Xətti Adron Kollayderi. Böyük Adron Kollayderində kəşflər edildi

Böyük Adron Kollayderi ya “Qiyamət Maşını”, ya da Kainatın sirrinin açarı adlandırılıb, lakin onun əhəmiyyəti şübhə doğurmur.

Məşhur ingilis mütəfəkkiri Bertrand Rasselin bir dəfə dediyi kimi: “Fəlsəfə bildiyin şeydir, fəlsəfə bilmədiyin şeydir”. Görünür ki, həqiqi elmi biliklər qədim Yunanıstanın fəlsəfi tədqiqatlarında tapıla bilən mənşəyindən çoxdan ayrılıb, lakin bu tamamilə doğru deyil.

Bütün iyirminci əsr boyunca elm adamları dünyanın quruluşu sualına elmdə cavab tapmağa çalışdılar. Bu proses həyatın mənası axtarışına bənzəyirdi: çoxlu sayda nəzəriyyələr, fərziyyələr və hətta çılğın fikirlər. 21-ci əsrin əvvəllərində elm adamları hansı nəticələrə gəldilər?

Bütün dünya ondan ibarətdir elementar hissəciklər, hər şeyin son formalarını, yəni daha kiçik elementlərə bölünə bilməyənləri təmsil edir. Bunlara protonlar, elektronlar, neytronlar və s. Bu hissəciklər bir-biri ilə daim qarşılıqlı təsirdədir. Əsrimizin əvvəllərində 4 əsas növdə ifadə edildi: qravitasiya, elektromaqnit, güclü və zəif. Birincisi Ümumi Nisbilik Nəzəriyyəsi tərəfindən təsvir edilir, digər üçü Standart Model (kvant nəzəriyyəsi) çərçivəsində birləşdirilir. Daha sonra Hiqqs sahəsi adlandırılan başqa bir qarşılıqlı təsirin olduğu da irəli sürülüb.

Tədricən, bütün fundamental qarşılıqlı əlaqələri "" çərçivəsində birləşdirmək ideyası hər şeyin nəzəriyyələri", əvvəlcə zarafat kimi qəbul edilən, lakin tez bir zamanda güclü elmi istiqamətə çevrildi. Bu niyə lazımdır? Bu sadədir! Dünyanın necə işlədiyini anlamadan biz süni yuvadakı qarışqalar kimiyik - imkanlarımızdan kənara çıxmayacağıq. İnsan biliyi (yaxşı və ya sağolƏgər optimistsinizsə) dünyanın bütün strukturunu əhatə edə bilməz.

“Hər şeyi əhatə etdiyini” iddia edən ən məşhur nəzəriyyələrdən biri hesab olunur sim nəzəriyyəsi. Bu, bütün Kainatın və həyatımızın çoxölçülü olduğunu nəzərdə tutur. İşlənmiş nəzəri hissəyə və Brayan Qrin və Stiven Hokinq kimi məşhur fiziklərin dəstəyinə baxmayaraq, onun eksperimental təsdiqi yoxdur.

Elm adamları, onilliklər sonra, tribunalardan yayımlamaqdan bezdilər və i-ni birdəfəlik qeyd etməli olan bir şey qurmağa qərar verdilər. Bu məqsədlə dünyanın ən böyük eksperimental qurğusu yaradıldı - Böyük Adron Kollayderi (LHC).

"Kollayderə!"

Kollayder nədir? Elmi dillə desək, bu elementar hissəciklərin qarşılıqlı təsirini daha da başa düşmək üçün onları sürətləndirmək üçün nəzərdə tutulmuş yüklü hissəcik sürətləndiricisidir. Qeyri-elmi mənada desək, bu, alimlərin öz nəzəriyyələrini təsdiqləmək üçün mübarizə apardıqları böyük bir arenadır (yaxud istəsəniz, qum qutusudur).

Elementar hissəciklərin toqquşması və nə baş verdiyini görmək ideyası ilk dəfə 1956-cı ildə amerikalı fizik Donald Uilyam Kerstdən gəldi. O, bunun sayəsində alimlərin Kainatın sirlərinə nüfuz edə biləcəklərini təklif etdi. Belə görünür ki, ümumi enerjisi termonüvə sintezindən milyon dəfə böyük olan iki proton şüasının toqquşmasının nəyi pisdir? Vaxt uyğun idi: Soyuq Müharibə, silahlanma yarışı və bütün bunlar.

LHC-nin yaranma tarixi

Brücke-Osteuropa / wikimedia.org
(CC0 1.0)

Yüklü hissəciklərin istehsalı və tədqiqi üçün sürətləndiricinin yaradılması ideyası 1920-ci illərin əvvəllərində ortaya çıxdı, lakin ilk prototiplər yalnız 1930-cu illərin əvvəllərində yaradıldı. Əvvəlcə onlar yüksək gərginlikli xətti sürətləndiricilər idi, yəni düz xətt üzrə hərəkət edən yüklü hissəciklər. Üzük versiyası 1931-ci ildə ABŞ-da təqdim edildi, bundan sonra oxşar qurğular bir sıra inkişaf etmiş ölkələrdə - Böyük Britaniya, İsveçrə və SSRİ-də görünməyə başladı. Adını aldılar siklotronlar, və sonradan nüvə silahı yaratmaq üçün fəal şəkildə istifadə olunmağa başladı.

Qeyd etmək lazımdır ki, hissəcik sürətləndiricisinin qurulmasının dəyəri inanılmaz dərəcədə yüksəkdir. zamanı Avropa oynayır soyuq müharibəəsas rol deyil, onun yaradılmasına həvalə edilmişdir Avropa Nüvə Tədqiqatları Təşkilatı (rus dilində tez-tez CERN kimi oxunur), sonradan LHC-nin tikintisinə başlamışdır.

CERN haqqında qlobal narahatlıqlara cavab olaraq yaradılmışdır nüvə tədqiqatı ABŞ və SSRİ-də ümumi məhvə səbəb ola bilər. Buna görə də alimlər qüvvələri birləşdirib onları sülhsevər istiqamətə yönəltmək qərarına gəliblər. 1954-cü ildə CERN rəsmi doğuldu.

1983-cü ildə CERN-in himayəsi altında W və Z bozonları kəşf edildi, bundan sonra Higgs bozonlarının kəşfi məsələsi yalnız zaman məsələsi oldu. Elə həmin il kəşf edilmiş bozonların tədqiqində əsas rol oynayan Böyük Elektron-Pozitron Kollayderinin (LEPC) tikintisi üzrə işlərə başlanıldı. Lakin o zaman da məlum oldu ki, yaradılan cihazın gücü tezliklə kifayət etməyəcək. Və 1984-cü ildə BEPK söküldükdən dərhal sonra LHC-nin tikintisinə qərar verildi. Bu, 2000-ci ildə baş verən hadisədir.

2001-ci ildə başlanan LHC-nin tikintisinə onun keçmiş BEPK-nin yerində, Cenevrə gölü vadisində baş tutması kömək etdi. Maliyyələşdirmə məsələləri ilə əlaqədar olaraq (1995-ci ildə dəyəri 2,6 milyard İsveçrə frankı qiymətləndirilmişdi, 2001-ci ildə 4,6 milyardı ötmüş, 2009-cu ildə 6 milyard dollar təşkil etmişdir).

Hazırda LHC ətrafı 26,7 km olan tuneldə yerləşir və iki ölkənin ərazisindən keçir. Avropa ölkələri- Fransa və İsveçrə. Tunelin dərinliyi 50-175 metr arasında dəyişir. Onu da qeyd etmək lazımdır ki, sürətləndiricidə protonların toqquşma enerjisi 14 teraelektronvolta çatır ki, bu da BEPK-dan istifadə etməklə əldə edilən nəticələrdən 20 dəfə çoxdur.

