¿Dónde está ubicado el Gran Colisionador de Hadrones?
En 2008, el CERN (Consejo Europeo para la Investigación Nuclear) completó la construcción de un acelerador de partículas superpoderoso llamado Gran Colisionador de Hadrones. En inglés: LHC – Gran Colisionador de Hadrones. El CERN es una organización científica intergubernamental internacional fundada en 1955. De hecho, es el principal laboratorio del mundo en los campos de alta energía, física de partículas y energía solar. Unos 20 países son miembros de la organización.
¿Por qué se necesita el Gran Colisionador de Hadrones?
Se ha creado un anillo de imanes superconductores para acelerar protones en un túnel circular de hormigón de 27 kilómetros (26.659 m) cerca de Ginebra. Se espera que el acelerador no sólo ayude a penetrar en los misterios de la microestructura de la materia, sino que también permita avanzar en la búsqueda de una respuesta a la cuestión de nuevas fuentes de energía en las profundidades de la materia.
Para ello, simultáneamente con la construcción del propio acelerador (que costó más de 2.000 millones de dólares), se crearon cuatro detectores de partículas. De ellos, dos son grandes universales (CMS y ATLAS) y dos son más especializados. El coste total de los detectores también se acerca a los 2.000 millones de dólares. En cada uno de los grandes proyectos CMS y ATLAS participaron más de 150 institutos de 50 países, incluidos Rusia y Bielorrusia.
La búsqueda del esquivo bosón de Higgs
¿Cómo funciona el acelerador del colisionador de hadrones? El colisionador es el acelerador de protones más grande que funciona con haces en colisión. Como resultado de la aceleración, cada uno de los haces tendrá una energía en el sistema de laboratorio de 7 teraelectrones voltios (TeV), es decir, 7x1012 electronvoltios. Cuando los protones chocan, se forman muchas partículas nuevas, que serán registradas por los detectores. Después del análisis de las partículas secundarias, los datos obtenidos ayudarán a responder preguntas fundamentales que preocupan a los científicos involucrados en la física y la astrofísica de los micromundos. Entre los principales temas está la detección experimental del bosón de Higgs.
El ahora “famoso” bosón de Higgs es una partícula hipotética que es uno de los componentes principales del llamado modelo clásico estándar. partículas elementales. Debe su nombre al teórico británico Peter Higgs, quien predijo su existencia en 1964. Se cree que los bosones de Higgs, al ser cuantos del campo de Higgs, son relevantes para cuestiones fundamentales de la física. En particular, al concepto del origen de las masas de las partículas elementales.
Del 2 al 4 de julio de 2012, una serie de experimentos en un colisionador revelaron una determinada partícula que puede correlacionarse con el bosón de Higgs. Además, los datos se confirmaron cuando se midieron tanto con el sistema ATLAS como con el sistema CMS. Todavía se debate si realmente se ha descubierto el famoso bosón de Higgs o si se trata de otra partícula. El caso es que el bosón descubierto es el más pesado jamás detectado. Para resolver la cuestión fundamental se invitó a los principales físicos del mundo: Gerald Guralnick, Carl Hagen, Francois Englert y el propio Peter Higgs, quien en 1964 justificó teóricamente la existencia de un bosón que lleva su nombre. Después de analizar la matriz de datos, los participantes del estudio tienden a creer que efectivamente se ha descubierto el bosón de Higgs.
Muchos físicos esperaban que el estudio del bosón de Higgs revelara “anomalías” que llevarían a hablar de la llamada “Nueva Física”. Sin embargo, a finales de 2014 se había procesado casi todo el conjunto de datos acumulados durante los tres años anteriores como resultado de los experimentos en el LHC y no se identificaron desviaciones interesantes (a excepción de casos aislados). De hecho, resultó que la desintegración de dos fotones del famoso bosón de Higgs resultó ser, según los investigadores, "demasiado estándar". Sin embargo, los experimentos previstos para la primavera de 2015 pueden sorprender mundo científico nuevos descubrimientos.
