки йони, LHCb - за физични изследванияб-кварки за да разберете по-добре разликите междуматерия и антиматерия , TOTEM - предназначен за изследване на разсейването на частици под малки ъгли, което се случва по време на близки полети без сблъсъци (т.нар. несблъскващи се частици, предни частици), което ви позволява по-точно измерване на размера на протоните, както и като контрол на осветеността на колайдера и, накрая, LHCf - за изследванекосмически лъчи , моделиран с помощта на същите несблъскващи се частици.
Работата на LHC е свързана и със седмия, доста 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 същото време всички детектори събират статистика едновременно.
Консумация на енергия
По време на работа на колайдера очакваната консумация на енергия ще бъде 180 Mвт . Прогнозна обща консумация на енергияЦЕРН за 2009 г., като се вземе предвид действащия колайдер - 1000 GWh, от които 700 GWh ще се падат на дела на ускорителя. Тези енергийни разходи са около 10% от общото годишно потребление на енергия.Кантон Женева . Самият ЦЕРН не произвежда енергия, има само резервдизелови генератори.[http://ru.wikipedia.org/wiki/]
Възможно е след няколко години Интернет да отстъпи място на нова, по-дълбока интеграция на отдалечени компютри, позволяваща не само отдалечено прехвърляне на информация, локализирана 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.
Фактът, че Интернет (или това, което се обозначава с термина уеб) е изобретен от Европейската организация за ядрени изследвания (CERN), отдавна е факт от учебника. Около табелата "В тези коридори беше създадена световната мрежа" в един от нормалните коридори на редовната 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 учени, работещи по един и същ проект, но разположени в различни части на планетата, да могат да комуникират помежду си, да споделят данни, да публикуват информация, която може да има отдалечен достъп.
GRID система се разработва в ЦЕРН (на английски grid - решетка, мрежа) е още една стъпка напред, нов етап в интеграцията на компютърните потребители.
Той предоставя не само възможност за публикуване на данни, които се намират някъде другаде на планетата, но и за използване на отдалечени машинни ресурси, без да напускате мястото си.
Разбира се, обикновените компютри не играят особена роля в осигуряването на изчислителна мощност, така че първият етап на интеграция е свързването на световните суперкомпютърни центрове.
Създаването на тази система провокира Големия адронен колайдер. Въпреки че GRID вече се използва за много други задачи, без колайдера той не би съществувал и обратно, без GRID обработката на резултатите от колайдера е невъзможна.
Хората, които работят в LHC колаборациите, се намират в различни части на планетата. Известно е, че не само европейците работят върху това устройство, но и всичките 20 държави - официални участници в ЦЕРН, общо около 35 държави. Теоретично, за да се осигури работата на LHC, имаше алтернатива на GRID - разширение на собствените изчислителни ресурси на компютърния център на ЦЕРН. Но ресурсите, които са били по време на постановката на проблема, са били напълно недостатъчни за моделиране на работата на ускорителя, съхраняване на информация от неговите експерименти и научната й обработка. Следователно компютърният център ще трябва да бъде много значително преустроен и модернизиран, да се закупят повече компютри и съоръжения за съхранение на данни. Но това би означавало, че цялото финансиране ще бъде съсредоточено в ЦЕРН. Това не беше много приемливо за страни, 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 компютърен и машинен потенциал. Затова се роди идеята да се използват ресурси там, където са.
Не се опитвайте да концентрирате всичко на едно място, а комбинирайте това, което вече съществува в различни части на света.
Много обикновени жители на планетата си задават въпроса защо е необходим Големият адронен ускорител. Неразбираеми за повечето научни изследвания, за които са похарчени милиарди евро, предизвикват бдителност и опасения.
Може би това изобщо не е изследване, а прототип на машина на времето или портал за телепортация на извънземни същества, които могат да променят съдбата на човечеството? Слуховете вървят най-фантастични и ужасни. В статията ще се опитаме да разберем какво е адронен колайдер и защо е създаден.
Амбициозен проект на човечеството
Големият адронен колайдер в момента е най-мощният ускорител на частици на планетата. Намира се на границата на Швейцария и Франция. По-точно под него: на дълбочина от 100 метра има пръстеновиден ускорителен тунел, дълъг почти 27 километра. Собственик на експерименталния полигон на стойност над 10 милиарда долара е Европейският център за ядрени изследвания.
Огромно количество ресурси и хиляди ядрени физици се занимават с ускоряване на протони и тежки оловни йони до скорост, близка до скоростта на светлината в различни посоки, след което те се сблъскват един с друг. Резултатите от директните взаимодействия са внимателно проучени.
Предложението за създаване на нов ускорител на частици е получено още през 1984 г. В продължение на десет години се водят различни дискусии за това какъв ще бъде адронният колайдер, защо такъв мащабен изследователски проект. Само след обсъждане на спецификата техническо решениеи необходимите параметри за монтаж, проектът е одобрен. Строителството започва едва през 2001 г., като за поставянето му е отделен бившият ускорител на елементарни частици - голям електрон-позитронен колайдер.
Защо е необходим Големият адронен колайдер?
Взаимодействието на елементарните частици се описва по различни начини. Теорията на относителността влиза в противоречие с квантовата теория на полето. Липсващото звено в намирането на единен подход към структурата на елементарните частици е невъзможността да се създаде теория на квантовата гравитация. Ето защо имаме нужда от мощен адронен колайдер.