"Maraq pislik deyil, amma böyük iyrənc bir şeydir."

CERN kollayderinin 27 kilometrlik tuneli Cenevrə yaxınlığında yerin 100 metr altında yerləşir. Burada nəhəng superkeçirici elektromaqnitlər olacaq. Sağda nəqliyyat avtomobilləri var. Juhanson / wikipedia.org (CC BY-SA 3.0)

İnsan tərəfindən yaradılmış bu “Qiyamət Maşını” nə üçün lazımdır? Alimlər dünyanı Böyük Partlayışdan dərhal sonra, yəni maddənin əmələ gəlməsi anında olduğu kimi görməyi gözləyirlər.

Məqsədlər LHC-nin tikintisi zamanı elm adamlarının özləri üçün təyin etdikləri:

1. "Hər şeyin nəzəriyyəsini" daha da yaratmaq məqsədi ilə Standart Modelin təsdiqi və ya təkzibi.
2. Beşinci əsas qüvvənin hissəciyi kimi Hiqqs bozonunun mövcudluğunun sübutu. Nəzəri araşdırmalara görə, o, elektrik və zəif qarşılıqlı təsirlərə təsir göstərməli, onların simmetriyasını pozmalıdır.
3. Onlardan ibarət protonlardan 20 min dəfə kiçik olan əsas hissəcik olan kvarkların tədqiqi.
4. Kainatın böyük hissəsini təşkil edən qaranlıq maddənin əldə edilməsi və öyrənilməsi.

Bunlar elm adamlarının LHC-yə təyin etdiyi yeganə məqsədlərdən uzaqdır, lakin qalanları daha çox əlaqəli və ya sırf nəzəri xarakter daşıyır.

Nə əldə etdiniz?

Şübhəsiz ki, ən böyük və ən mühüm nailiyyət varlığın rəsmi təsdiqi oldu Higgs bozonu. Alimlərin fikrincə, bütün elementar hissəciklərin kütlə əldə etməsinə təsir edən beşinci qarşılıqlı təsirin kəşfi (Hiqqs sahəsi). Hesab edilir ki, Hiqqs sahəsinin digər sahələrə təsiri zamanı simmetriya pozulduqda W və Z bozonları kütləvi olur. Hiqqs bozonunun kəşfi o qədər əhəmiyyətlidir ki, bir sıra elm adamları onlara “tanrı hissəcikləri” adını vermişlər.

Kvarklar birləşərək hissəciklərə (protonlar, neytronlar və s.) deyilir hadronlar. LHC-də sürətlənən və toqquşan onlardır, buna görə də onun adı. Kollayderin işləməsi zamanı sübut olundu ki, kvarkı adrondan ayırmaq sadəcə mümkün deyil. Bunu etməyə çalışsanız, məsələn, bir protondan başqa bir elementar hissəciyi qoparacaqsınız - mezon. Bunun adronlardan yalnız biri olmasına və yeni heç nə ehtiva etməməsinə baxmayaraq, kvarkların qarşılıqlı təsirinin sonrakı tədqiqi kiçik addımlarla aparılmalıdır. Kainatın fəaliyyətinin əsas qanunlarını araşdırarkən tələskənlik təhlükəlidir.

LHC-nin istifadəsi zamanı kvarkların özləri kəşf edilməsə də, onların varlığı müəyyən bir nöqtəyə qədər riyazi abstraksiya kimi qəbul edilirdi. İlk belə hissəciklər 1968-ci ildə tapıldı, lakin yalnız 1995-ci ildə “əsl kvark”ın mövcudluğu rəsmi şəkildə sübuta yetirildi. Eksperimental nəticələr onları təkrar istehsal etmək qabiliyyəti ilə təsdiqlənir. Buna görə də, LHC tərəfindən oxşar nəticənin əldə edilməsi təkrar kimi deyil, onların mövcudluğunun möhkəm sübutu kimi qəbul edilir! Baxmayaraq ki, kvarkların reallığı ilə bağlı problem heç bir yerdə yoxa çıxmayıb, çünki onlar sadəcədirlər seçilə bilməz adronlardan.

Planlarınız nədir?

Hans G / flickr.com (CC BY-SA 2.0)

“Hər şeyin nəzəriyyəsi”nin yaradılmasının əsas vəzifəsi həll olunmayıb, lakin onun təzahürünün mümkün variantlarının nəzəri tədqiqi davam edir. İndiyə qədər Ümumi Nisbilik Nəzəriyyəsi ilə Standart Modelin birləşdirilməsi problemlərindən biri onların fəaliyyət dairəsinin müxtəlifliyi olaraq qalır və buna görə də ikincisi birincinin xüsusiyyətlərini nəzərə almır. Buna görə də Standart Modeldən kənara çıxmaq və kənara çıxmaq vacibdir Yeni fizika.

Supersimmetriya - elm adamları onun bosonik və fermionik kvant sahələrini o qədər birləşdirdiyinə inanırlar ki, onlar bir-birinə çevrilə bilsinlər. Standart Modeldən kənara çıxan məhz bu cür çevrilmədir, çünki kvant sahələrinin simmetrik xəritələşdirilməsinin əsaslandığı nəzəriyyəsi var. qravitonlar. Onlar, müvafiq olaraq, cazibə qüvvəsinin elementar hissəciyi ola bilər.

Madala Boson– Madala bozonunun mövcudluğu ilə bağlı fərziyyə başqa bir sahənin olduğunu güman edir. Yalnız Hiqqs bozonu məlum hissəciklər və maddə ilə qarşılıqlı təsir göstərirsə, Madala bozonu qaranlıq maddə. Kainatın böyük hissəsini tutmasına baxmayaraq, onun mövcudluğu Standart Modelə daxil edilməyib.

Mikroskopik qara dəlik - LHC-nin araşdırmalarından biri də qara dəlik yaratmaqdır. Bəli, bəli, kosmosdakı qara, hər şeyi istehlak edən bölgə. Xoşbəxtlikdən bu istiqamətdə ciddi nailiyyətlər əldə olunmayıb.

Bu gün Böyük Adron Kollayderi çoxməqsədli tədqiqat mərkəzidir, onun işi əsasında dünyanın quruluşunu daha yaxşı anlamağa kömək edəcək nəzəriyyələr yaradılır və eksperimental olaraq təsdiqlənir. Stiven Hawking də daxil olmaqla təhlükəli adlandırılan bir sıra davam edən araşdırmalar ətrafında tez-tez tənqid dalğaları olur, lakin oyun mütləq şam etməyə dəyər. Nə xəritəsi, nə kompası, nə də ətrafımızdakı dünya haqqında əsas biliyi olmayan bir kapitanla Kainat adlı qara okeanda üzə bilmərik.

Səhv tapsanız, lütfən, mətnin bir hissəsini vurğulayın və klikləyin Ctrl+Enter.

Böyük Adron Kollayderi (LHC) protonları və ağır ionları (qurğuşun ionları) sürətləndirmək və onların toqquşma məhsullarını öyrənmək üçün nəzərdə tutulmuş tipik (süper güclü olsa da) toqquşan hissəcik sürətləndiricisidir. LHC mikroskopdur, onun köməyi ilə fiziklər maddənin nədən və necə əmələ gəldiyini açacaq, onun strukturu haqqında yeni, daha da mikroskopik səviyyədə məlumat əldə edəcəklər.