No solo un bosón
La búsqueda del bosón de Higgs no es en sí misma el objetivo de un proyecto gigante. También es importante que los científicos busquen nuevos tipos de partículas que permitan juzgar la interacción unificada de la naturaleza en etapa temprana existencia del Universo. Los científicos ahora distinguen cuatro interacciones fundamentales de la naturaleza: fuerte, electromagnética, débil y gravitacional. La teoría sugiere que en las primeras etapas del universo pudo haber existido una sola fuerza. Si se descubren nuevas partículas, se confirmará esta versión.
Los físicos también están preocupados por el misterioso origen de la masa de las partículas. ¿Por qué las partículas tienen masa? ¿Y por qué tienen tales masas y no otras? Por cierto, aquí siempre nos referimos a la fórmula. mi=mc². Cualquier objeto material tiene energía. La pregunta es cómo liberarlo. ¿Cómo crear tecnologías que permitan liberarla de una sustancia con la máxima eficacia? Éste es el principal problema energético actual.
En otras palabras, el proyecto Gran Colisionador de Hadrones ayudará a los científicos a encontrar respuestas a preguntas fundamentales y ampliar el conocimiento sobre el microcosmos y, por tanto, sobre el origen y desarrollo del Universo.
Contribución de científicos e ingenieros bielorrusos y rusos a la creación del LHC
Durante la fase de construcción, los socios europeos del CERN recurrieron a un grupo de científicos bielorrusos con gran experiencia en este campo para que participaran en la creación de detectores para el LHC desde el principio del proyecto. A su vez, los científicos bielorrusos invitaron a cooperar a colegas del Instituto Conjunto de Investigaciones Nucleares de la ciudad científica de Dubna y de otros institutos rusos. Los especialistas, como un solo equipo, comenzaron a trabajar en el llamado detector CMS: "Solenoide de muón compacto". Consta de muchos subsistemas complejos, cada uno diseñado para realizar tareas específicas, y juntos proporcionan la identificación y medición precisa de las energías y ángulos de salida de todas las partículas producidas durante las colisiones de protones en el LHC.
En la creación del detector ATLAS también participaron especialistas ruso-bielorrusos. Se trata de una instalación de 20 m de altura capaz de medir trayectorias de partículas con gran precisión: hasta 0,01 mm. Los sensores sensibles dentro del detector contienen alrededor de 10 mil millones de transistores. El objetivo prioritario del experimento ATLAS es detectar el bosón de Higgs y estudiar sus propiedades.
Sin exagerar, nuestros científicos hicieron una contribución significativa a la creación de los detectores CMS y ATLAS. Algunos componentes importantes se fabricaron en la planta de construcción de maquinaria de Minsk que lleva su nombre. revolución de octubre(MZOR). En particular, calorímetros de hadrones en los extremos para el experimento CMS. Además, en la planta se produjeron elementos muy complejos del sistema magnético del detector ATLAS. Se trata de productos de gran tamaño que requieren tecnologías especiales de procesamiento de metales y procesamiento de ultraprecisión. Según los técnicos del CERN, los pedidos se realizaron de forma brillante.
Tampoco se puede subestimar la “contribución de los individuos a la historia”. Por ejemplo, el ingeniero candidato en ciencias técnicas Roman Stefanovich es responsable de la mecánica de ultraprecisión en el proyecto CMS. Incluso dicen en broma que sin él el CMS no se habría construido. Pero en serio, podemos decir con toda seguridad: sin él no se habrían cumplido los plazos de montaje y puesta en marcha con la calidad requerida. Otro de nuestros ingenieros electrónicos, Vladimir Chekhovsky, después de haber superado una competencia bastante difícil, hoy está depurando la electrónica del detector CMS y sus cámaras de muones.
Nuestros científicos participan tanto en la puesta en marcha de los detectores como en la parte de laboratorio, en su operación, mantenimiento y actualización. Los científicos de Dubná y sus colegas bielorrusos ocupan plenamente su lugar en la comunidad internacional de física CERN, que trabaja para obtener nueva información sobre las propiedades profundas y la estructura de la materia.