Общата енергия при сблъсък на частици е 14 тераелектронволта, което прави устройството много по-мощен ускорител от всички съществуващи в света днес. След като извършиха експерименти, които преди това бяха невъзможни по технически причини, учените с голяма степен на вероятност ще могат да документират или опровергаят съществуващите теории за микросвета.
Изследването на кварк-глюонната плазма, образувана по време на сблъсъка на оловни ядра, ще ни позволи да изградим по-напреднала теория за силните взаимодействия, която може радикално да промени ядрената физика и звездното пространство.
Хигс бозон
Още през 1960 г. шотландският физик Питър Хигс разработва теорията за полето на Хигс, според която частиците, влизащи в това поле, са подложени на квантово действие, което във физическия свят може да се наблюдава като маса на обект.
Ако по време на експериментите е възможно да се потвърди теорията на шотландския ядрен физик и да се намери Хигс бозон (квант), то това събитие може да се превърне в нова отправна точка за развитието на жителите на Земята.
А откритите гравитационни контролери многократно ще надхвърлят всички видими перспективи за развитието на техническия прогрес. Освен това напредналите учени се интересуват повече не от самото присъствие на бозона на Хигс, а от процеса на нарушаване на електрослабата симетрия.
Как работи той
Да се експериментални частицидостигнали скорост, немислима за повърхността, почти равна във вакуум, те се ускоряват постепенно, като всеки път увеличават енергията.
Първо, линейните ускорители инжектират оловни йони и протони, които след това се подлагат на стъпаловидно ускорение. Частиците през бустера влизат в протонния синхротрон, където получават заряд от 28 GeV.
На следващия етап частиците влизат в супер-синхротрона, където енергията на техния заряд се довежда до 450 GeV. Достигайки такива показатели, частиците попадат в основния многокилометров пръстен, където детекторите записват момента на сблъсък в специално разположени точки на сблъсък.
В допълнение към детекторите, способни да откриват всички процеси по време на сблъсък, 1625 свръхпроводящи магнити се използват за задържане на протонни снопове в ускорителя. Общата им дължина надхвърля 22 километра. Специално за постигане поддържа температура от -271 °C. Цената на всеки такъв магнит се оценява на един милион евро.
Целта оправдава средствата
За провеждането на такива амбициозни експерименти е построен най-мощният адронен колайдер. Защо ни е нужен научен проект за милиарди долари, много учени казват на човечеството с нескрит възторг. Наистина, в случай на нов научни открития, най-вероятно те ще бъдат надеждно класифицирани.
Можете дори да кажете със сигурност. Това се потвърждава от цялата история на цивилизацията. Когато беше изобретено колелото, човечеството овладя металургията - здравейте, пушки и пушки!
Всички най-модерни разработки днес стават собственост на военно-индустриалните комплекси на развитите страни, но не на цялото човечество. Когато учените научиха как да разделят атом, какво беше първо? Ядрени реактори, които осигуряват електричество обаче, след стотици хиляди смъртни случаи в Япония. Жителите на Хирошима бяха категорично против научния прогрес, който отнемаше утрешния ден от тях и техните деца.
Техническото развитие изглежда като подигравка с хората, защото човекът в него скоро ще се превърне в най-слабото звено. Според теорията на еволюцията системата се развива и засилва, отървавайки се от слабите места. Скоро може да се окаже, че няма да остане място за нас в света на усъвършенстваните технологии. Следователно въпросът „защо точно сега е необходим Големият адронен колайдер“ всъщност не е празно любопитство, защото е породен от страх за съдбата на цялото човечество.
Въпроси без отговор
Защо ни е нужен голям адронен колайдер, ако милиони хора 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 ускорител, който при цялото развитие на технологиите не успява да се научи как успешно да се бори с рака повече от сто години? Или може би просто е по-изгодно да се предоставят скъпи медицински услуги, отколкото да се намери начин за излекуване? При съществуващия световен ред и етично развитие само шепа представители на човешката раса имат остра нужда от голям адронен ускорител. Защо се нуждае от него цялото население на планетата, водейки неспирна битка за правото да живее в свят, свободен от посегателства върху живота и здравето на никого? Историята мълчи за това...
Страх от научни колеги
Има и други представители на научната общност, които изразяват сериозни опасения относно безопасността на проекта. Има голяма вероятност научният свят в своите експерименти, поради ограничените си познания, да загуби контрол над процеси, които дори не са били правилно проучени.
Този подход напомня лабораторните експерименти на млади химици – смесете всичко и вижте какво ще се получи. Последният пример може да завърши с експлозия в лабораторията. И ако такъв "успех" сполети адронния колайдер?
Защо земляните се нуждаят от неоправдан риск, особено след като експериментаторите не могат да кажат с пълна сигурност, че процесите на сблъсъци на частици, водещи до образуването на температури, надвишаващи температурата на нашата звезда със 100 хиляди пъти, няма да предизвикат верижна реакция на цялото вещество на планетата?! Или просто ще призоват за нещо, което може фатално да развали ваканцията в планините на Швейцария или във Френската Ривиера...
Информационна диктатура
За какво е Големият адронен колайдер, когато човечеството не може да реши по-малко сложни проблеми? Опитът да се премълчи алтернативно мнение само потвърждава възможността за непредсказуемост на хода на събитията.
Вероятно там, където човек се е появил за първи път, в него е заложена тази двойна черта - да прави добро и да си навреди едновременно. Може би отговорът ще бъде даден от откритията, които ще даде адронният колайдер? Защо беше нужен този рисков експеримент, ще решат нашите потомци.