Çoxları onun işə salınmasından sonra nə baş verəcəyini səbirsizliklə gözləyirdi, lakin əslində heç nə baş vermədi - bizim dünyamız həqiqətən maraqlı və möhtəşəm bir şeyin baş verməsi üçün çox darıxdırıcıdır. Budur, sivilizasiya və onun yaradılış tacı da insandır, sadəcə olaraq, müəyyən bir sivilizasiya və insanların koalisiyası ortaya çıxdı, biz ötən əsrdə bir araya gələrək, yer kürəsini həndəsi irəliləyişlə çirkləndiririk və toplanan hər şeyi nahaq yerə məhv edirik. milyonlarla ildir. Bu barədə başqa bir yazıda danışacağıq, ona görə də burada HADRON KOLLİDERİ.

Xalqların və medianın çoxsaylı və müxtəlif gözləntilərinin əksinə olaraq, hər şey sakit və dinc şəkildə keçdi. Oh, hər şey necə şişirdilmişdi, məsələn, qəzetlər nömrədən-nömrəyə təkrar edirdilər: “LHC = dünyanın sonu!”, “Fəlakətə, yoxsa kəşfə gedən yol?”, “Məhv etmə fəlakəti”, demək olar ki, sonunu proqnozlaşdırırdılar. dünya və bütün yer kürəsini udacaq nəhəng qara dəlik. Görünür, bu nəzəriyyələr məktəbdə bu fənni 5 nömrəli bitirmə sertifikatı ala bilməyən paxıl fiziklər tərəfindən irəli sürülüb.

Məsələn, qədim Yunanıstanda (yeri gəlmişkən, müasir məktəblilər bunu SSRİ, Çexoslovakiya, Avstriya-Macarıstan, Saksoniya kimi mövcud olmayan qəribə bir ölkə kimi qəbul etdikləri üçün bir sözlə yazırlar) bir filosof Demokrit var idi. , Kurland və s. - “Qədim Yunanıstan”) o, müəyyən bir nəzəriyyəni ifadə etdi ki, maddə bölünməz hissəciklərdən ibarətdir - atomlar, lakin elm adamları bunun sübutunu yalnız təxminən 2350 ildən sonra tapdılar. Bir atom (bölünməz) də bölünə bilər, bu, 50 il sonra kəşf edildi elektronlar və ləpələr, və əsas- protonlar və neytronlar üçün. Ancaq məlum oldu ki, onlar ən kiçik hissəciklər deyil və öz növbəsində kvarklardan ibarətdir. Bu gün fiziklər buna inanırlar kvarklar- maddənin bölünməsinin həddi və ondan az bir şey yoxdur. Altı məlum kvark növü var: yuxarı, qəribə, cazibədar, gözəllik, həqiqi, aşağı - və onlar qlüonlarla birləşirlər.

"Kollayder" sözü ingiliscə toqquşmaq - toqquşmaq sözündən gəlir. Kollayderdə iki hissəcik buraxılışı bir-birinə doğru uçur və toqquşduqda şüaların enerjiləri əlavə olunur. Halbuki bir neçə onilliklər ərzində tikilmiş və işləyən adi sürətləndiricilərdə (nisbətən orta ölçülü və gücə malik ilk modellər İkinci Dünya Müharibəsindən əvvəl 30-cu illərdə ortaya çıxdı) şüa stasionar hədəfə dəyir və belə bir toqquşmanın enerjisi çox böyükdür. az.

Kollayder hadronları sürətləndirmək üçün nəzərdə tutulduğu üçün “hadron” adlanır. Adronlar- bu, protonları və neytronları əhatə edən elementar hissəciklər ailəsidir; onlar bütün atomların, eləcə də müxtəlif mezonların nüvələrini təşkil edirlər. Hadronların mühüm xassələri ondan ibarətdir ki, onlar həqiqətən elementar hissəciklər deyil, qluonlarla “bir-birinə yapışmış” kvarklardan ibarətdir.

Kollayder ölçüsünə görə böyük oldu - bu, dünyada indiyə qədər mövcud olan ən böyük fiziki eksperimental qurğudur, sürətləndiricinin yalnız əsas halqası 26 km-dən çox uzanır.

LHC tərəfindən sürətləndirilən protonların sürətinin işıq sürətinin 0,9999999998, sürətləndiricidə hər saniyədə baş verən hissəciklərin toqquşmalarının sayının isə 800 milyona çatacağı güman edilir.Toqquşan protonların ümumi enerjisi 14 TeV (14) olacaqdır. teraelektrovoltlar və qurğuşun nüvələri - toqquşan nuklonların hər bir cütü üçün 5,5 GeV. Nuklonlar(lat. nüvədən - nüvədən) - ümumi ad protonlar və neytronlar üçün.

Bu gün sürətləndiricilərin yaradılması texnologiyası haqqında müxtəlif fikirlər var: bəziləri onun məntiqi hədlərinə çatdığını, digərləri isə mükəmməlliyə heç bir məhdudiyyət olmadığını iddia edir - və müxtəlif rəylər ölçüsü 1000 dəfə kiçik olan və performansı daha yüksək olan dizaynların nəzərdən keçirilməsini təmin edir. LHC-dən daha çox A. Elektronikada və ya kompüter texnologiyasında, performansın eyni vaxtda artması ilə miniatürləşdirmə daim baş verir.

Böyük Hardon Kollayderi, LHC - protonları və ağır ionları (qurğuşun ionları) dağıtmaq və onların toqquşma məhsullarını öyrənmək üçün nəzərdə tutulmuş şüalardakı yüklü hissəciklərin tipik (son dərəcə də olsa) sürətləndiricisidir. BAC bu mikroskopdur, hansı ki, fizikanın açılacağı, onun cihazı haqqında məlumat əldə etmək məsələsini yeni, daha da mikroskopik səviyyədə nə və necə etmək olar.

Çoxları səbirsizliklə gözlədi, amma onun qaçışından sonra nə gəlir, amma prinsipcə heç bir şey baş vermədi - bizim dünyamızda çox şey çatışmır, həqiqətən maraqlı və iddialı bir şeydir. Burada bir sivilizasiya və onun yaradılması insan tacı, yalnız bir əsrdən artıq bir həndəsi irəliləyiş zagazhivaem torpaq birlikdə sivilizasiya və xalq, birlik koalisiya bir növ var, və milyonlarla il yığılmış ki, hər şeyi məhv beschinno. Bu barədə başqa bir mesajda danışacağıq və beləliklə - o Hadron Collider.

Xalqların və medianın çoxsaylı və müxtəlif gözləntilərinə baxmayaraq, hamısı sakit və dinc şəkildə getdi. Oh, otaqların sayına görə qəzet firması kimi hər şey necə şişmişdi: “BAC = dünyanın sonu!”, “Kəşfə gedən yol, yoxsa fəlakət?”, “Məhv etmə fəlakəti”, demək olar ki, dünyanın sonu və şeylər zasosetdə nəhəng bir qara dəlikdir ki, bütün torpaq. Ola bilsin ki, bu nəzəriyyələr məktəbin 5-ci rəqəmdən bitirmə sertifikatı almadığı fizikaya həsəd aparıb.

Burada, məsələn, Qədim Yunanıstanda (və yeri gəlmişkən, indiki tələbələr bunu bir sözlə yazırlar, SSRİ, Çexoslovakiya, Avstriya-Macarıstan, Saksoniya, Kurland və s. . - “Drevnyayagretsiya”), onun maddənin bölünməz hissəciklərdən - atomlardan ibarət olması ilə bağlı bəzi nəzəriyyələri var idi, lakin alimlər bunun sübutunu yalnız təxminən 2350 ildən sonra tapdılar. Atom (bölünməz) - həmçinin bölünə bilər, hətta 50 ildən sonra elektronlarda və nüvələrdə və nüvədə - proton və neytronlarda tapılır. Lakin onlar, məlum olduğu kimi, ən kiçik hissəciklər deyil və öz növbəsində, kvarklardan ibarətdir. Bu günə qədər fiziklər hesab edirlər ki, kvarklar - maddənin bölünməsinin həddi və daha az şey mövcud deyil. Altı növ kvark bilirik: tavan, qəribə, cazibədar, cazibədar, orijinal, alt - və onlar qluonlar vasitəsilə bağlanır.