Video
Reseña del canal Simple Science, que muestra claramente el principio de funcionamiento del acelerador:
Reseña de uanaal Galileo:
Reseña de uanaal Galileo:
Lanzamiento del Colisionador de Hadrones 2015:
El TANQUE es, ante todo, una gran historia de terror. ¿Pero es realmente tan peligroso y deberíamos tenerle miedo? ¡Sí y no! En primer lugar, todo y aún más de lo que los físicos y astrofísicos van a aprender ya se sabe de antemano (ver más abajo). Y lo que es una amenaza real, desde el punto de vista de sus suposiciones, resulta ser una amenaza completamente diferente. ¿Por qué hablo de esto con tanta confianza, pero solo porque hice 60 descubrimientos científicos sobre las propiedades del éter del Universo y, por lo tanto, se sabe todo sobre el éter, pero hasta ahora estoy solo? Primero, la ciencia está fundamentalmente equivocada acerca de los agujeros negros. Los “agujeros negros” son los núcleos de todas las galaxias. Son enormes y no se pueden crear en miniatura de ninguna manera artificialmente. ¿Y por eso? Cualquier galaxia es un oscilador natural gigante que se expande y contrae cíclicamente durante períodos de decenas de miles de millones de años. Al final de la contracción, la mayoría de las galaxias se vuelven esféricas (núcleo). Todo el Universo, incluidas todas las galaxias, está compuesto principalmente de éter. El éter es un líquido comprimible inextricable ideal, comprimido a una presión colosal, tiene una densidad enorme y, lo más importante, su viscosidad es cero. El núcleo es un "agujero negro", pero a diferencia de la idea generalmente aceptada al respecto, no hay ni puede haber materia en él en ninguna forma: solo éter. A la contracción de la galaxia le sigue inmediatamente su expansión. En particular, a partir de la forma esférica comienza a formarse una forma adicional en forma de disco. Como resultado de la expansión del éter en él, su presión estática en el interior disminuye. Después de millones de años, se produce la primera presión crítica, en la que, como gotas de rocío, emergen del éter una variedad de partículas subelementarias, incluidos fotones, radiación dura: rayos X, "partículas de Dios" y otras. La galaxia se vuelve visible y luminosa. Si se gira de lado hacia nosotros, entonces en el centro alrededor del eje hay punto negro o una mancha negra, el éter en el que no se forma materia. Se forma en grandes diámetros. Hay una zona o cinturón visible en el que se forma la materia. Además, a medida que la parte en forma de disco se expande, la cuestión se vuelve más compleja. Las partículas subelementales se encuentran comprimidas por todos lados por el éter. El propio éter entre las partículas forma paraboloides de rotación con una presión estática menor que en el éter que las rodea. Pequeñísimo sección transversal paraboloides en el medio de la distancia entre los centros de masa de estas partículas y determinan las fuerzas de compresión de las partículas debido a la presión no compensada sobre ellas desde lados opuestos. Bajo la acción de fuerzas de compresión, las partículas comienzan a moverse. Hay muchas partículas, por lo que las fuerzas resultantes de las fuerzas de compresión resultan ser iguales a cero durante mucho tiempo. A lo largo de cientos de millones de años, este equilibrio se altera gradualmente. Algunos de ellos se pegan, ralentizando su movimiento, otros no tienen tiempo de pasar y, bajo la influencia de fuerzas de compresión, comienzan a girar alrededor de partículas más masivas pegadas, formando átomos. Luego, después de miles de millones de años, las moléculas se forman de la misma manera. La materia se vuelve gradualmente más compleja: se forman estrellas de gas y luego estrellas con planetas. En los planetas, bajo la influencia de las mismas fuerzas de compresión, la materia se vuelve más compleja. Formado: sustancias gaseosas, líquidas y sólidas. Luego, sobre algunos de ellos, plantar y fauna y, finalmente, seres vivos dotados de inteligencia: personas y extraterrestres. Así, en zonas remotas de la galaxia, a medida que la parte en forma de disco se expande, la materia se vuelve más compleja cuanto más se aleja del centro del núcleo. En el propio núcleo, la presión estática, aparentemente, siempre resulta ser superior a la crítica, por lo que