"Collider" sözü ingiliscə toqquşma - üz sözündən gəlir. Kollayderdə iki hissəcik bir-birinə doğru uçmağa başlayır və toqquşma enerji şüaları əlavə olunur. Bir neçə onilliklər ərzində tikilməkdə olan və işləyən adi sürətləndiricilərdə (onların orta ölçülü və gücə malik ilk modelləri İkinci Dünya Müharibəsindən əvvəl 30-cu illərdə ortaya çıxdı), puçek sabit hədəflərə zərbələr endirir və toqquşmanın enerjisi çox olur. daha kiçik.

"Hadronic" kollayderi adronları dağıtmaq üçün nəzərdə tutulduğu üçün belə adlandırılıb. Adronlar - bütün atomların nüvəsindən, eləcə də müxtəlif mezonlardan ibarət proton və neytronlardan ibarət elementar hissəciklər ailəsidir. Hadronların mühüm xüsusiyyəti onların həqiqətən elementar hissəciklər olmaması və kvarklardan, “yapışdırılmış” qlüonlardan ibarət olmasıdır.

Böyük toqquşdurucu öz ölçüsünə görə olmuşdur - dünyada indiyə qədər ən böyük fiziki eksperimental qurğudur, yalnız əsas sürətləndirici halqa 26 km-dən çox uzanır.

Güman edilir ki, dispers çənin sürəti işıq sürətinə 0,9999999998 proton, hər saniyə sürətləndiricidən çıxan hissəciklərin toqquşmalarının sayı, toqquşan protonların ümumi enerjisi 800 milyona çatacaq, 14 TeV (14 teraelektro-volt, və qurğuşun nüvələri - hər bir toqquşan nuklon cütü üçün 5,5 GeV nuklonlar (lat. nucleus - nüvədən) - proton və neytronların ümumi adı.

Bu günə qədər sürətləndirici texnologiyanın yaradılması ilə bağlı müxtəlif fikirlər mövcuddur: bəziləri onun məntiqi tərəfinə gəldiyini, digərləri isə mükəmməlliyə heç bir məhdudiyyətin olmadığını deyirlər - və müxtəlif sorğular 1000 dəfə kiçik, lakin daha yüksək olan strukturların icmalını təqdim etdi. məhsuldarlıq BUCK 'Bəli. Elektronikada və ya kompüter texnologiyasında səmərəliliyin artması ilə daim miniatürləşmə aparılır.

Üzərində qeyd olunan Kollayderin yeri olan xəritə

Fundamental qarşılıqlı təsirləri bir nəzəriyyədə daha da birləşdirmək üçün müxtəlif yanaşmalardan istifadə olunur: M-nəzəriyyəsində işlənmiş sim nəzəriyyəsi (brane nəzəriyyəsi), fövqəlqravitasiya nəzəriyyəsi, ilgək kvant cazibəsi və s. Onlardan bəzilərinin daxili problemləri var və heç birində yoxdur. eksperimental təsdiq. Problem ondadır ki, müvafiq təcrübələri həyata keçirmək üçün müasir yüklü hissəcik sürətləndiriciləri ilə əldə edilə bilməyən enerjilər lazımdır.

LHC əvvəllər aparılması mümkün olmayan təcrübələrə icazə verəcək və ehtimal ki, bu nəzəriyyələrin bəzilərini təsdiq və ya təkzib edəcək. Beləliklə, ölçüləri dörddən çox olan fiziki nəzəriyyələrin bütün diapazonu var ki, onlar "supersimmetriya"nın mövcudluğunu nəzərdə tutur - məsələn, simli nəzəriyyə, bəzən supersimmetriya olmadan öz fiziki mənasını itirdiyinə görə super sim nəzəriyyəsi adlanır. Beləliklə, supersimmetriyanın mövcudluğunun təsdiqi bu nəzəriyyələrin doğruluğunun dolayı təsdiqi olacaqdır.

Üst kvarkların tədqiqi

Tikinti tarixi

LHC sürətləndiricisinin yerləşdirilməsi üçün nəzərdə tutulmuş 27 km yeraltı tunel

Böyük Adron Kollayderi layihəsinin ideyası 1984-cü ildə yaranıb və on ildən sonra rəsmən təsdiqlənib. Onun tikintisi 2001-ci ildə, əvvəlki sürətləndirici, Böyük Elektron-Pozitron Kollayderi tamamlandıqdan sonra başladı.

Sürətləndiricinin baş verən hissəciklərin kütlə mərkəzi sistemində ümumi enerjisi 14 TeV (yəni 14 teraelektronvolt və ya 14 10 12 elektronvolt) olan protonları, həmçinin enerjisi 5,5 GeV olan qurğuşun nüvələrini toqquşdurması nəzərdə tutulur. (5,5 10 9 elektronvolt) hər bir cüt toqquşan nuklon üçün. Beləliklə, LHC dünyanın ən yüksək enerjili hissəcik sürətləndiricisi olacaq, enerji baxımından ən yaxın rəqiblərindən - hazırda Milli Sürətləndirici Laboratoriyada fəaliyyət göstərən Tevatron proton-antiproton kollayderindən daha yüksəkdir. Enriko Fermi (ABŞ) və Brookhaven Laboratoriyasında (ABŞ) fəaliyyət göstərən relativistik ağır ion toqquşdurucu RHIC.

Sürətləndirici əvvəllər Böyük Elektron-Pozitron Kollayderinin tutduğu tuneldə yerləşir. Ətrafı 26,7 km olan tunel Fransa və İsveçrədə yerin təxminən yüz metr dərinliyində salınıb. Proton şüalarını saxlamaq və düzəltmək üçün ümumi uzunluğu 22 km-dən çox olan 1624 superkeçirici maqnit istifadə olunur. Onlardan sonuncusu 2006-cı il noyabrın 27-də tuneldə quraşdırılıb. Maqnitlər 1,9 K (-271 °C) temperaturda işləyəcək. Maqnitlərin soyudulması üçün xüsusi kriogen xəttin tikintisi 2006-cı il noyabrın 19-da başa çatdırılmışdır.

Testlər

Spesifikasiyalar

Kollayderdə hissəciklərin sürətləndirilməsi prosesi

LHC-dəki hissəciklərin toqquşan şüalardakı sürəti vakuumda işığın sürətinə yaxındır. Hissəciklərin belə yüksək sürətə qədər sürətləndirilməsi bir neçə mərhələdə əldə edilir. Birinci mərhələdə aşağı enerjili xətti sürətləndiricilər Linac 2 və Linac 3 sonrakı sürətləndirmə üçün proton və qurğuşun ionlarını yeridirlər. Sonra hissəciklər PS gücləndiricisinə, sonra isə PS-nin özünə (proton sinxrotronuna) daxil olur və 28 GeV enerji əldə edir. Bundan sonra hissəcik enerjisi 450 GeV-ə çatan SPS-də (Super Sinxrotron Proton Sinxrotron) hissəcik sürətlənməsi davam edir. Daha sonra şüa 26,7 kilometrlik əsas halqaya yönəldilir və detektorlar toqquşma nöqtələrində baş verən hadisələri qeydə alır.

Enerji istehlakı

Kollayderin istismarı zamanı təxmin edilən enerji sərfiyyatı 180 MVt təşkil edəcək. Bütün Cenevrə kantonunun təxmini enerji istehlakı. CERN özü enerji istehsal etmir, yalnız ehtiyat dizel generatorlarına malikdir.

Paylanmış Hesablama

LHC sürətləndiricisi və detektorlarından gələcək məlumatları idarə etmək, saxlamaq və emal etmək üçün paylanmış hesablama şəbəkəsi LCG yaradılır. L HC C hesablama G RID ), grid texnologiyasından istifadə etməklə. Müəyyən hesablama tapşırıqları üçün LHC@home paylanmış hesablama layihəsi istifadə olunacaq.

Nəzarətsiz fiziki proseslər

Bəzi ekspertlər və ictimaiyyət nümayəndələri kollayderdə aparılan təcrübələrin nəzarətdən çıxması və müəyyən şərtlər altında nəzəri cəhətdən bütün planeti məhv edə biləcək zəncirvari reaksiya inkişaf etdirmə ehtimalının sıfırdan fərqli olması ilə bağlı narahatlıqlarını ifadə ediblər. LHC-nin fəaliyyəti ilə bağlı fəlakətli ssenarilərin tərəfdarlarının nöqteyi-nəzəri ayrıca veb-saytda təqdim olunur. Bənzər hisslərə görə LHC bəzən olaraq deşifr edilir Son Adron Kollayderi ( Son Adron Kollayderi).

Bu baxımdan, ən çox qeyd olunanlar kollayderdə mikroskopik qara dəliklərin görünməsinin nəzəri ehtimalı, həmçinin ətrafdakı maddənin tutulmasının sonrakı zəncirvari reaksiyası ilə antimaddə və maqnit monopollarının yığınlarının meydana gəlməsinin nəzəri imkanlarıdır.

Bu nəzəri imkanlar CERN-in xüsusi qrupu tərəfindən nəzərdən keçirilib və bu qrup bütün bu qorxuların əsassız kimi tanındığı müvafiq hesabat hazırlayıb. İngilis nəzəri fizik Adrian Kent CERN tərəfindən qəbul edilmiş təhlükəsizlik standartlarını tənqid edən elmi məqalə dərc etdi, çünki gözlənilən zərər, yəni hadisənin baş vermə ehtimalının qurbanların sayı ilə məhsulu, onun fikrincə, qəbuledilməzdir. Bununla belə, LHC-də fəlakətli ssenari ehtimalının maksimum yuxarı həddi 10 -31-dir.

Fəlakət ssenarilərinin əsassızlığının lehinə olan əsas arqumentlər arasında Yerin, Ayın və digər planetlərin daim daha yüksək enerjiyə malik kosmik hissəciklərin axınları ilə bombalanması faktına istinadlar daxildir. Brookhaven-də relativistik ağır ion toqquşdurucu RHIC də daxil olmaqla, əvvəllər istismara verilmiş sürətləndiricilərin uğurlu işləməsi də qeyd olunur. Mikroskopik qara dəliklərin əmələ gəlməsi ehtimalı CERN mütəxəssisləri tərəfindən inkar edilmir, lakin qeyd edilir ki, bizim üçölçülü məkanımızda belə obyektlər yalnız LHC-dəki şüaların enerjisindən 16 ballıq böyük enerjilərdə görünə bilər. Hipotetik olaraq, mikroskopik qara dəliklər LHC-də aparılan təcrübələrdə əlavə məkan ölçüləri olan nəzəriyyələrin proqnozlaşdırılmasında görünə bilər. Bu cür nəzəriyyələrin hələlik heç bir eksperimental təsdiqi yoxdur. Bununla belə, qara dəliklər LHC-də hissəciklərin toqquşması nəticəsində yaransa belə, onların Hawking radiasiyasına görə son dərəcə qeyri-sabit olacağı və adi hissəciklər kimi demək olar ki, dərhal buxarlanacağı gözlənilir.

21 mart 2008-ci ildə Valter Vaqnerin iddiası Havay ştatının (ABŞ) federal dairə məhkəməsində qaldırıldı. Walter L. Wagner) və Luis Sancho (ing. Luis Sanço), burada onlar CERN-i dünyanın sonunu gətirməyə çalışmaqda ittiham edərək, təhlükəsizliyi təmin olunana qədər kollayderin işə salınmasının qadağan edilməsini tələb edirlər.

Təbii sürətlər və enerjilərlə müqayisə

Sürətləndirici adronlar və atom nüvələri kimi hissəcikləri toqquşdurmaq üçün nəzərdə tutulub. Bununla belə, sürəti və enerjisi kollayderdən xeyli yüksək olan təbii hissəcik mənbələri var (bax: Zevatron). Belə təbii hissəciklər kosmik şüalarda aşkar edilir. Yer planetinin səthi bu şüalardan qismən qorunur, lakin onlar atmosferdən keçərkən kosmik şüa hissəcikləri atomlar və hava molekulları ilə toqquşur. Bu təbii toqquşmalar nəticəsində Yer atmosferində çoxlu sabit və qeyri-sabit hissəciklər yaranır. Nəticədə, milyonlarla ildir ki, planetdə təbii fon radiasiyası mövcuddur. Eyni şey (elementar hissəciklərin və atomların toqquşması) LHC-də baş verəcək, lakin daha aşağı sürət və enerji ilə və daha kiçik miqdarda.

Mikroskopik qara dəliklər

Elementar hissəciklərin toqquşması zamanı qara dəliklər yarana bilsə, onlar da kvant mexanikasının ən fundamental prinsiplərindən biri olan CPT dəyişməzliyi prinsipinə uyğun olaraq elementar hissəciklərə çevriləcəklər.

Bundan əlavə, əgər sabit qara mikro-dəliklərin mövcudluğu ilə bağlı fərziyyə doğru olsaydı, o zaman kosmik elementar hissəciklərin Yerin bombardmanı nəticəsində onlar böyük miqdarda əmələ gələrdi. Lakin kosmosdan gələn yüksək enerjili elementar hissəciklərin əksəriyyətinin elektrik yükü var, buna görə də bəzi qara dəliklər elektrik yüklü olacaq. Bu yüklü qara dəliklər Yerin maqnit sahəsi tərəfindən tutulacaq və əgər həqiqətən təhlükəli olsaydılar, Yeri çoxdan məhv edərdilər. Qara dəlikləri elektrik cəhətdən neytral edən Schwimmer mexanizmi Hokinq effektinə çox bənzəyir və Hokinq effekti işləməsə işləyə bilməz.

Bundan əlavə, yüklü və ya elektrik cəhətdən neytral istənilən qara dəliklər ağ cırtdanlar tərəfindən tutulacaq və neytron ulduzları(Yer kimi, kosmik radiasiya ilə bombalanır) və onları məhv etdi. Nəticədə, ağ cırtdanların və neytron ulduzların ömürləri əslində müşahidə ediləndən çox qısa olacaq. Bundan əlavə, məhv edilə bilən ağ cırtdanlar və neytron ulduzları faktiki olaraq müşahidə olunmayan əlavə radiasiya yayardı.

Nəhayət, mikroskopik qara dəliklərin meydana gəlməsini proqnozlaşdıran əlavə məkan ölçüləri olan nəzəriyyələr yalnız əlavə ölçülərin sayı ən azı üç olduqda eksperimental məlumatlarla ziddiyyət təşkil etmir. Lakin bu qədər əlavə ölçülərlə qara dəliyin Yerə hər hansı əhəmiyyətli zərər verməsi üçün milyardlarla il keçməlidir.

Strapelki

Moskva Dövlət Universitetinin Nüvə Fizikası Elmi-Tədqiqat İnstitutundan fizika-riyaziyyat elmləri doktoru Eduard Bus LHC-də makroskopik qara dəliklərin, buna görə də “qurd dəlikləri”nin və zamanla səyahətin meydana çıxmasını inkar edir.