la formación de materia en él resulta imposible. La gravedad como tal no existe en absoluto. En el Universo y, en particular, en las galaxias, actúa la ley de compresión (extrusión) universal. El núcleo de la galaxia es un "agujero negro", pero no tiene fuerzas que absorban materia. La luz que entra por dicho agujero penetra libremente a través de él, contrariamente a lo que se afirma que esto es supuestamente imposible. Dado que el éter del Universo es un líquido comprimible indivisible, no tiene temperatura. Sólo la materia tiene temperatura, ya que es discreta (está formada por partículas). Por tanto, la sensacional teoría del Big Bang y del Universo Térmico resulta errónea. Dado que en el Universo opera la Ley de compresión universal, no existe una gravedad inexplicable como tal, lo cual los científicos simplemente aceptan por fe. Por lo tanto, la GTR –la teoría general de la relatividad de A. Einstein y todas las teorías basadas en diversos tipos de campos y cargas– resulta insostenible. Simplemente no hay campos ni cargos. Encuentra una explicación sencilla y comprensible de las cuatro grandes interacciones. Además, la atracción se explica por la compresión y la repulsión por la extrusión. Respecto a las cargas: las cargas diferentes se atraen (el fenómeno es apretar) y las cargas similares se repelen (el fenómeno es empujar). Por lo tanto, otras teorías también se vuelven insostenibles. Sin embargo, no hay que desmayarse de miedo por la formación de “agujeros negros” en el LHC – Gran Colisionador de Hadrones. Nunca lo creará, por muy engreído que esté su bastón y por muchos juramentos que haga. Crear “partículas de Dios” (bosón de Giggs) es aparentemente imposible y no aconsejable. Estas partículas nos llegan en forma acabada desde la primera zona de nuestra galaxia". vía Láctea”, Y no debes tenerles miedo. El bosón lleva miles de millones de años atacando la Tierra y durante este tiempo no ha sucedido nada peligroso. Sin embargo, ¿a qué deberías temer? ¡Existe un peligro muy grande del que quienes experimentan en el LHC ni siquiera son conscientes! En el LHC, partículas comparativamente pesadas se aceleran a velocidades de la luz que antes eran inalcanzables. Y, si por alguna razón se desvían de la trayectoria de movimiento dada y, por lo tanto, terminan en un detector o en otro lugar, entonces, al tener alta velocidad y energía específica, y están tratando de aumentarla, comenzarán a eliminar electrones. los átomos de sustancias no radiactivas, provocando así un fenómeno previamente desconocido reacción nuclear. Después de lo cual comenzará la fisión espontánea de los núcleos de casi todas las sustancias. Además, será una explosión atómica de una fuerza sin precedentes. Por eso desaparecerá: primero el LHC con Suiza, luego Europa y el mundo entero. Aunque todo pueda parar ahí, todos nosotros ya no estaremos ahí. Esta será una catástrofe a escala cósmica. Por lo tanto, antes de que sea demasiado tarde, el personal del LHC debe mostrar coraje y suspender inmediatamente los experimentos en el LHC hasta que se aclare la verdadera razón: ¿será así o no? Quizás, afortunadamente, me equivoque. Sería bueno que así fuera. Sólo un equipo de científicos puede dar la respuesta correcta a esta pregunta.
Kolpakov Anatoly Petrovich, ingeniero mecánico
El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) es un típico (aunque superpotente) acelerador de partículas en colisión diseñado para acelerar protones e iones pesados (iones de plomo) y estudiar los productos de sus colisiones. El LHC es un microscopio con el que los físicos descubrirán de qué y cómo está hecha la materia, obteniendo información sobre su estructura a un nivel nuevo, aún más microscópico. Muchos esperaban con ansias lo que sucedería después de su lanzamiento, pero en realidad no pasó nada: nuestro mundo es muy aburrido para que suceda algo realmente interesante y grandioso. Aquí está la civilización y su corona de creación es el hombre, simplemente resultó ser una especie de coalición de civilización y personas, que se han unido durante el siglo pasado, en progresión geométrica Contaminamos la tierra y destruimos sin sentido todo lo que se ha acumulado durante millones de años. Hablaremos de esto en otra publicación, así que aquí está..
Contrariamente a las numerosas y variadas expectativas de la gente y de los medios de comunicación, todo transcurrió tranquila y pacíficamente. ¡Oh, cómo se exageraba todo, por ejemplo, los periódicos repetían de un número a otro: “LHC = el fin del mundo!”, “¿El camino hacia el desastre o el descubrimiento?”, “Catástrofe de aniquilación”, casi predijeron el fin de el mundo y un agujero negro gigante, que absorberá a toda la Tierra. Al parecer, estas teorías fueron propuestas por físicos envidiosos que en la escuela no lograron obtener un certificado de finalización con el número 5 en esta materia.
Por ejemplo, hubo un filósofo Demócrito, quien en su Grecia antigua(por cierto, los escolares modernos escriben esto en una palabra, porque lo perciben como un país extraño inexistente, como la URSS, Checoslovaquia, Austria-Hungría, Sajonia, Curlandia, etc. - "Antigua Grecia"), expresó cierta teoría de que la sustancia consta de partículas indivisibles - átomos, pero los científicos no encontraron pruebas de ello hasta aproximadamente 2350 años después. Un átomo (indivisible) también se puede dividir, esto se descubrió 50 años después, en electrones y granos, y centro– para protones y neutrones. Pero resultó que no son las partículas más pequeñas y, a su vez, están formadas por quarks. Hoy en día los físicos creen que quarks- existe el límite de la división de la materia y nada menos. Se conocen seis tipos de quarks: arriba, extraño, encantador, hermoso, verdadero y abajo, y están conectados mediante gluones.
La palabra "collider" proviene del inglés colisionar - colisionar. En un colisionador, dos lanzamientos de partículas vuelan uno hacia el otro y cuando chocan, se suman las energías de los haces. Mientras que en los aceleradores convencionales, que se construyen y funcionan desde hace varias décadas (sus primeros modelos de tamaño y potencia relativamente moderados aparecieron antes de la Segunda Guerra Mundial en los años 30), el haz incide en un objetivo estacionario y la energía de tal colisión es mucho menos.
El colisionador se llama "hadrón" porque está diseñado para acelerar hadrones. Hadrones- esta es una familia de partículas elementales, que incluyen protones y neutrones; forman los núcleos de todos los átomos, así como varios mesones; Propiedad importante hadrones: que no son partículas verdaderamente elementales, sino que consisten en quarks "pegados" por gluones.
El colisionador se hizo grande debido a su tamaño: es la instalación física experimental más grande jamás existente en el mundo, sólo el anillo principal del acelerador se extiende más de 26 km.
Se supone que la velocidad de los protones acelerados por el LHC será 0,9999999998 de la velocidad de la luz, y el número de colisiones de partículas que se producirán en el acelerador cada segundo alcanzará los 800 millones. La energía total de los protones en colisión será de 14 TeV (14). teraelectrovoltios y núcleos de plomo: 5,5 GeV por cada par de nucleones en colisión. Nucleones(del latín núcleo - núcleo): un nombre común para protones y neutrones.
Hoy en día existen diferentes opiniones sobre la tecnología para la creación de aceleradores: algunos afirman que ha alcanzado sus límites lógicos, otros que no hay límite para la perfección, y en varias revisiones se revisan diseños cuyo tamaño es 1000 veces menor y cuyo rendimiento es mayor. que el LHC'A. En la electrónica o la tecnología informática, la miniaturización se produce constantemente con un aumento simultáneo del rendimiento.
Large Hardon Collider, LHC: un típico (aunque extremadamente) acelerador de partículas cargadas en haces, diseñado para dispersar protones e iones pesados (iones de plomo) y estudiar los productos de sus colisiones. BAC es este microscopio en el que la física desentrañará qué y cómo hacer para obtener información sobre su dispositivo en un nivel nuevo, aún más microscópico.
Muchos esperaron con impaciencia, pero lo que viene después de su carrera, pero nada en principio y no ha sucedido - a nuestro mundo le falta mucho de lo que ha sucedido es algo realmente interesante y ambicioso. Aquí se trata de una civilización y su corona de la creación del hombre, simplemente obtuvo una especie de coalición de civilización y pueblo, unidad, juntos durante más de un siglo, en una progresión geométrica zagazhivaem tierra, y beschinno destruyendo todo lo que se acumuló durante millones de años. Hablaremos de esto en otro mensaje, y así es el Colisionador de Hadrones.
A pesar de las muchas y variadas expectativas de la gente y de los medios de comunicación, todo transcurrió en silencio y en paz. ¡Oh, cómo estaba todo inflado, como el periódico por el número de salas: “BAC = el fin del mundo!”, “¿El camino al descubrimiento o al desastre?”, “Catástrofe de aniquilación”, casi el fin del mundo y Las cosas son un gigantesco agujero negro en zasoset que toda la tierra. Quizás estas teorías fueron propuestas por personas envidiosas de la física, en las que la escuela no recibió un certificado de finalización del número 5, sobre el tema.
Aquí, por ejemplo, estaba el filósofo Demócrito, quien en la antigua Grecia (y, dicho sea de paso, los estudiantes de hoy lo escriben en una sola palabra, como se ve en este extraño inexistente, como la URSS, Checoslovaquia, Austria-Hungría, Sajonia, Kurlandia, etc. . - “Drevnyayagretsiya”), tenía alguna teoría de que la materia se compone de partículas indivisibles: átomos, pero los científicos encontraron la prueba de esto solo después de unos 2350 años. Átomo (indivisible): también se puede dividir, se encuentra incluso después de 50 años en electrones y núcleos y en el núcleo, protones y neutrones. Pero resultó que no son las partículas más pequeñas y, a su vez, están compuestas de quarks. Hasta la fecha, los físicos creen que los quarks, el límite de división de la materia y nada menos, no existen. Conocemos seis tipos de quarks: el techo, el extraño, el encantado, el encantador, el genuino y el inferior, y están conectados mediante gluones.
La palabra “Collider” proviene del inglés Collide – face. En el colisionador, dos partículas comienzan a volar una hacia la otra y con la colisión se agregan rayos de energía. Mientras que en los aceleradores convencionales, que están en construcción y funcionan desde hace varias décadas (el primero de sus modelos de tamaño y potencia moderados apareció antes de la Segunda Guerra Mundial en los años 30), los puchek atacan objetivos fijos y la energía de la colisión es mucho menor.
Colisionador "hadrónico" llamado así porque está diseñado para dispersar los hadrones. Los hadrones son una familia de partículas elementales, que incluyen protones y neutrones, compuestas por el núcleo de todos los átomos, así como por una variedad de mesones. Una característica importante de los hadrones es que no son partículas verdaderamente elementales, sino que están compuestos de quarks, gluones "pegados".
El gran colisionador se debe a su tamaño: es la instalación experimental física más grande del mundo, sólo el anillo acelerador principal se extiende a lo largo de más de 26 km.
Se supone que la velocidad del tanque dispersado será de 0,9999999998 protones a la velocidad de la luz, y el número de colisiones de partículas que se originan en el acelerador cada segundo, a 800 millones de energía total de los protones en colisión será de 14 TeV (14 teraelektrovoltios, y los núcleos de plomo: 5,5 GeV por cada par de nucleones en colisión (del lat. núcleo - núcleo), el nombre genérico de los protones y neutrones.
Hoy en día existen diferentes opiniones sobre la creación de la tecnología de aceleradores: algunos dicen que llegó a su lado lógico, otros que la perfección no tiene límites, y los distintos estudios han proporcionado una visión general de las estructuras, que son 1.000 veces más pequeñas, pero más altas. productividad BUCK 'Sí. En el sector de la electrónica o la tecnología informática la miniaturización es constante, al mismo tiempo que aumenta la eficiencia.
El LHC (Large Hadron Collider, LHC) es el acelerador de partículas más grande del mundo, situado en la frontera franco-suiza en Ginebra y propiedad del CERN. El objetivo principal de la construcción del Gran Colisionador de Hadrones era buscar el bosón de Higgs, la esquiva partícula que es el último elemento del Modelo Estándar. El colisionador completó la tarea: los físicos descubrieron una partícula elemental con las energías previstas. Además, el LHC funcionará en este rango de luminosidad y funcionará como suelen hacerlo los objetos especiales: a petición de los científicos. Recuerde, la misión de un mes y medio del rover Opportunity se prolongó durante 10 años.
Todo lo que ves a tu alrededor está formado por partículas elementales: quarks y leptones, que pueden combinarse para formar partículas más grandes, como protones o átomos. Pero la cosa no termina ahí: estas partículas subatómicas también pueden unirse de formas exóticas que nunca antes habíamos visto. La colaboración LHCb anunció el descubrimiento de nuevas partículas llamadas "pentaquarks". Los resultados de su trabajo podrían ayudarnos a desbloquear muchos de los misterios de la teoría de los quarks, una parte crucial del modelo estándar.
El CERN es el acelerador de partículas más grande del mundo. Y valió la pena construirlo aunque sólo fuera por el alcance de los experimentos que ahora se están llevando a cabo en él. Sin embargo, los experimentos han alcanzado tal escala que los físicos ya no pueden realizarlos por sí solos. Ingenieros cualificados les ayudan en esto. ¿Quiere saber cómo están trabajando los físicos e ingenieros para actualizar el LHC y crear un sucesor del famoso acelerador de partículas?
El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) es un acelerador de partículas cargadas que ayudará a los físicos a aprender mucho más sobre las propiedades de la materia de lo que se sabía anteriormente. Los aceleradores se utilizan para producir partículas elementales cargadas de alta energía. El funcionamiento de casi cualquier acelerador se basa en la interacción de partículas cargadas con campos eléctricos y magnéticos. El campo eléctrico actúa directamente sobre la partícula, es decir, aumenta su energía, y el campo magnético, creando la fuerza de Lorentz, solo desvía la partícula sin cambiar su energía y fija la órbita en la que se mueven las partículas.
Un colisionador (en inglés, colisionar - "colisionar") es un acelerador que utiliza haces en colisión, diseñado para estudiar los productos de sus colisiones. Le permite impartir alta energía cinética a partículas elementales de materia, dirigirlas entre sí para producir una colisión.
¿Por qué "hadrones grandes"?
De hecho, el colisionador se llama grande debido a su tamaño. La longitud del anillo acelerador principal es de 26.659 m; hadrónico: debido al hecho de que acelera los hadrones, es decir, partículas pesadas que consisten en quarks.
El LHC fue construido en el centro de investigación del Consejo Europeo para la Investigación Nuclear (CERN), en la frontera de Suiza y Francia, cerca de Ginebra. Hoy el LHC es la instalación experimental más grande del mundo. El líder de este proyecto a gran escala es el físico británico Lyn Evans, y en la construcción y la investigación participaron y participan más de 10 mil científicos e ingenieros de más de 100 países.
Una breve excursión a la historia.
A finales de los años 60 del siglo pasado, los físicos desarrollaron el llamado Modelo Estándar. Combina tres de las cuatro interacciones fundamentales: fuerte, débil y electromagnética. La interacción gravitacional todavía se describe en términos de la relatividad general. Es decir, hoy las interacciones fundamentales se describen mediante dos teorías generalmente aceptadas: la teoría general de la relatividad y el modelo estándar.
Se cree que el modelo estándar debería ser parte de alguna teoría más profunda de la estructura del micromundo, la parte que es visible en experimentos en colisionadores a energías inferiores a aproximadamente 1 TeV (teraelectronvoltio). El objetivo principal del Gran Colisionador de Hadrones es obtener al menos los primeros indicios de lo que es esta teoría más profunda.
Los principales objetivos del colisionador también incluyen el descubrimiento y confirmación del bosón de Higgs. Este descubrimiento confirmaría el Modelo Estándar del origen de las partículas atómicas elementales y la materia estándar. Cuando el colisionador funcione a máxima potencia, la integridad del modelo estándar quedará destruida. Las partículas elementales cuyas propiedades sólo entendemos parcialmente no podrán mantener su integridad estructural. El modelo estándar tiene límite superior energía 1 TeV, con un aumento en el que la partícula se desintegra. Con una energía de 7 TeV se podrían crear partículas con masas diez veces mayores que las conocidas actualmente.
Presupuesto
Se espera que en el acelerador colisionen protones con una energía total de 14 TeV (es decir, 14 teraelectronvoltios o 14·1012 electronvoltios) en el sistema del centro de masa de las partículas incidentes, así como núcleos de plomo con una energía de 5 GeV (5·109 electronvoltios) por cada par de nucleones en colisión.
La luminosidad del LHC durante las primeras semanas de funcionamiento no superaba los 1029 partículas/cm²·s, pero sigue aumentando constantemente. El objetivo es lograr una luminosidad nominal de 1,7 × 1034 partículas/cm² s, que es el mismo orden de magnitud que las luminosidades de BaBar (SLAC, EE. UU.) y Belle (KEK, Japón).
El acelerador está ubicado en el mismo túnel que anteriormente ocupaba el Gran Colisionador Electrones-Positrones, subterráneo en Francia y Suiza. La profundidad del túnel es de 50 a 175 metros y el anillo del túnel está inclinado aproximadamente un 1,4% con respecto a la superficie de la tierra. Para sujetar, corregir y enfocar los haces de protones se utilizan 1.624 imanes superconductores, cuya longitud total supera los 22 km. Los imanes funcionan a una temperatura de 1,9 K (-271 °C), que es ligeramente inferior a la temperatura a la que el helio se vuelve superfluido.
detectores BAK
El LHC tiene 4 detectores principales y 3 auxiliares:
- ALICE (Un gran experimento de colisionador de iones)
- ATLAS (Un aparato toroidal del LHC)
- CMS (solenoide de muón compacto)
- LHCb (El experimento de belleza del Gran Colisionador de Hadrones)
- TOTEM (Medición de sección transversal elástica y difractiva TOTal)
- LHCf (El Gran Colisionador de Hadrones adelante)
- MoEDAL (Detector monopolo y exóticos en el LHC).
El primero de ellos está configurado para estudiar colisiones de iones pesados. La temperatura y la densidad de energía de la materia nuclear formada en este caso son suficientes para el nacimiento del plasma de gluones. Sistema interno El seguimiento (ITS) en ALICE consta de seis capas cilíndricas de sensores de silicio que rodean el punto de impacto y miden las propiedades y posiciones precisas de las partículas emergentes. De este modo se pueden detectar fácilmente partículas que contengan un quark pesado.
El segundo está diseñado para estudiar las colisiones entre protones. ATLAS tiene 44 metros de largo, 25 metros de diámetro y pesa aproximadamente 7.000 toneladas. En el centro del túnel colisionan haces de protones, lo que lo convierte en el sensor más grande y complejo de su tipo jamás construido. El sensor registra todo lo que sucede durante y después de la colisión de protones. El objetivo del proyecto es detectar partículas que no han sido registradas ni detectadas previamente en nuestro universo.
CMS es uno de los dos enormes detectores universales de partículas del LHC. Alrededor de 3.600 científicos de 183 laboratorios y universidades de 38 países apoyan el trabajo del CMS (la imagen muestra el dispositivo CMS).
Mayoría capa interna- rastreador basado en silicio. El rastreador es el sensor de silicio más grande del mundo. Dispone de 205 m2 de sensores de silicio (aproximadamente el área de una cancha de tenis) que comprenden 76 millones de canales. El rastreador le permite medir rastros de partículas cargadas en un campo electromagnético.
En el segundo nivel hay un calorímetro electromagnético. El calorímetro de hadrones, en el siguiente nivel, mide la energía de los hadrones individuales producidos en cada caso.
La siguiente capa del Gran Colisionador de Hadrones (CMS) es un enorme imán. El imán solenoide grande tiene 13 metros de largo y 6 metros de diámetro. Consiste en bobinas enfriadas hechas de niobio y titanio. Este enorme imán solenoide funciona con toda su fuerza para maximizar la vida útil de las partículas del imán solenoide.
La quinta capa son detectores de muones y un yugo de retorno. El CMS está diseñado para investigar los diferentes tipos de física que podrían detectarse en colisiones energéticas del LHC. Algunas de estas investigaciones tienen como objetivo confirmar o mejorar las mediciones de los parámetros del Modelo Estándar, mientras que muchas otras están en la búsqueda de nueva física.
Se puede hablar mucho sobre el Gran Colisionador de Hadrones durante mucho tiempo. Esperamos que nuestro artículo haya ayudado a comprender qué es el LHC y por qué los científicos lo necesitan.