Qeydlər

1. LHC üçün son bələdçi (İngilis dili) S. 30.
2. LHC: Əsas Faktlar. "Böyük elmin elementləri." 15 sentyabr 2008-ci ildə alındı.
3. Tevatron Electroweak İşçi Qrupu, Üst Alt Qrup
4. LHC sinxronizasiya sınağı uğurlu oldu
5. Enjeksiyon sisteminin ikinci sınağı fasilələrlə keçdi, lakin məqsədinə çatdı. “Böyük elmin elementləri” (24 avqust 2008-ci il). 6 sentyabr 2008-ci ildə alınıb.
6. LHC əlamətdar günü sürətli başlanğıc üçün başlayır
7. LHC-də ilk şüa - sürətləndirici elm.
8. LHC komandası üçün missiya tamamlandı. physicsworld.com. 12 sentyabr 2008-ci ildə alındı.
9. LHC-də sabit dövriyyəli bir şüa işə salınır. “Böyük elmin elementləri” (12 sentyabr 2008-ci il). 12 sentyabr 2008-ci ildə alındı.
10. Böyük Adron Kollayderində baş verən qəza təcrübələri qeyri-müəyyən müddətə təxirə salır. “Böyük elmin elementləri” (19 sentyabr 2008). 21 sentyabr 2008-ci ildə alındı.
11. Böyük Adron Kollayderi yaza qədər fəaliyyətini bərpa etməyəcək - CERN. RİA Novosti (23 sentyabr 2008-ci il). 25 sentyabr 2008-ci ildə alındı.
12. http://press.web.cern.ch/Press/PressReleases/Releases2008/PR14.08E.html
13. https://edms.cern.ch/file/973073/1/Report_on_080919_incident_at_LHC__2_.pdf
14. https://lhc2008.web.cern.ch/LHC2008/inauguration/index.html
15. Zədələnmiş maqnitlərin təmiri əvvəllər düşünüldüyündən daha geniş olacaq. “Böyük elmin elementləri” (09 noyabr 2008-ci il). 12 noyabr 2008-ci ildə alınıb.
16. 2009-cu il üçün cədvəl. “Böyük elmin elementləri” (18 yanvar 2009-cu il). 18 yanvar 2009-cu ildə alınıb.
17. CERN-in press-relizi
18. Böyük Adron Kollayderinin 2009-2010-cu illər üçün istismar planı təsdiq edilib. “Böyük elmin elementləri” (6 fevral 2009-cu il). 5 aprel 2009-cu ildə alınıb.
19. LHC təcrübələri.
20. "Pandoranın Qutusu" açılır. Vesti.ru (9 sentyabr 2008-ci il). 12 sentyabr 2008-ci ildə alındı.
21. Hissəciklərin Toqquşdurucu Təcrübələrində Təhlükə Potensialı
22. Dimopoulos S., Landsberg G. Böyük Adron Kollayderində Qara dəliklər (İngilis dili) Phys. Rev. Lett. 87 (2001)
23. Blaizot J.-P. və b. LHC-də ağır ionların toqquşması zamanı potensial təhlükəli hadisələrin öyrənilməsi.
24. LHC Toqquşmalarının Təhlükəsizliyinə Baxış LHC Təhlükəsizlik Qiymətləndirmə Qrupu
25. Sürətləndiricilərin Risklərinin Tənqidi Baxışı. Proza.ru (23 may 2008-ci il). 17 sentyabr 2008-ci ildə alındı.
26. LHC-də fəlakət ehtimalı nədir?
27. Qiyamət günü
28. Hakimdən Dünyanı və bəlkə də daha çoxunu xilas etməyi xahiş etmək
29. LHC-nin niyə təhlükəsiz olacağını izah edir
30. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-es.pdf (İspan dili)
31. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-de.pdf (Almanca)
32. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-fr.pdf (Fransızca)
33. H. Heiselberg. Kvark damcılarında skrininq // Fiziki baxış D. - 1993. - T. 48. - No 3. - S. 1418-1423. DOI: 10.1103/PhysRevD.48.1418
34. M. Alford, K. Rajaqopal, S. Reddy, A. Steiner. Qəribə ulduz qabıqlarının və strangeletlərin sabitliyi // Amerika Fizika Cəmiyyəti. Fiziki baxış D. - 2006. - T. 73, 114016.

Eksperimentin Avropada aparılması ilə bağlı xəbər ictimai asayişi sarsıdıb, müzakirə olunan mövzular siyahısında birinci yerə yüksəlib. Adron Kollayderi hər yerdə - televiziyada, mətbuatda və internetdə göründü. LJ istifadəçiləri ayrı-ayrı icmalar yaratsalar, nə deyə bilərik ki, burada yüzlərlə qayğıkeş insan artıq elmin yeni ideyası haqqında öz fikirlərini fəal şəkildə ifadə edib. “Delo” sizə bilmədən bilmədiyiniz 10 faktı təqdim edir hadron toqquşdurucusu.

Sirli elmi ifadə, sözlərin hər birinin mənasını başa düşən kimi belə olmaqdan çıxır. Adron– elementar hissəciklər sinfinin adı. Kollayder- xüsusi sürətləndirici, onun köməyi ilə maddənin elementar hissəciklərinə yüksək enerji ötürmək və onları ən yüksək sürətlə sürətləndirmək, onların bir-biri ilə toqquşmasını bərpa etmək mümkündür.

2. Niyə hamı onun haqqında danışır?

Avropa Nüvə Tədqiqatları Mərkəzinin (CERN) alimlərinin fikrincə, eksperiment milyardlarla il əvvəl Kainatın yaranması ilə nəticələnən partlayışı miniatür şəkildə təkrar etməyə imkan verəcək. Bununla belə, ictimaiyyəti ən çox maraqlandıran odur ki, eksperiment uğursuz olarsa, mini partlayışın planetimiz üçün nə kimi nəticələri olacaq. Bəzi alimlərin fikrincə, ultra relyativistik sürətlə əks istiqamətlərdə uçan elementar hissəciklərin toqquşması nəticəsində mikroskopik qara dəliklər əmələ gələcək və digər təhlükəli hissəciklər uçacaq. Qara dəliklərin buxarlanmasına səbəb olan xüsusi radiasiyaya güvənməyin xüsusi bir mənası yoxdur - bunun işlədiyinə dair heç bir eksperimental sübut yoxdur. Məhz buna görə də skeptik alimlər tərəfindən fəal şəkildə gücləndirilmiş bu cür elmi yeniliyə inamsızlıq yaranır.

3. Bu şey necə işləyir?

Elementar hissəciklər əks istiqamətlərdə müxtəlif orbitlərə sürətləndirilir, bundan sonra bir orbitə yerləşdirilir. Mürəkkəb cihazın dəyəri ondadır ki, onun sayəsində alimlər 150 meqapiksel ayırdetmə qabiliyyətinə malik rəqəmsal kameralar şəklində xüsusi detektorlar tərəfindən qeydə alınan elementar hissəciklərin toqquşma məhsullarını öyrənmək imkanı əldə edirlər. ikinci.

4. Kollayder yaratmaq ideyası nə vaxt yaranıb?

Maşını yaratmaq ideyası hələ 1984-cü ildə yaranıb, lakin tunelin tikintisinə yalnız 2001-ci ildə başlanılıb. Sürətləndirici əvvəlki sürətləndiricinin, Böyük Elektron-Pozitron Kollayderinin yerləşdiyi tuneldə yerləşir. 26,7 kilometrlik üzük Fransa və İsveçrədə yerin təxminən yüz metr dərinliyində salınıb. Sentyabrın 10-da sürətləndiricidə ilk proton şüası buraxıldı. Yaxın bir neçə gün ərzində ikinci şüa işə salınacaq.

5. Tikinti nə qədər başa gəldi?

Layihənin hazırlanmasında dünyanın hər yerindən, o cümlədən Rusiyadan olan yüzlərlə alim iştirak edib. Onun dəyəri 10 milyard dollar qiymətləndirilir ki, bunun da 531 milyonunu ABŞ adron kollayderinin tikintisinə yatırıb.

6. Ukrayna sürətləndiricinin yaradılmasına hansı töhfəni verdi?

Ukrayna Nəzəri Fizika İnstitutunun alimləri adron kollayderinin qurulmasında bilavasitə iştirak ediblər. Onlar tədqiqat üçün xüsusi olaraq daxili izləmə sistemi (İTS) hazırlayıblar. O, "Alisa" nın ürəyidir - hissə toqquşdurucu, burada miniatür "böyük partlayış" baş verməlidir. Aydındır ki, bu avtomobilin ən vacib hissəsi deyil. Ukrayna layihədə iştirak hüququ üçün hər il 200 min qrivna ödəməlidir. Bu, digər ölkələrin layihəyə töhfələrindən 500-1000 dəfə azdır.

7. Dünyanın sonunu nə vaxt gözləməliyik?

Elementar hissəciklərin şüalarının toqquşması üzrə ilk təcrübə oktyabrın 21-nə planlaşdırılır. Bu vaxta qədər alimlər hissəcikləri işıq sürətinə yaxın sürətə çatdırmağı planlaşdırırlar. Eynşteynin ümumi nisbilik nəzəriyyəsinə görə, qara dəliklər bizi təhdid etmir. Bununla belə, əlavə məkan ölçüləri olan nəzəriyyələr doğru çıxsa, Yer planetində bütün məsələlərimizi həll etməyə çox vaxtımız qalmayıb.

8. Qara dəliklər niyə qorxuludur?

Qara dəlik- zaman məkanında cazibə qüvvəsi o qədər güclü olan, hətta işıq sürəti ilə hərəkət edən cisimlər belə onu tərk edə bilməyən bölgə. Qara dəliklərin mövcudluğu Eynşteyn tənliklərinin həlli ilə təsdiqlənir. Artıq çoxlarının Avropada yaranan, böyüyən qara dəliyin bütün planeti necə udacağını təsəvvür etməsinə baxmayaraq, həyəcan təbili çalmağa ehtiyac yoxdur. Qara dəliklər, bəzi nəzəriyyələrə görə işləyərkən görünə bilər toqquşdurucu, eyni nəzəriyyələrə görə, o qədər qısa müddət ərzində mövcud olacaqlar ki, sadəcə olaraq maddənin udulması prosesinə başlamağa vaxtları olmayacaq. Bəzi alimlərin fikrincə, onların kollayderin divarlarına çatmağa belə vaxtları olmayacaq.

9. Tədqiqat necə faydalı ola bilər?

Bu tədqiqatların bəşəriyyətə elementar hissəciklərin tərkibini bilməyə imkan verəcək elmin daha bir inanılmaz nailiyyəti olması ilə yanaşı, bu, bəşəriyyətin belə riskə getdiyi bütün qazanc deyil. Ola bilsin ki, yaxın gələcəkdə siz və mən dinozavrları öz gözlərimizlə görə və Napoleonla ən effektiv hərbi strategiyaları müzakirə edə biləcəyik. Rus alimləri hesab edirlər ki, təcrübə nəticəsində bəşəriyyət zaman maşını yarada biləcək.

10. Hadron Kollayderi ilə necə elmi biliklərə sahib olmaq olar?

Və nəhayət, əvvəlcədən cavabı ilə silahlanmış kimsə sizdən adron kollayderinin nə olduğunu soruşsa, biz sizə hər kəsi xoş təəccübləndirə biləcək layiqli cavab təklif edirik. Odur ki, təhlükəsizlik kəmərlərinizi bağlayın! Hadron Collider toqquşan şüalarda protonları və ağır ionları sürətləndirmək üçün nəzərdə tutulmuş yüklü hissəcik sürətləndiricisidir. Avropa Nüvə Tədqiqatları Şurasının tədqiqat mərkəzində inşa edilən bu, 100 metr dərinlikdə çəkilmiş 27 kilometrlik tuneldir. Protonlar elektrik yüklü olduğundan, ultrarelyativistik proton protona yaxın uçan demək olar ki, real fotonlardan ibarət bulud yaradır. Bu foton axını nüvənin böyük elektrik yükü səbəbindən nüvə toqquşması rejimində daha da güclənir. Onlar ya yaxınlaşan bir protonla toqquşaraq tipik foton-hadron toqquşmaları yarada bilər, ya da bir-biri ilə toqquşa bilər. Alimlər qorxurlar ki, təcrübə nəticəsində kosmosda məkan-zamanın tipoloji xüsusiyyəti olan məkan-zaman “tunelləri” əmələ gələ bilər. Təcrübə nəticəsində supersimmetriyanın mövcudluğu da sübuta yetirilə bilər ki, bu da beləliklə super simli nəzəriyyənin həqiqətinin dolayı təsdiqinə çevriləcək.

Böyük Adron Kollayderi harada yerləşir?

2008-ci ildə CERN (Avropa Nüvə Tədqiqatları Şurası) Böyük Adron Kollayderi adlı super güclü hissəcik sürətləndiricisinin tikintisini tamamladı. İngilis dilində: LHC – Böyük Adron Kollayderi. CERN 1955-ci ildə təsis edilmiş beynəlxalq hökumətlərarası elmi təşkilatdır. Əslində, bu, yüksək enerji, hissəciklər fizikası və günəş enerjisi. Təşkilata 20-yə yaxın ölkə üzvdür.

Böyük Adron Kollayderi nə üçün lazımdır?

Cenevrə yaxınlığında, 27 kilometrlik (26,659 m) dairəvi beton tuneldə protonları sürətləndirmək üçün superkeçirici maqnit halqası yaradılmışdır. Gözlənilir ki, sürətləndirici nəinki maddənin mikrostrukturunun sirlərinə nüfuz etməyə kömək edəcək, həm də maddənin dərinliklərində yeni enerji mənbələri ilə bağlı suala cavab axtarışında irəliləməyə imkan verəcək.

Bu məqsədlə sürətləndiricinin özünün tikintisi ilə (qiyməti 2 milyard dollardan çox) eyni vaxtda dörd hissəcik detektoru yaradılmışdır. Bunlardan ikisi böyük universaldır (CMS və ATLAS), ikisi isə daha ixtisaslaşmışdır. Detektorların ümumi dəyəri də 2 milyard dollara yaxınlaşır. Böyük CMS və ATLAS layihələrinin hər birində Rusiya və Belarus da daxil olmaqla 50 ölkədən 150-dən çox institut iştirak edib.

Tutulmayan Higgs bozonu üçün ov

Hadron toqquşdurucu sürətləndirici necə işləyir? Kollayder toqquşan şüalar üzərində işləyən ən böyük proton sürətləndiricisidir. Sürətlənmə nəticəsində şüaların hər biri laboratoriya sistemində 7 teraelektron volt (TeV), yəni 7x1012 elektron volt enerjiyə malik olacaq. Protonlar toqquşduqda detektorlar tərəfindən qeydə alınacaq çoxlu yeni hissəciklər əmələ gəlir. İkinci dərəcəli hissəcikləri təhlil etdikdən sonra əldə edilən məlumatlar mikrodünya fizikası və astrofizika ilə məşğul olan alimləri narahat edən fundamental suallara cavab verməyə kömək edəcək. Əsas məsələlər arasında Hiqqs bozonunun eksperimental aşkarlanmasıdır.

İndi məşhur olan Higgs bozonu elementar hissəciklərin standart, klassik model adlanan əsas komponentlərindən biri olan hipotetik hissəcikdir. 1964-cü ildə onun mövcudluğunu proqnozlaşdıran ingilis nəzəriyyəçisi Piter Hiqqsin şərəfinə adlandırılmışdır. Hiqqs sahəsinin kvantları olan Higgs bozonlarının fizikanın fundamental suallarına uyğun olduğuna inanılır. Xüsusilə, elementar hissəciklərin kütlələrinin mənşəyi konsepsiyasına.

2-4 iyul 2012-ci il tarixlərində bir sıra kollayder təcrübələri Hiqqs bozonu ilə əlaqələndirilə bilən müəyyən hissəciyi aşkar etdi. Bundan əlavə, məlumatlar həm ATLAS sistemi, həm də CMS sistemi tərəfindən ölçüldükdə təsdiq edilmişdir. Bədnam Hiqqs bozonunun həqiqətən kəşf edilib-edilməməsi və ya onun başqa bir hissəcik olması ilə bağlı hələ də mübahisələr var. Fakt budur ki, kəşf edilmiş bozon indiyə qədər aşkar edilmiş ən ağırdır. Əsas sualı həll etmək üçün dünyanın aparıcı fizikləri dəvət edildi: Cerald Quralnik, Karl Hagen, Fransua Englert və 1964-cü ildə onun şərəfinə adlandırılan bozonun mövcudluğunu nəzəri cəhətdən əsaslandıran Piter Hiqqsin özü. Məlumat massivini təhlil etdikdən sonra tədqiqat iştirakçıları Higgs bozonunun həqiqətən kəşf edildiyinə inanırlar.

Bir çox fiziklər Higgs bozonunun tədqiqinin "Yeni Fizika" adlanan şey haqqında danışmağa səbəb olacaq "anomaliyaları" aşkar edəcəyinə ümid edirdilər. Bununla belə, 2014-cü ilin sonuna qədər LHC-də aparılan təcrübələr nəticəsində əvvəlki üç il ərzində toplanmış, demək olar ki, bütün məlumat toplusu işlənmiş və heç bir maraqlı sapma (təcrid hallar istisna olmaqla) müəyyən edilməmişdir. Əslində, məlum oldu ki, məşhur Higgs bozonunun iki foton parçalanması, tədqiqatçıların fikrincə, "çox standart" idi. Bununla belə, 2015-ci ilin yazında planlaşdırılan təcrübələr elm dünyasını yeni kəşflərlə təəccübləndirə bilər.

Tək bozon deyil

Higgs bozonunun axtarışı nəhəng layihənin özlüyündə məqsədi deyil. Elm adamları üçün Kainatın mövcudluğunun ilkin mərhələsində təbiətin vahid qarşılıqlı təsirini mühakimə etməyə imkan verən yeni növ hissəciklərin axtarışı da vacibdir. Alimlər indi təbiətin dörd əsas qarşılıqlı təsirini ayırd edirlər: güclü, elektromaqnit, zəif və cazibə qüvvəsi. Nəzəriyyə bunu təklif edir ilkin mərhələ Kainatın tək bir qarşılıqlı təsiri ola bilər. Yeni hissəciklər aşkar edilərsə, bu versiya təsdiqlənəcək.

Fizikləri hissəcik kütləsinin sirli mənşəyi də narahat edir. Niyə hissəciklərin ümumiyyətlə kütləsi var? Bəs niyə onların belə kütlələri var, başqaları yox? Yeri gəlmişkən, burada həmişə formula nəzərdə tutulur E=mc². İstənilən maddi obyektin enerjisi var. Sual onu necə azad etməkdir. Maksimum səmərəliliyi olan bir maddədən ayrılmasına imkan verən texnologiyalar necə yaradılmalıdır? Bu günün əsas enerji məsələsidir.

Başqa sözlə, Böyük Adron Kollayderi layihəsi alimlərə fundamental suallara cavab tapmaqda və mikrokosmos və beləliklə, Kainatın yaranması və inkişafı haqqında bilikləri genişləndirməkdə kömək edəcək.

LHC-nin yaradılmasında Belarus və Rusiya alim və mühəndislərinin töhfəsi

Tikinti mərhələsində CERN-dən olan avropalı tərəfdaşlar layihənin əvvəlindən LHC üçün detektorların yaradılmasında iştirak etmək üçün bu sahədə ciddi təcrübəyə malik bir qrup belarus alimlərinə müraciət etdilər. Öz növbəsində Belarus alimləri Dubna elm şəhərindən olan Birgə Nüvə Tədqiqatları İnstitutunun həmkarlarını və başqalarını əməkdaşlığa dəvət ediblər. Rusiya qurumları. Mütəxəssislər vahid komanda olaraq sözdə CMS detektoru - "Kompakt Muon Solenoid" üzərində işə başladılar. O, hər biri xüsusi tapşırıqları yerinə yetirmək üçün nəzərdə tutulmuş bir çox mürəkkəb alt sistemlərdən ibarətdir və onlar birlikdə LHC-də proton toqquşmaları zamanı yaranan bütün hissəciklərin enerjilərinin və ayrılma bucaqlarının müəyyən edilməsini və dəqiq ölçülməsini təmin edir.

ATLAS detektorunun yaradılmasında Belarus-Rusiya mütəxəssisləri də iştirak ediblər. Bu, yüksək dəqiqliklə hissəciklərin trayektoriyalarını ölçməyə qadir olan 20 m hündürlüyə malik qurğudur: 0,01 mm-ə qədər. Detektorun içərisindəki həssas sensorlar təxminən 10 milyard tranzistordan ibarətdir. ATLAS təcrübəsinin prioritet məqsədi Higgs bozonunu aşkar etmək və onun xassələrini öyrənməkdir.

Mübaliğəsiz, alimlərimiz CMS və ATLAS detektorlarının yaradılmasında mühüm töhfələr veriblər. adına Minsk Maşınqayırma Zavodunda bəzi mühüm komponentlər istehsal edilmişdir. Oktyabr İnqilabı (MZOR). Xüsusilə, CMS təcrübəsi üçün son hədron kalorimetrləri. Bundan əlavə, zavod ATLAS detektorunun maqnit sisteminin olduqca mürəkkəb elementlərini istehsal etmişdir. Bunlar xüsusi metal emalı texnologiyaları və ultra dəqiq emal tələb edən böyük ölçülü məhsullardır. CERN texniki işçilərinə görə, sifarişlər mükəmməl şəkildə tamamlandı.

“Şəxslərin tarixə töhfəsini” də qiymətləndirmək olmaz. Məsələn, mühəndis texnika elmləri namizədi Roman Stefanoviç CMS layihəsində ultra dəqiq mexanikadan məsuldur. Hətta zarafatla deyirlər ki, onsuz CMS tikilməzdi. Ancaq ciddi şəkildə, qəti şəkildə deyə bilərik: onsuz, lazımi keyfiyyətlə montaj və istismara vermə müddətləri yerinə yetirilməzdi. Digər elektronika mühəndislərimizdən Vladimir Çexovski olduqca çətin bir müsabiqədən keçərək, bu gün CMS detektorunun və onun muon kameralarının elektronikasını düzəldir.

Alimlərimiz həm detektorların işə salınmasında, həm də laboratoriya hissəsində, onların istismarında, texniki xidmətində və yenilənməsində iştirak edirlər. Dubnadan olan alimlər və onların belaruslu həmkarları beynəlxalq fizika cəmiyyətində CERN-də öz yerlərini tam şəkildə tuturlar. yeni məlumatlar maddənin dərin xassələri və quruluşu haqqında.

Video

Kanaldan rəy Sadə Elm, sürətləndiricinin iş prinsipini aydın şəkildə göstərən:

Uanaal Galileo-dan rəy:

Uanaal Galileo-dan rəy:

Hadron Collider buraxılışı 2015: