Գծային հադրոնային կոլայդեր. Բացահայտումներ արվել են Մեծ հադրոնային կոլայդերում

Մեծ հադրոնային կոլայդերն անվանվել է կա՛մ «Դատաստանի օրվա մեքենա», կա՛մ Տիեզերքի առեղծվածի բանալին, սակայն դրա նշանակությունը կասկածի տակ չի դրվում:

Ինչպես մի անգամ ասել է հայտնի բրիտանացի մտածող Բերտրան Ռասելը. «Փիլիսոփայությունն այն է, ինչ դու գիտես, փիլիսոփայությունն այն է, ինչ չգիտես»: Թվում է, թե իրական գիտական ​​գիտելիքը վաղուց անջատված է իր սկզբնաղբյուրներից, ինչը կարելի է գտնել Հին Հունաստանի փիլիսոփայական հետազոտություններում, բայց դա ամբողջովին ճիշտ չէ:

Քսաներորդ դարի ընթացքում գիտնականները փորձել են գիտության մեջ գտնել աշխարհի կառուցվածքի հարցի պատասխանը: Այս գործընթացը նման էր կյանքի իմաստի որոնմանը՝ հսկայական թվով տեսություններ, ենթադրություններ և նույնիսկ խելահեղ գաղափարներ։ Ի՞նչ եզրակացությունների եկան գիտնականները 21-րդ դարի սկզբին։

Ամբողջ աշխարհը կազմված է տարրական մասնիկներ, որոնք ներկայացնում են բոլոր իրերի վերջնական ձևերը, այսինքն՝ այն, ինչը չի կարող բաժանվել ավելի փոքր տարրերի։ Դրանք ներառում են պրոտոններ, էլեկտրոններ, նեյտրոններ և այլն։ Այս մասնիկները մշտական ​​փոխազդեցության մեջ են միմյանց հետ։ Մեր դարի սկզբին այն արտահայտվել է 4 հիմնարար տիպերով՝ գրավիտացիոն, էլեկտրամագնիսական, ուժեղ և թույլ։ Առաջինը նկարագրված է Հարաբերականության ընդհանուր տեսությամբ, մյուս երեքը միավորված են Ստանդարտ մոդելի (քվանտային տեսություն) շրջանակներում։ Առաջարկվում էր նաև, որ գոյություն ունի մեկ այլ փոխազդեցություն, որը հետագայում կոչվեց Հիգսի դաշտ:

Աստիճանաբար բոլոր հիմնարար փոխազդեցությունները միավորելու գաղափարը « ամեն ինչի տեսություններ», որն ի սկզբանե ընկալվեց որպես կատակ, բայց արագ վերածվեց հզորի գիտական ​​ուղղություն. Ինչու է դա անհրաժեշտ: Դա պարզ է! Չհասկանալով, թե ինչպես է աշխատում աշխարհը, մենք նման ենք մրջյունների արհեստական ​​բնում. մենք մեր հնարավորություններից դուրս չենք գա: Մարդկային գիտելիքը չի կարող (լավ, կամ Ցտեսությունչի կարող, եթե լավատես ես) ծածկել աշխարհի ամբողջ կառուցվածքը:

Դիտարկվում է ամենահայտնի տեսություններից մեկը, որը պնդում է, որ «գրկում է ամեն ինչ»: լարերի տեսություն. Դա ենթադրում է, որ ամբողջ Տիեզերքը և մեր կյանքը բազմաչափ են: Չնայած զարգացած տեսական մասին և այնպիսի հայտնի ֆիզիկոսների աջակցությանը, ինչպիսիք են Բրայան Գրինը և Սթիվեն Հոքինգը, այն չունի փորձարարական հաստատում։

Գիտնականները, տասնամյակներ անց, հոգնեցին տրիբունաներից հեռարձակվելուց և որոշեցին կառուցել մի բան, որը պետք է մեկընդմիշտ ընդգծի i-ը: Այդ նպատակով ստեղծվել է աշխարհի ամենամեծ փորձնական ինստալյացիան՝ Մեծ հադրոնային կոլայդեր (LHC):

«Դեպի բախողին».

Ի՞նչ է կոլայդերը: Գիտական ​​առումով սա լիցքավորված մասնիկների արագացուցիչ է, որը նախատեսված է տարրական մասնիկները արագացնելու համար՝ դրանց փոխազդեցության հետագա հասկանալու համար: Ոչ գիտական ​​առումով դա մեծ ասպարեզ է (կամ ավազատուփ, եթե նախընտրում եք), որտեղ գիտնականները պայքարում են իրենց տեսությունները հաստատելու համար։

Տարրական մասնիկների բախման և տեղի ունեցածը տեսնելու գաղափարն առաջին անգամ ծագել է ամերիկացի ֆիզիկոս Դոնալդ Ուիլյամ Քերսթի մոտ 1956 թվականին: Նա առաջարկեց, որ դրա շնորհիվ գիտնականները կկարողանան թափանցել Տիեզերքի գաղտնիքները: Թվում է, թե ինչն է սխալ պրոտոնների երկու ճառագայթների բախման մեջ, որոնց ընդհանուր էներգիան միլիոն անգամ ավելի մեծ է, քան ջերմամիջուկային միաձուլումից ստացված էներգիան: Ժամանակները տեղին էին` Սառը պատերազմ, սպառազինությունների մրցավազք և այդ ամենը:

LHC-ի ստեղծման պատմությունը

Brücke-Osteuropa / wikimedia.org
(CC0 1.0)

Լիցքավորված մասնիկներ արտադրելու և ուսումնասիրելու համար արագացուցիչ ստեղծելու գաղափարը ի հայտ եկավ 1920-ականների սկզբին, սակայն առաջին նախատիպերը ստեղծվեցին միայն 1930-ականների սկզբին: Սկզբում դրանք բարձրավոլտ գծային արագացուցիչներ էին, այսինքն՝ լիցքավորված մասնիկները շարժվում էին ուղիղ գծով։ Օղակաձեւ տարբերակը ներկայացվել է 1931 թվականին ԱՄՆ-ում, որից հետո նմանատիպ սարքեր սկսել են հայտնվել մի շարք զարգացած երկրներում՝ Մեծ Բրիտանիայում, Շվեյցարիայում, ԽՍՀՄ-ում։ Նրանք ստացել են անունը ցիկլոտրոններ, և հետագայում սկսեց ակտիվորեն օգտագործվել միջուկային զենք ստեղծելու համար։

Պետք է նշել, որ մասնիկների արագացուցիչի կառուցման արժեքը աներեւակայելի բարձր է: ընթացքում խաղում Եվրոպան սառը պատերազմոչ առաջնային դեր, վստահված է դրա ստեղծումը Միջուկային հետազոտությունների եվրոպական կազմակերպություն (ռուսերեն հաճախ կարդացվում է որպես CERN), որը հետագայում ձեռնամուխ եղավ ԼՀԿ-ի կառուցմանը։

CERN-ը ստեղծվել է ի պատասխան համաշխարհային մտահոգությունների միջուկային հետազոտությունԱՄՆ-ում և ԽՍՀՄ-ում, ինչը կարող է հանգեցնել ընդհանուր բնաջնջման։ Ուստի գիտնականները որոշեցին միավորել ուժերը և նրանց ուղղորդել խաղաղ ուղղությամբ։ 1954 թվականին CERN-ը ստացավ իր պաշտոնական ծնունդը։

1983 թվականին CERN-ի հովանավորությամբ հայտնաբերվեցին W և Z բոզոնները, որից հետո Հիգսի բոզոնների հայտնաբերման հարցը դարձավ միայն ժամանակի հարց։ Նույն թվականին սկսվեցին աշխատանքները Էլեկտրոն-պոզիտրոնային խոշոր բախիչի (LEPC) կառուցման վրա, որն առաջնային դեր խաղաց հայտնաբերված բոզոնների ուսումնասիրության մեջ։ Սակայն այն ժամանակ էլ պարզ դարձավ, որ ստեղծված սարքի հզորությունը շուտով անբավարար է լինելու։ Իսկ 1984թ.-ին ԲԵՊԿ-ի ապամոնտաժումից անմիջապես հետո որոշում կայացվեց կառուցել LHC-ը։ Ահա թե ինչ է տեղի ունեցել 2000թ.

LHC-ի կառուցմանը, որը սկսվել է 2001 թվականին, նպաստել է այն փաստը, որ այն տեղի է ունեցել նախկին BEPK-ի տեղում՝ Ժնևի լճի հովտում: Ֆինանսավորման հարցերի հետ կապված (1995-ին արժեքը գնահատվել է 2,6 մլրդ շվեյցարական ֆրանկ, 2001-ին գերազանցել է 4,6 մլրդ-ը, 2009-ին կազմել է 6 մլրդ դոլար)։

Միացված է այս պահին LHC-ն գտնվում է 26,7 կմ շրջագծով թունելում և անցնում է երկու տարածքներով։ Եվրոպական երկրներ- Ֆրանսիա և Շվեյցարիա. Թունելի խորությունը տատանվում է 50-ից 175 մետրի սահմաններում։ Հարկ է նաև նշել, որ արագացուցիչում պրոտոնների բախման էներգիան հասնում է 14 տերաէլեկտրոնվոլտի, ինչը 20 անգամ գերազանցում է BEPK-ի կիրառմամբ ստացված արդյունքները։

«Հետաքրքրասիրությունը արատ չէ, բայց մեծ զզվելի բան է»։

CERN բախիչի 27 կիլոմետրանոց թունելը գտնվում է Ժնևի մոտ 100 մետր գետնի տակ։ Այստեղ կլինեն հսկայական գերհաղորդիչ էլեկտրամագնիսներ։ Աջ կողմում տրանսպորտային մեքենաներ են։ Juhanson / wikipedia.org (CC BY-SA 3.0)

Ինչո՞ւ է անհրաժեշտ այս մարդու կողմից ստեղծված «Դատաստանի օրվա մեքենան»: Գիտնականները ակնկալում են աշխարհը տեսնել այնպես, ինչպես այն եղավ Մեծ պայթյունից անմիջապես հետո, այսինքն՝ նյութի ձևավորման պահին։

Նպատակներոր գիտնականները իրենց համար սահմանել են LHC-ի կառուցման ժամանակ.

1. Ստանդարտ մոդելի հաստատում կամ հերքում՝ «ամեն ինչի տեսության» հետագա ստեղծման նպատակով։
2. Հիգսի բոզոնի՝ որպես հինգերորդ հիմնարար ուժի մասնիկի գոյության ապացույց։ Ըստ տեսական հետազոտությունների՝ այն պետք է ազդի էլեկտրական և թույլ փոխազդեցությունների վրա՝ խախտելով դրանց համաչափությունը։
3. Քվարկների ուսումնասիրությունը, որոնք հիմնարար մասնիկ են, որը 20 հազար անգամ փոքր է դրանցից բաղկացած պրոտոններից։
4. Մութ նյութի ձեռքբերում և ուսումնասիրություն, որը կազմում է Տիեզերքի մեծ մասը:

Սրանք հեռու են LHC-ին գիտնականների կողմից հանձնարարված միակ նպատակներից, բայց մնացածն ավելի շատ կապված են կամ զուտ տեսական են:

Ինչի՞ եք հասել:

Անկասկած, ամենամեծ ու նշանակալի ձեռքբերումը գոյության պաշտոնական հաստատումն էր Հիգսի բոզոն. Հինգերորդ փոխազդեցության (Հիգսի դաշտի) հայտնաբերումը, որը, ըստ գիտնականների, ազդում է բոլոր տարրական մասնիկների կողմից զանգված ձեռք բերելու վրա։ Ենթադրվում է, որ երբ սիմետրիան խախտում է Հիգսի դաշտի այլ դաշտերի վրա ազդեցության ժամանակ, W և Z բոզոնները դառնում են զանգվածային։ Հիգսի բոզոնի հայտնաբերումն այնքան նշանակալից է, որ մի շարք գիտնականներ նրանց տվել են «աստծո մասնիկներ» անվանումը։

Քվարկները միանում են մասնիկների (պրոտոններ, նեյտրոններ և այլն), որոնք կոչվում են հադրոններ. Հենց նրանք են արագացնում և բախվում LHC-ում, այստեղից էլ նրա անվանումը։ Կոլայդերի աշխատանքի ընթացքում ապացուցվել է, որ քվարկը հադրոնից առանձնացնելն ուղղակի անհնար է։ Եթե ​​դուք փորձեք դա անել, դուք պարզապես կպոկեք մեկ այլ տեսակի տարրական մասնիկ, օրինակ, պրոտոնից. մեզոն. Չնայած այն հանգամանքին, որ սա հադրոններից միայն մեկն է և ոչ մի նոր բան չի պարունակում, քվարկների փոխազդեցության հետագա ուսումնասիրությունը պետք է իրականացվի փոքր քայլերով։ Հետազոտության մեջ հիմնարար օրենքներՏիեզերքի գործունեությունը, շտապողականությունը վտանգավոր է.

Թեև քվարկներն իրենք չեն հայտնաբերվել LHC-ի օգտագործման ժամանակ, նրանց գոյությունը, մինչև որոշակի պահ, ընկալվում էր որպես մաթեմատիկական աբստրակցիա: Առաջին նման մասնիկները հայտնաբերվել են 1968 թվականին, բայց միայն 1995 թվականին պաշտոնապես ապացուցվեց «իսկական քվարկի» գոյությունը։ Փորձարարական արդյունքները հաստատվում են դրանք վերարտադրելու ունակությամբ։ Հետևաբար, ԼՀԿ-ի կողմից նմանատիպ արդյունքի հասնելը ընկալվում է ոչ թե որպես կրկնություն, այլ որպես դրանց գոյության ամրապնդող ապացույց։ Թեև քվարկների իրականության հետ կապված խնդիրը ոչ մի տեղ չի վերացել, քանի որ դրանք պարզապես կան չի կարող ընտրվելհադրոններից։

Ի՞նչ ծրագրեր ունեք։

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

Լուծվեց ոչ թե «ամեն ինչի տեսություն» ստեղծելու հիմնական խնդիրը, այլ տեսական մշակումը հնարավոր տարբերակներըդրա դրսեւորումները ընթացքի մեջ են։ Մինչ այժմ Հարաբերականության ընդհանուր տեսության և ստանդարտ մոդելի համադրման խնդիրներից մեկը մնում է դրանց գործողության տարբեր շրջանակը, և, հետևաբար, երկրորդը հաշվի չի առնում առաջինի առանձնահատկությունները։ Հետևաբար, կարևոր է դուրս գալ ստանդարտ մոդելից և հասնել եզրին Նոր ֆիզիկա.

Գերհամաչափություն -Գիտնականները կարծում են, որ այն միացնում է բոսոնային և ֆերմիոնական քվանտային դաշտերը, այնքան, որ դրանք կարող են վերածվել միմյանց: Հենց այս տեսակի փոխարկումն է դուրս գալիս ստանդարտ մոդելից, քանի որ կա տեսություն, որ քվանտային դաշտերի սիմետրիկ քարտեզագրումը հիմնված է. գրավիտոններ. Դրանք, համապատասխանաբար, կարող են լինել ձգողականության տարրական մասնիկ։

Մադալա բոզոն– Մադալա բոզոնի գոյության վարկածը ենթադրում է, որ կա մեկ այլ դաշտ: Միայն եթե Հիգսի բոզոնը փոխազդում է հայտնի մասնիկների և նյութի հետ, ապա Մադալա բոզոնը փոխազդում է մութ նյութ. Չնայած այն հանգամանքին, որ այն զբաղեցնում է Տիեզերքի մեծ մասը, նրա գոյությունը ներառված չէ Ստանդարտ մոդելի շրջանակներում։

Մանրադիտակային սև անցք - LHC-ի հետազոտություններից մեկը սև խոռոչ ստեղծելն է: Այո, այո, հենց այդ սև, բոլոր սպառող տարածաշրջանը արտաքին տիեզերքում: Բարեբախտաբար, այս ուղղությամբ էական ձեռքբերումներ չեն գրանցվել։

Այսօր Large Hadron Collider-ը բազմաֆունկցիոնալ հետազոտական ​​կենտրոն է, որի աշխատանքի հիման վրա ստեղծվում և փորձնականորեն հաստատվում են տեսություններ, որոնք կօգնեն մեզ ավելի լավ հասկանալ աշխարհի կառուցվածքը: Հաճախ քննադատության ալիքներ են հնչում մի շարք ընթացիկ ուսումնասիրությունների շուրջ, որոնք վտանգավոր են համարվում, այդ թվում՝ Սթիվեն Հոքինգի կողմից, բայց խաղն անկասկած արժանի է մոմին: Մենք չենք կարող նավարկել Տիեզերք կոչվող սև օվկիանոսում նավապետի հետ, որը չունի ոչ քարտեզ, ոչ կողմնացույց, ոչ էլ մեզ շրջապատող աշխարհի մասին տարրական գիտելիքներ:

Եթե ​​սխալ եք գտնում, խնդրում ենք ընդգծել տեքստի մի հատվածը և սեղմել Ctrl+Enter.

Մեծ հադրոնային կոլայդերը (LHC) տիպիկ (թեև գերհզոր) բախվող մասնիկների արագացուցիչ է, որը նախատեսված է պրոտոնների և ծանր իոնների (կապարի իոններ) արագացնելու և դրանց բախումների արդյունքը ուսումնասիրելու համար։ LHC-ն մանրադիտակ է, որի օգնությամբ ֆիզիկոսները կպարզեն, թե ինչից և ինչպես է կազմված նյութը՝ նոր, նույնիսկ ավելի մանրադիտակային մակարդակով տեղեկություններ ստանալով դրա կառուցվածքի մասին։

Շատերն անհամբեր սպասում էին, թե ինչ կլինի դրա մեկնարկից հետո, բայց իրականում ոչինչ տեղի չունեցավ. մեր աշխարհը շատ ձանձրալի է, որ իսկապես հետաքրքիր և մեծ բան տեղի ունենա: Ահա քաղաքակրթությունը, և նրա ստեղծման պսակը մարդն է, պարզապես քաղաքակրթության և մարդկանց որոշակի կոալիցիա է ստացվել, որը համախմբվել է անցած դարում, մենք աղտոտում ենք երկիրը երկրաչափական առաջընթացով և անտեղի ոչնչացնում ենք այն ամենը, ինչ կուտակվել է: միլիոնավոր տարիների ընթացքում: Այս մասին մենք կխոսենք մեկ այլ գրառման մեջ, ուստի ահա այն ՀԱԴՐՈՆԱՅԻՆ ԲԱԽՎԱԾ.

Հակառակ ժողովուրդների ու լրատվամիջոցների բազմաթիվ ու բազմազան սպասումներին, ամեն ինչ անցավ հանգիստ ու խաղաղ։ Ա՜խ, ինչպես էր ամեն ինչ ուռճացվում, օրինակ՝ թերթերը համարից թող կրկնում էին. «LHC=աշխարհի վերջ», «Ճանապարհ դեպի աղետ, թե՞ բացահայտում», «Բնաջնջման աղետ», նրանք գրեթե կանխատեսում էին վերջը. աշխարհը և մի հսկա սև անցք, որի մեջ կծծի ամբողջ երկիրը: Ըստ երևույթին, այս տեսությունները առաջ են քաշել նախանձող ֆիզիկոսները, ովքեր դպրոցում չեն կարողացել այս առարկայի 5 համարով ավարտական ​​վկայական ստանալ:

Օրինակ, կար մի փիլիսոփա Դեմոկրիտ, ով իր Հին Հունաստանում (ի դեպ, ժամանակակից դպրոցականները սա գրում են մեկ բառով, քանի որ այն ընկալում են որպես գոյություն չունեցող տարօրինակ երկիր, ինչպես ԽՍՀՄ-ը, Չեխոսլովակիան, Ավստրո-Հունգարիան, Սաքսոնիան. , Կուրլանդ և այլն - «Հին Հունաստան») նա արտահայտեց որոշակի տեսություն, որ նյութը բաղկացած է անբաժանելի մասնիկներից. ատոմներ, սակայն գիտնականները դրա ապացույցը գտել են միայն մոտավորապես 2350 տարի անց: Ատոմը (անբաժանելի) նույնպես կարելի է բաժանել, սա հայտնաբերվեց 50 տարի անց, 2013 թ էլեկտրոններեւ միջուկներ, եւ միջուկը- պրոտոնների և նեյտրոնների համար: Բայց դրանք, ինչպես պարզվեց, ամենափոքր մասնիկները չեն և իրենց հերթին կազմված են քվարկներից։ Այսօր ֆիզիկոսները դա հավատում են քվարկներ- նյութի բաժանման սահմանը և ոչ պակաս գոյություն ունի: Հայտնի են քվարկների վեց տեսակներ՝ վերև, տարօրինակ, հմայքը, գեղեցկությունը, ճշմարիտ, ներքև, և դրանք միացված են գլյուոնների միջոցով:

«Collider» բառը առաջացել է անգլերեն collide - collide-ից: Կոլայդերում երկու մասնիկների արձակումներ թռչում են միմյանց ուղղությամբ, և երբ դրանք բախվում են, ճառագայթների էներգիան ավելանում է: Մինչդեռ սովորական արագացուցիչներում, որոնք կառուցվել և գործում են մի քանի տասնամյակ (դրանց համեմատաբար չափավոր չափի և հզորության առաջին մոդելները հայտնվել են Երկրորդ համաշխարհային պատերազմից առաջ՝ 30-ական թվականներին), ճառագայթը հարվածում է անշարժ թիրախին, և նման բախման էներգիան շատ է. պակաս:

Բախիչը կոչվում է «հադրոն», քանի որ այն նախատեսված է հադրոնների արագացման համար: Հադրոններ- սա տարրական մասնիկների ընտանիք է, որոնք ներառում են պրոտոններ և նեյտրոններ, որոնք կազմում են բոլոր ատոմների միջուկները, ինչպես նաև տարբեր մեզոններ. Կարևոր գույքհադրոններ - որ դրանք իսկապես տարրական մասնիկներ չեն, այլ բաղկացած են գլյուոնների կողմից «սոսնձված» քվարկներից:

Բախվածը մեծ է դարձել իր չափերի պատճառով. դա աշխարհում երբևէ գոյություն ունեցած ամենամեծ ֆիզիկական փորձարարական տեղակայումն է, միայն արագացուցիչի հիմնական օղակը ձգվում է ավելի քան 26 կմ:

Ենթադրվում է, որ LHC-ի կողմից արագացված պրոտոնների արագությունը կկազմի լույսի արագության 0,999999998, իսկ արագացուցչում տեղի ունեցող մասնիկների թիվը յուրաքանչյուր վայրկյանում կհասնի 800 միլիոնի: Բախվող պրոտոնների ընդհանուր էներգիան կկազմի 14 TeV (14 տերաէլեկտրովոլտ, իսկ կապարի միջուկներ՝ 5,5 ԳեՎ բախվող նուկլոնների յուրաքանչյուր զույգի համար։ Նուկլոններ(լատ. միջուկ - միջուկից) - ընդհանուր անունպրոտոնների և նեյտրոնների համար։

Այսօր արագացուցիչներ ստեղծելու տեխնոլոգիայի վերաբերյալ տարբեր կարծիքներ կան. ոմանք պնդում են, որ այն հասել է իր տրամաբանական սահմաններին, մյուսները, որ կատարելության սահման չկա, և տարբեր ակնարկներ տալիս են ակնարկներ այն նմուշների մասին, որոնց չափերը 1000 անգամ փոքր են, և որոնց կատարողականը ավելի բարձր է: քան ԼՀԿ-ի Ա. Էլեկտրոնիկայի մեջ կամ համակարգչային տեխնիկաՄանրացումն անընդհատ տեղի է ունենում արդյունավետության միաժամանակյա բարձրացմամբ։

Large Hardon Collider, LHC - ճառագայթների լիցքավորված մասնիկների տիպիկ (թեև ծայրահեղ) արագացուցիչ, որը նախատեսված է պրոտոնները և ծանր իոնները (կապարի իոնները) ցրելու և դրանց բախումների արտադրանքները ուսումնասիրելու համար: BAC-ն այս մանրադիտակն է, որի մեջ ֆիզիկան կբացահայտի, թե ինչ և ինչպես կարելի է նոր, էլ ավելի մանրադիտակային մակարդակով դարձնել իր սարքի մասին տեղեկատվություն ստանալու հարցը:

Շատերը անհամբեր սպասում էին, բայց այն, ինչ գալիս է նրա վազքից հետո, բայց սկզբունքորեն ոչինչ և չի եղել, մեր աշխարհը շատ բան է պակասում, ինչ եղել է, իսկապես հետաքրքիր և հավակնոտ բան է: Այստեղ դա քաղաքակրթություն է և նրա ստեղծման պսակը, պարզապես ստացել է քաղաքակրթության և ժողովրդի մի տեսակ կոալիցիա, միասնություն, միասին ավելի քան մեկ դար, երկրաչափական առաջընթացի zagazhivaem հողում, և beschinno ոչնչացնելով այն, ինչ կուտակվել է միլիոնավոր տարիներ: Այս մասին մենք կխոսենք մեկ այլ հաղորդագրության մեջ, և այսպես, որ նա հադրոնային կոլայդեր է:

Չնայած ժողովուրդների և լրատվամիջոցների բազմաթիվ ու բազմազան ակնկալիքներին, ամեն ինչ անցավ հանգիստ և խաղաղ: Ա՜խ, ինչպես էր այդ ամենը փքված, ինչպես թերթի ֆիրմայի սենյակների քանակով. «BAC = աշխարհի վերջը», «Ճանապարհ դեպի բացահայտում, թե՞ աղետ», «Բնաջնջման աղետ», աշխարհի գրեթե վերջ և բաներ են մի հսկա սեւ խոռոչ է zasoset, որ ամբողջ երկիրը. Թերևս այս տեսությունները առաջ են քաշել ֆիզիկայի նախանձը, որտեղ դպրոցը չի ստացել ավարտական ​​վկայական 5-րդ նկարից, թեմայի վերաբերյալ:

Ահա, օրինակ, փիլիսոփա Դեմոկրիտը, ով Հին Հունաստանում (և, ի դեպ, այսօրվա ուսանողները դա գրում են մեկ բառով, ինչպես երևում է այս տարօրինակ գոյություն չունեցող, ինչպես ԽՍՀՄ, Չեխոսլովակիա, Ավստրո-Հունգարիա, Սաքսոնիա, Կուրլանդ և այլն): - «Drevnyayagretsiya»), նա ուներ որոշ տեսություն, որ նյութը բաղկացած է անբաժանելի մասնիկներից՝ ատոմներից, բայց դրա ապացույցը գիտնականները գտել են միայն մոտ 2350 տարի անց: Ատոմ (անբաժանելի) - կարելի է նաև բաժանել, այն հայտնաբերվում է նույնիսկ 50 տարի անց էլեկտրոնների և միջուկների վրա, իսկ միջուկը՝ պրոտոնների և նեյտրոնների վրա: Բայց դրանք, ինչպես պարզվեց, ամենափոքր մասնիկները չեն և, իրենց հերթին, կազմված են քվարկներից։ Մինչ օրս ֆիզիկոսները կարծում են, որ քվարկները՝ նյութի բաժանման սահմանը և ավելի քիչ բան գոյություն չունի: Մենք գիտենք վեց տեսակի քվարկներ՝ առաստաղ, տարօրինակ, հմայիչ, հմայիչ, իսկական, ներքև, և դրանք կապված են գլյուոնների միջոցով:

«Collider» բառը գալիս է անգլերեն collide – face-ից: Բախիչում երկու մասնիկ սկսում են թռչել միմյանց ուղղությամբ և բախման էներգիայի ճառագայթների ավելացմամբ: Մինչ սովորական արագացուցիչներում, որոնք կառուցման փուլում են և աշխատում են մի քանի տասնամյակ (նրանց մոդելներից առաջինը չափավոր չափի և հզորության վրա, հայտնվել է 30-ականներին Երկրորդ համաշխարհային պատերազմից առաջ), պուչեկը հարվածում է ֆիքսված թիրախներին և բախման էներգիան շատ է. ավելի փոքր:

«Հադրոնիկ» կոլայդերն անվանվել է այն պատճառով, որ այն նախատեսված է հադրոնները ցրելու համար։ Հադրոններ - տարրական մասնիկների ընտանիք է, որը ներառում է պրոտոններ և նեյտրոններ, որոնք կազմված են բոլոր ատոմների միջուկից, ինչպես նաև մի շարք մեզոններից: Հադրոնների կարևոր առանձնահատկությունն այն է, որ դրանք իրականում տարրական մասնիկներ չեն և կազմված են քվարկներից՝ «սոսնձված» գլյուոններից։

Խոշոր բախվողը եղել է իր չափերի պատճառով. սա աշխարհի ամենամեծ ֆիզիկական փորձարարական սարքավորումն է, միայն հիմնական արագացուցիչ օղակը ձգվում է ավելի քան 26 կմ:

Ենթադրվում է, որ ցրված տանկի արագությունը լույսի արագության նկատմամբ կկազմի 0,9999999998 պրոտոն, իսկ արագացուցչից առաջացող մասնիկների յուրաքանչյուր վայրկյան բախումների թիվը մինչև բախվող պրոտոնների 800 միլիոն ընդհանուր էներգիան կկազմի 14 ՏէՎ (14 տերաէլեկտրովոլտ, իսկ կապարի միջուկները՝ 5,5 ԳեՎ բախվող նուկլոնների յուրաքանչյուր զույգի համար (լատ. nucleus – միջուկից)՝ պրոտոնների և նեյտրոնների ընդհանուր անվանումը։

Մինչ օրս արագացուցիչների տեխնոլոգիայի ստեղծման վերաբերյալ տարբեր տեսակետներ կան. ոմանք ասում են, որ այն եկել է իր տրամաբանական կողմին, մյուսներն ասում են, որ կատարելության սահման չկա, և տարբեր հետազոտությունները 1000 անգամ ավելի փոքր են, բայց ավելի բարձր կառուցվածքների ակնարկ են տվել: արտադրողականություն BUCK «Այո: Էլեկտրոնիկայի կամ համակարգչային տեխնիկայի մեջ մշտապես մանրանկարչություն է տեղի ունենում, մինչդեռ արդյունավետության աճը:

Քարտեզ, որի վրա նշված է Collider-ի գտնվելու վայրը

Մեկ տեսության մեջ հիմնարար փոխազդեցությունների հետագա միավորման համար օգտագործվում են տարբեր մոտեցումներ՝ լարերի տեսություն, որը մշակվել է M-տեսության մեջ (բրանի տեսություն), գերծանրության տեսություն, օղակաձև քվանտային գրավիտացիա և այլն: Նրանցից ոմանք ունեն ներքին խնդիրներ, և ոչ մեկը: ունեն փորձնական հաստատում. Խնդիրն այն է, որ համապատասխան փորձեր իրականացնելու համար անհրաժեշտ են էներգիաներ, որոնք անհասանելի են լիցքավորված մասնիկների ժամանակակից արագացուցիչներով։

LHC-ն թույլ կտա փորձեր կատարել, որոնք նախկինում անհնար էր իրականացնել, և հավանաբար կհաստատի կամ կհերքի այդ տեսություններից մի քանիսը: Այսպիսով, չորսից մեծ չափսերով ֆիզիկական տեսությունների մի ամբողջ շարք կա, որոնք ենթադրում են «գերհամաչափության» գոյություն, օրինակ՝ լարերի տեսություն, որը երբեմն անվանում են գերլարերի տեսություն հենց այն պատճառով, որ առանց գերհամաչափության այն կորցնում է իր ֆիզիկական իմաստը: Գերհամաչափության գոյության հաստատումը, այսպիսով, կլինի այս տեսությունների ճշմարտացիության անուղղակի հաստատումը։

Վերին քվարկների ուսումնասիրություն

Շինարարության պատմություն

27 կմ ստորգետնյա թունել, որը նախատեսված է LHC արագացուցիչի համար

Large Hadron Collider նախագծի գաղափարը ծնվել է 1984 թվականին և պաշտոնապես հաստատվել տասը տարի անց։ Դրա շինարարությունը սկսվել է 2001 թվականին՝ նախորդ արագացուցիչի՝ Մեծ Էլեկտրոն-Պոզիտրոնային Կոլայդերի ավարտից հետո։

Ենթադրվում է, որ արագացուցիչը բախվող մասնիկների զանգվածի կենտրոնի համակարգում 14 ՏէՎ (այսինքն՝ 14 տերաէլեկտրոնվոլտ կամ 14 10 12 էլեկտրոնվոլտ) ընդհանուր էներգիայով պրոտոններ, ինչպես նաև 5,5 ԳեՎ էներգիա ունեցող կապարի միջուկներ։ (5,5 10 9 էլեկտրոնվոլտ) յուրաքանչյուր բախվող նուկլոնների զույգ։ Այսպիսով, LHC-ն կլինի աշխարհում ամենաբարձր էներգիայի մասնիկների արագացուցիչը, էներգիայով ավելի մեծ կարգով, քան իր ամենամոտ մրցակիցները՝ Tevatron պրոտոն-հակապրոտոն բախիչը, որն այժմ գործում է Ազգային արագացուցիչի լաբորատորիայում: Էնրիկո Ֆերմին (ԱՄՆ) և ռելյատիվիստական ​​ծանր իոնային բախիչ RHIC, որը գործում է Բրուքհեյվեն լաբորատորիայում (ԱՄՆ):

Արագացուցիչը գտնվում է նույն թունելում, որը նախկինում զբաղեցնում էր Էլեկտրոն-պոզիտրոնային խոշոր բախիչը: 26,7 կմ շրջագծով թունելը կառուցված է Ֆրանսիայի և Շվեյցարիայի գետնի տակ մոտ հարյուր մետր խորության վրա։ Պրոտոնային ճառագայթները պարունակելու և ուղղելու համար օգտագործվում են 1624 գերհաղորդիչ մագնիսներ, որոնց ընդհանուր երկարությունը գերազանցում է 22 կմ-ը։ Դրանցից վերջինը թունելում տեղադրվել է 2006 թվականի նոյեմբերի 27-ին։ Մագնիսները կգործեն 1,9 Կ (−271 °C) ջերմաստիճանում։ Սառեցման մագնիսների համար հատուկ կրիոգեն գծի կառուցումն ավարտվել է 2006 թվականի նոյեմբերի 19-ին։

Թեստեր

Տեխնիկական պայմաններ

Կոլայդերում մասնիկների արագացման գործընթացը

LHC-ի մասնիկների արագությունը բախվող ճառագայթների վրա մոտ է լույսի արագությանը վակուումում: Մասնիկների արագացումը նման բարձր արագություններին հասնում է մի քանի փուլով։ Առաջին փուլում ցածր էներգիայի գծային արագացուցիչները Linac 2 և Linac 3 ներարկում են պրոտոններ և կապարի իոններ հետագա արագացման համար: Այնուհետև մասնիկները մտնում են PS ուժեղացուցիչ, այնուհետև հենց PS (պրոտոնային սինքրոտրոն)՝ ձեռք բերելով 28 ԳեՎ էներգիա: Սրանից հետո մասնիկների արագացումը շարունակվում է SPS-ում (Super Synchrotron Proton Synchrotron), որտեղ մասնիկների էներգիան հասնում է 450 ԳեՎ-ի։ Այնուհետև ճառագայթն ուղղվում է դեպի հիմնական 26,7 կիլոմետրանոց օղակ և դետեկտորները գրանցում են բախման կետերում տեղի ունեցող իրադարձությունները:

Էներգիայի սպառումը

Կոլայդերի շահագործման ընթացքում էներգիայի գնահատված սպառումը կկազմի 180 ՄՎտ։ Ժնևի ամբողջ կանտոնի էներգիայի գնահատված սպառումը: CERN-ն ինքը էներգիա չի արտադրում՝ ունենալով միայն պահեստային դիզելային գեներատորներ։

Բաշխված հաշվարկ

Տվյալները կառավարելու, պահելու և մշակելու համար, որոնք կգան LHC արագացուցիչից և դետեկտորներից, ստեղծվում է բաշխված հաշվողական ցանց LCG: Լ HCԳ հաշվողականԳ RID ), օգտագործելով ցանցային տեխնոլոգիա: Որոշ հաշվողական առաջադրանքների համար կօգտագործվի LHC@home բաշխված հաշվողական նախագիծը:

Չվերահսկվող ֆիզիկական գործընթացներ

Որոշ փորձագետներ և հասարակության անդամներ մտահոգություն են հայտնել, որ ոչ զրոյական հավանականություն կա, որ բախիչում իրականացված փորձերը դուրս կգան վերահսկողությունից և կզարգանան շղթայական ռեակցիա, որը որոշակի պայմաններում տեսականորեն կարող է ոչնչացնել ամբողջ մոլորակը: Առանձին կայքում ներկայացված է ԼՀԿ-ի գործունեության հետ կապված աղետալի սցենարների կողմնակիցների տեսակետը։ Նմանատիպ տրամադրությունների պատճառով LHC-ն երբեմն վերծանվում է որպես ՎերջինՀադրոնային կոլայդեր ( ՎերջինՀադրոնային կոլայդեր):

Այս առումով ամենից հաճախ նշվում է կոլայդերում մանրադիտակային սև անցքերի առաջացման տեսական հնարավորությունը, ինչպես նաև հակամատերի և մագնիսական մոնոպոլների կուտակումների ձևավորման տեսական հնարավորությունը՝ շրջակա նյութը գրավելու հետագա շղթայական ռեակցիայով:

Այս տեսական հնարավորությունները դիտարկվել են CERN-ի հատուկ խմբի կողմից, որը պատրաստել է համապատասխան զեկույց, որտեղ բոլոր նման մտավախությունները անհիմն են ճանաչվել։ Անգլիացի տեսական ֆիզիկոս Ադրիան Քենթը գիտական ​​հոդված է հրապարակել՝ քննադատելով CERN-ի կողմից ընդունված անվտանգության չափանիշները, քանի որ սպասվող վնասը, այսինքն՝ զոհերի քանակով իրադարձության հավանականության արտադրյալը, նրա կարծիքով, անընդունելի է։ Այնուամենայնիվ, LHC-ում աղետալի սցենարի հավանականության առավելագույն վերին սահմանը 10 -31 է:

Աղետալի սցենարների անհիմն լինելու օգտին հիմնական փաստարկները ներառում են հղումներ այն փաստի մասին, որ Երկիրը, Լուսինը և այլ մոլորակները մշտապես ռմբակոծվում են շատ ավելի բարձր էներգիա ունեցող տիեզերական մասնիկների հոսքերով: Նշվում է նաև նախկինում շահագործման հանձնված արագացուցիչների հաջող աշխատանքը, այդ թվում՝ Բրուքհեյվենում գտնվող ռելյատիվիստական ​​ծանր իոնային բախիչ RHIC: CERN-ի մասնագետները չեն հերքում միկրոսկոպիկ սև խոռոչների առաջացման հնարավորությունը, սակայն նշվում է, որ մեր եռաչափ տարածության մեջ նման առարկաներ կարող են հայտնվել միայն LHC-ի ճառագայթների էներգիայից 16 կարգով ավելի մեծ էներգիայով: Հիպոթետիկորեն, միկրոսկոպիկ սև խոռոչները կարող են հայտնվել LHC-ում կատարված փորձերի ժամանակ՝ լրացուցիչ տարածական չափումներ ունեցող տեսությունների կանխատեսումների ժամանակ: Նման տեսությունները դեռևս չունեն որևէ փորձնական հաստատում։ Այնուամենայնիվ, նույնիսկ եթե սև խոռոչները ստեղծվեն LHC-ում մասնիկների բախումից, ակնկալվում է, որ դրանք չափազանց անկայուն կլինեն Հոքինգի ճառագայթման պատճառով և գրեթե ակնթարթորեն կգոլորշիանան որպես սովորական մասնիկներ:

2008 թվականի մարտի 21-ին Վալտեր Վագների հայցը ներկայացվել է Հավայան կղզիների դաշնային շրջանային դատարան (ԱՄՆ): Վալտեր Լ. Վագներ) և Լուիս Սանչոն (անգլ. Լուիս Սանչո), որտեղ նրանք, մեղադրելով CERN-ին աշխարհի վերջը հասցնելու փորձի մեջ, պահանջում են արգելել բախիչի գործարկումը, քանի դեռ դրա անվտանգությունը երաշխավորված չէ։

Համեմատություն բնական արագությունների և էներգիաների հետ

Արագացուցիչը նախատեսված է այնպիսի մասնիկների բախման համար, ինչպիսիք են հադրոնները և ատոմային միջուկները: Այնուամենայնիվ, կան մասնիկների բնական աղբյուրներ, որոնց արագությունն ու էներգիան շատ ավելի մեծ են, քան բախիչում (տես Զևատրոն)։ Նման բնական մասնիկներ հայտնաբերվում են տիեզերական ճառագայթներում։ Երկիր մոլորակի մակերեսը մասամբ պաշտպանված է այդ ճառագայթներից, սակայն տիեզերական ճառագայթների մասնիկները մթնոլորտով անցնելիս բախվում են ատոմների և օդի մոլեկուլների հետ։ Այս բնական բախումների արդյունքում Երկրի մթնոլորտում ստեղծվում են բազմաթիվ կայուն և անկայուն մասնիկներ։ Արդյունքում, մոլորակի վրա գոյություն ունի բնական ֆոնային ճառագայթում արդեն շատ միլիոնավոր տարիներ: Նույնը (տարրական մասնիկների և ատոմների բախում) տեղի կունենա LHC-ում, բայց ավելի ցածր արագություններով և էներգիաներով և շատ ավելի փոքր քանակությամբ:

Մանրադիտակային սև անցքեր

Եթե ​​տարրական մասնիկների բախման ժամանակ հնարավոր լինի ստեղծել սև խոռոչներ, դրանք նույնպես կքայքայվեն տարրական մասնիկների՝ համաձայն CPT անփոփոխության սկզբունքի, որը քվանտային մեխանիկայի ամենահիմնարար սկզբունքներից մեկն է։

Ավելին, եթե կայուն սև միկրո անցքերի գոյության վարկածը ճիշտ լիներ, ապա դրանք մեծ քանակությամբ կձևավորվեին տիեզերական տարրական մասնիկների կողմից Երկրի ռմբակոծման արդյունքում։ Սակայն տիեզերքից ժամանող բարձր էներգիայի տարրական մասնիկների մեծ մասը էլեկտրական լիցք ունի, ուստի որոշ սև խոռոչներ էլեկտրական լիցքավորված կլինեն: Այս լիցքավորված սև խոռոչները կգրանցվեին Երկրի մագնիսական դաշտով և, եթե դրանք իսկապես վտանգավոր լինեին, վաղուց կկործանեին Երկիրը: Շվիմերի մեխանիզմը, որը սև խոռոչները դարձնում է էլեկտրականորեն չեզոք, շատ նման է Հոքինգի էֆեկտին և չի կարող աշխատել, եթե Հոքինգի էֆեկտը չաշխատի։

Բացի այդ, ցանկացած սև անցք՝ լիցքավորված կամ էլեկտրականորեն չեզոք, կարող է գրավել սպիտակ թզուկները և նեյտրոնային աստղեր(որոնք, ինչպես Երկիրը, ռմբակոծվում են տիեզերական ճառագայթմամբ) և ոչնչացրել դրանք։ Արդյունքում, սպիտակ թզուկների և նեյտրոնային աստղերի կյանքը շատ ավելի կարճ կլինի, քան իրականում նկատվում է: Բացի այդ, քայքայվող սպիտակ թզուկներ և նեյտրոնային աստղերլրացուցիչ ճառագայթում կարձակի, որն իրականում չի նկատվում:

Վերջապես, լրացուցիչ տարածական չափերով տեսությունները, որոնք կանխատեսում են մանրադիտակային սև խոռոչների առաջացումը, չեն հակասում փորձարարական տվյալներին միայն այն դեպքում, եթե լրացուցիչ չափումների քանակը առնվազն երեքն է: Բայց այդքան լրացուցիչ չափերով, միլիարդավոր տարիներ պետք է անցնեն, մինչև սև խոռոչը որևէ զգալի վնաս պատճառի Երկրին:

Ստրապելկի

Հակառակ տեսակետն է Մոսկվայի պետական ​​համալսարանի միջուկային ֆիզիկայի գիտահետազոտական ​​ինստիտուտի ֆիզիկամաթեմատիկական գիտությունների դոկտոր Էդուարդ Բուսը, ով հերքում է LHC-ում մակրոսկոպիկ սև խոռոչների, հետևաբար «որդերի» և ժամանակի ճանապարհորդության առաջացումը:

Նշումներ

1. LHC-ի վերջնական ուղեցույցը (անգլերեն) P. 30:
2. LHC. Հիմնական փաստեր. «Մեծ գիտության տարրեր». Վերցված է 2008 թվականի սեպտեմբերի 15-ին։
3. Tevatron Electroweak աշխատանքային խումբ, Top Subgroup
4. LHC համաժամացման թեստը հաջողվեց
5. Ներարկման համակարգի երկրորդ փորձարկումն անցավ ընդհատումներով, բայց հասավ նպատակին. «Մեծ գիտության տարրեր» (օգոստոսի 24, 2008): Վերցված է 2008 թվականի սեպտեմբերի 6-ին։
6. LHC-ի կարևոր օրն արագ է սկսվում
7. Առաջին ճառագայթը LHC-ում - արագացնող գիտություն:
8. Առաքելությունն ավարտված է LHC թիմի համար: physicsworld.com. Վերցված է 2008 թվականի սեպտեմբերի 12-ին։
9. Կայուն շրջանառվող ճառագայթ է գործարկվում LHC-ում: «Մեծ գիտության տարրեր» (սեպտեմբերի 12, 2008): Վերցված է 2008 թվականի սեպտեմբերի 12-ին։
10. Մեծ հադրոնային կոլայդերում տեղի ունեցած վթարը անորոշ ժամանակով հետաձգում է փորձերը: «Մեծ գիտության տարրեր» (սեպտեմբերի 19, 2008): Վերցված է 2008 թվականի սեպտեմբերի 21-ին։
11. Խոշոր հադրոնային կոլայդերը մինչև գարուն չի վերսկսի աշխատանքը՝ CERN. ՌԻԱ Նովոստի (23 սեպտեմբերի, 2008 թ.). Վերցված է 2008 թվականի սեպտեմբերի 25-ին։
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. Վնասված մագնիսների վերանորոգումն ավելի ծավալուն կլինի, քան նախկինում ենթադրվում էր: «Մեծ գիտության տարրեր» (նոյեմբերի 09, 2008): Վերցված է 2008 թվականի նոյեմբերի 12-ին։
16. Ժամանակացույց 2009 թ. «Մեծ գիտության տարրեր» (18 հունվարի, 2009 թ.): Վերցված է 2009 թվականի հունվարի 18-ին։
17. CERN-ի մամուլի հաղորդագրություն
18. Հաստատվել է Մեծ հադրոնային կոլայդերի շահագործման պլանը 2009-2010 թթ. «Մեծ գիտության տարրեր» (2009 թ. փետրվարի 6): Վերցված է 2009 թվականի ապրիլի 5։
19. LHC-ի փորձերը.
20. Բացվում է «Պանդորայի արկղը». Vesti.ru (9 սեպտեմբերի, 2008 թ.): Վերցված է 2008 թվականի սեպտեմբերի 12-ին։
21. Մասնիկների կոլայդերների փորձարկումներում վտանգի պոտենցիալը
22. Dimopoulos S., Landsberg G. Black Holes at the Large Hadron Collider (անգլ.) Ֆիզ. Վեր. Լեթ. 87 (2001)
23. Բլեյզոտ Ջ.-Պ. et al. LHC-ում ծանր իոնների բախումների ժամանակ պոտենցիալ վտանգավոր իրադարձությունների ուսումնասիրություն:
24. LHC-ի բախումների անվտանգության վերանայում LHC անվտանգության գնահատման խումբ
25. Արագացուցիչների ռիսկերի քննադատական ​​վերանայում: Proza.ru (23 մայիսի, 2008 թ.): Վերցված է 2008 թվականի սեպտեմբերի 17-ին։
26. Որքա՞ն է ԼՀԿ-ում աղետի հավանականությունը.
27. դատաստանի օր
28. Դատավորից խնդրելով փրկել աշխարհը, և գուցե շատ ավելին
29. Բացատրելով, թե ինչու LHC-ն անվտանգ կլինի
30. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-es.pdf (իսպաներեն)
31. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-de.pdf (գերմաներեն)
32. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-fr.pdf (ֆրանսերեն)
33. Հ.Հայզելբերգ.Սքրինինգ քվարկի կաթիլներով // Ֆիզիկական տեսություն D. - 1993. - T. 48. - No 3. - P. 1418-1423: DOI:10.1103/PhysRevD.48.1418
34. M. Alford, K. Rajagopal, S. Reddy, A. Steiner.Տարօրինակ աստղային կեղևների և տարօրինակ կեղևների կայունություն // Ամերիկյան ֆիզիկական միություն.Ֆիզիկական տեսություն D. - 2006. - T. 73, 114016:

Եվրոպայում իրականացվող փորձի մասին լուրը ցնցել է հասարակական անդորրը՝ բարձրանալով քննարկվող թեմաների առաջին հորիզոնական։ Հադրոնային կոլայդերհայտնվել է ամենուր՝ հեռուստատեսությամբ, մամուլում և համացանցում։ Ի՞նչ կարող ենք ասել, եթե LJ-ի օգտատերերը ստեղծեն առանձին համայնքներ, որտեղ հարյուրավոր հոգատար մարդիկ արդեն ակտիվորեն արտահայտել են իրենց կարծիքը գիտության նոր մտքի մասին: «Դելոն» առաջարկում է ձեզ 10 փաստ, որոնց մասին չեք կարող չիմանալ հադրոնային կոլայդեր.

Առեղծվածային գիտական ​​արտահայտությունը դադարում է լինել այդպիսին, հենց որ մենք հասկանում ենք յուրաքանչյուր բառի իմաստը: Հադրոն- տարրական մասնիկների դասի անվանումը. Կոլայդեր- հատուկ արագացուցիչ, որի օգնությամբ հնարավոր է բարձր էներգիա փոխանցել նյութի տարրական մասնիկներին և, արագացնելով դրանք առավելագույն արագությամբ, վերարտադրել դրանց բախումը միմյանց հետ։

2. Ինչու են բոլորը խոսում նրա մասին:

Միջուկային հետազոտությունների եվրոպական կենտրոնի CERN-ի գիտնականների կարծիքով՝ փորձը հնարավորություն կտա մանրանկարչությամբ վերարտադրել այն պայթյունը, որը հանգեցրել է Տիեզերքի ձևավորմանը միլիարդավոր տարիներ առաջ: Այնուամենայնիվ, հանրությանը ամենաշատը հուզում է այն, թե ինչ հետեւանքներ կունենա մոլորակի վրա մինի պայթյունը, եթե փորձը ձախողվի: Որոշ գիտնականների կարծիքով՝ հակառակ ուղղություններով ծայրահեղ հարաբերական արագությամբ թռչող տարրական մասնիկների բախման արդյունքում կառաջանան մանրադիտակային սև խոռոչներ և դուրս կթռչեն այլ վտանգավոր մասնիկներ։ Առանձնահատուկ իմաստ չկա հենվել հատուկ ճառագայթման վրա, որը հանգեցնում է սև խոռոչների գոլորշիացմանը. չկա փորձարարական ապացույց, որ այն աշխատում է: Այդ իսկ պատճառով անվստահություն է առաջանում նման գիտական ​​նորարարության նկատմամբ, որն ակտիվորեն սնվում է թերահավատ գիտնականների կողմից:

3. Ինչպե՞ս է այս բանն աշխատում:

Տարրական մասնիկները արագացվում են տարբեր ուղեծրերի մեջ հակառակ ուղղություններով, որից հետո դրանք տեղադրվում են մեկ ուղեծրի մեջ։ Բարդ սարքի արժեքն այն է, որ դրա շնորհիվ գիտնականները հնարավորություն ունեն ուսումնասիրելու տարրական մասնիկների բախման արգասիքները, որոնք գրանցված են հատուկ դետեկտորների կողմից թվային տեսախցիկների տեսքով 150 մեգապիքսել թույլատրությամբ, որոնք ունակ են մեկում 600 միլիոն կադր վերցնել։ երկրորդ.

4. Ե՞րբ առաջացավ կոլայդեր ստեղծելու գաղափարը:

Մեքենա կառուցելու գաղափարը ծնվել է դեռևս 1984 թվականին, սակայն թունելի շինարարությունը սկսվել է միայն 2001 թվականին։ Արագացուցիչը գտնվում է նույն թունելում, որտեղ գտնվում էր նախորդ արագացուցիչը՝ Մեծ էլեկտրոն-պոզիտրոնային կոլայդերը։ 26,7 կիլոմետրանոց օղակը դրված է մոտ հարյուր մետր խորության վրա՝ Ֆրանսիայում և Շվեյցարիայում։ Սեպտեմբերի 10-ին արագացուցիչի մոտ արձակվեց պրոտոնների առաջին ճառագայթը։ Երկրորդ ճառագայթը կգործարկվի առաջիկա մի քանի օրվա ընթացքում։

5. Որքա՞ն արժեր շինարարությունը:

Նախագծի մշակմանը մասնակցել են հարյուրավոր գիտնականներ ամբողջ աշխարհից, այդ թվում՝ ռուսաստանցիներ։ Դրա արժեքը գնահատվում է 10 միլիարդ դոլար, որից 531 միլիոնը ԱՄՆ-ը ներդրել է հադրոնային բախիչի կառուցման համար։

6. Ի՞նչ ներդրում է ունեցել Ուկրաինան արագացուցիչի ստեղծման գործում։

Հադրոնային բախիչի կառուցմանը անմիջական մասնակցություն են ունեցել Ուկրաինայի տեսական ֆիզիկայի ինստիտուտի գիտնականները։ Նրանք մշակել են ներքին հետագծման համակարգ (ITS) հատուկ հետազոտության համար: Նա «Ալիսի» սիրտն է բախվող, որտեղ պետք է տեղի ունենա մանրանկարչական «մեծ պայթյուն»: Ակնհայտ է, որ սա մեքենայի ամենակարևոր մասը չէ: Նախագծին մասնակցելու իրավունքի համար Ուկրաինան պետք է տարեկան վճարի 200 հազար գրիվնա։ Սա 500-1000 անգամ քիչ է, քան այլ երկրների կողմից կատարված ներդրումները:

7. Ե՞րբ պետք է սպասենք աշխարհի վերջը:

Տարրական մասնիկների ճառագայթների բախման առաջին փորձը նախատեսված է հոկտեմբերի 21-ին։ Մինչ այս ժամանակ գիտնականները պլանավորում են մասնիկները արագացնել լույսի արագությանը մոտ արագությամբ: Համաձայն Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսության՝ սև խոռոչները մեզ չեն սպառնում։ Այնուամենայնիվ, եթե պարզվի, որ լրացուցիչ տարածական չափումներ ունեցող տեսությունները ճիշտ են, մեզ շատ ժամանակ չի մնում Երկիր մոլորակի մեր բոլոր հարցերը լուծելու համար:

8. Ինչու՞ են սև խոռոչները սարսափելի:

Սև անցք- տարածություն-ժամանակի շրջան, որի գրավիտացիոն ձգողականությունն այնքան ուժեղ է, որ նույնիսկ լույսի արագությամբ շարժվող առարկաները չեն կարող լքել այն: Սև խոռոչների առկայությունը հաստատվում է Էյնշտեյնի հավասարումների լուծումներով։ Չնայած այն հանգամանքին, որ շատերն արդեն պատկերացնում են, թե ինչպես է Եվրոպայում ձևավորված սև խոռոչը, մեծանալով, կլանելու ամբողջ մոլորակը, ահազանգելու կարիք չկա։ Սև անցքեր, որը, ըստ որոշ տեսությունների, կարող է առաջանալ աշխատելիս բախվող, ըստ նույն տեսությունների, գոյություն կունենան այնքան կարճ ժամանակահատվածում, որ նրանք պարզապես ժամանակ չեն ունենա սկսելու նյութի կլանման գործընթացը։ Որոշ գիտնականների կարծիքով՝ նրանք նույնիսկ չեն հասցնի հասնել բախողի պատերին։

9. Ինչպե՞ս կարող է հետազոտությունը օգտակար լինել:

Բացի այն, որ այս ուսումնասիրությունները գիտության ևս մեկ անհավանական ձեռքբերում են, որը մարդկությանը թույլ կտա իմանալ տարրական մասնիկների կազմը, սա այն ամբողջ շահը չէ, որի համար մարդկությունը նման ռիսկի դիմեց: Միգուցե մոտ ապագայում ես և դու կարողանանք մեր աչքերով տեսնել դինոզավրերին և Նապոլեոնի հետ քննարկել ամենաարդյունավետ ռազմական ռազմավարությունները։ Ռուս գիտնականները կարծում են, որ փորձի արդյունքում մարդկությունը կկարողանա ժամանակի մեքենա ստեղծել։

10. Ինչպե՞ս լինել գիտականորեն հմուտ հադրոնային բախիչի հետ:

Եվ վերջապես, եթե ինչ-որ մեկը, նախապես պատասխանով զինված, հարցնի, թե ինչ է հադրոնային բախիչը, մենք ձեզ արժանի պատասխան ենք առաջարկում, որը կարող է հաճելիորեն զարմացնել ցանկացածին։ Այսպիսով, ամրացրեք ձեր ամրագոտիները: Hadron Collider-ը լիցքավորված մասնիկների արագացուցիչ է, որը նախատեսված է բախվող ճառագայթներում պրոտոնների և ծանր իոնների արագացման համար: Այն կառուցված է Միջուկային հետազոտությունների եվրոպական խորհրդի գիտահետազոտական ​​կենտրոնում և իրենից ներկայացնում է 27 կիլոմետր երկարությամբ թունել, որը դրված է 100 մետր խորության վրա: Քանի որ պրոտոնները էլեկտրական լիցքավորված են, գերհարաբերական պրոտոնը առաջացնում է գրեթե իրական ֆոտոնների ամպ, որը թռչում է պրոտոնին մոտ: Ֆոտոնների այս հոսքն էլ ավելի է ուժեղանում միջուկային բախման ռեժիմում՝ միջուկի մեծ էլեկտրական լիցքի պատճառով։ Նրանք կարող են բախվել կա՛մ մոտեցող պրոտոնի հետ՝ առաջացնելով տիպիկ ֆոտոն-հադրոն բախումներ, կա՛մ միմյանց հետ։ Գիտնականները մտավախություն ունեն, որ փորձի արդյունքում տարածության մեջ կարող են գոյանալ տարածական ժամանակային «թունելներ», որոնք տարածություն-ժամանակի տիպաբանական հատկանիշն են։ Փորձի արդյունքում կարելի է ապացուցել նաեւ գերհամաչափության առկայությունը, որն այսպիսով կդառնա գերլարերի տեսության ճշմարտացիության անուղղակի հաստատումը։

Որտե՞ղ է գտնվում Մեծ հադրոնային կոլայդերը:

2008 թվականին CERN-ը (Միջուկային հետազոտությունների եվրոպական խորհուրդ) ավարտեց մասնիկների գերհզոր արագացուցիչի կառուցումը, որը կոչվում է Մեծ հադրոնային կոլայդեր: Անգլերեն՝ LHC – Մեծ հադրոնային բախիչ: CERN-ը միջազգային միջկառավարական գիտական ​​կազմակերպություն է, որը հիմնադրվել է 1955 թվականին։ Փաստորեն, այն աշխարհի առաջնակարգ լաբորատորիան է բարձր էներգիայի, մասնիկների ֆիզիկայի և ոլորտներում։ արեգակնային էներգիա. Կազմակերպությանն անդամակցում է շուրջ 20 երկիր։

Ինչու՞ է անհրաժեշտ մեծ հադրոնային կոլայդեր:

Ժնևի շրջակայքում ստեղծվել է գերհաղորդիչ մագնիսների օղակ՝ 27 կիլոմետրանոց (26659 մ) շրջանաձև բետոնե թունելում պրոտոնները արագացնելու համար։ Ակնկալվում է, որ արագացուցիչը ոչ միայն կօգնի ներթափանցել նյութի միկրոկառուցվածքի առեղծվածները, այլև հնարավորություն կտա առաջ գնալ նյութի խորքերում էներգիայի նոր աղբյուրների հարցի պատասխանի որոնման մեջ։

Այդ նպատակով բուն արագացուցիչի կառուցման հետ մեկտեղ (ավելի քան 2 մլրդ դոլար արժողությամբ) ստեղծվեցին չորս մասնիկների դետեկտորներ։ Դրանցից երկուսը խոշոր ունիվերսալ են (CMS և ATLAS), իսկ երկուսը ավելի մասնագիտացված: Դետեկտորների ընդհանուր արժեքը նույնպես մոտենում է 2 միլիարդ դոլարին։ Ավելի քան 150 ինստիտուտ 50 երկրներից, այդ թվում՝ ռուսական և բելառուսական, մասնակցել են CMS և ATLAS խոշոր նախագծերից յուրաքանչյուրին:

Անորսալի Հիգսի բոզոնի որսը

Ինչպե՞ս է աշխատում հադրոնային բախման արագացուցիչը: Բախիչը ամենամեծ պրոտոնային արագացուցիչն է, որն աշխատում է բախվող ճառագայթների վրա։ Արագացման արդյունքում ճառագայթներից յուրաքանչյուրը լաբորատոր համակարգում կունենա 7 տերաէլեկտրոն վոլտ (TeV), այսինքն՝ 7x1012 էլեկտրոն վոլտ էներգիա։ Երբ պրոտոնները բախվում են, առաջանում են բազմաթիվ նոր մասնիկներ, որոնք կգրանցվեն դետեկտորների կողմից։ Երկրորդային մասնիկները վերլուծելուց հետո ստացված տվյալները կօգնեն պատասխանել հիմնարար հարցերին, որոնք հուզում են միկրոաշխարհի ֆիզիկայով և աստղաֆիզիկայով զբաղվող գիտնականներին: Հիմնական խնդիրներից է Հիգսի բոզոնի փորձնական հայտնաբերումը։

Այժմ հայտնի Հիգսի բոզոնը հիպոթետիկ մասնիկ է, որը հանդիսանում է տարրական մասնիկների այսպես կոչված ստանդարտ, դասական մոդելի հիմնական բաղադրիչներից մեկը։ Անվանվել է բրիտանացի տեսաբան Փիթեր Հիգսի պատվին, ով կանխատեսել է դրա գոյությունը 1964 թվականին։ Հիգսի բոզոնները, լինելով Հիգսի դաշտի քվանտաները, ենթադրվում է, որ համապատասխան են ֆիզիկայի հիմնարար հարցերին: Մասնավորապես տարրական մասնիկների զանգվածների ծագման հայեցակարգին։

2012 թվականի հուլիսի 2-4-ը բախիչում մի շարք փորձեր բացահայտեցին որոշակի մասնիկ, որը կարող է փոխկապակցվել Հիգսի բոզոնի հետ։ Ավելին, տվյալները հաստատվել են ինչպես ATLAS համակարգով, այնպես էլ CMS համակարգով չափելիս: Դեռևս բանավեճ կա այն մասին, թե արդյոք Հիգսի տխրահռչակ բոզոնը իսկապես հայտնաբերվել է, թե դա ևս մեկ մասնիկ է: Փաստն այն է, որ հայտնաբերված բոզոնը երբևէ հայտնաբերված ամենածանրն է: Հիմնարար հարցը լուծելու համար հրավիրվել էին աշխարհի առաջատար ֆիզիկոսներ՝ Ջերալդ Գուրալնիկը, Կարլ Հագենը, Ֆրանսուա Էնգլերտը և ինքը՝ Փիթեր Հիգսը, ով տեսականորեն հիմնավորել էր իր պատվին կոչված բոզոնի գոյությունը դեռևս 1964 թվականին։ Տվյալների զանգվածը վերլուծելուց հետո հետազոտության մասնակիցները հակված են կարծելու, որ Հիգսի բոզոնն իսկապես հայտնաբերվել է:

Շատ ֆիզիկոսներ հույս ունեին, որ Հիգսի բոզոնի ուսումնասիրությունը կբացահայտի «անոմալիաներ», որոնք կհանգեցնեն խոսել այսպես կոչված «Նոր ֆիզիկայի» մասին։ Այնուամենայնիվ, մինչև 2014 թվականի վերջը LHC-ում փորձարկումների արդյունքում նախորդ երեք տարիների ընթացքում կուտակված գրեթե ողջ տվյալները մշակվել էին, և ոչ մի ինտրիգային շեղում (բացառությամբ առանձին դեպքերի) չի հայտնաբերվել: Փաստորեն, պարզվեց, որ տխրահռչակ Հիգսի բոզոնի երկու ֆոտոնային քայքայումը, ըստ հետազոտողների, «չափազանց ստանդարտ» էր։ Սակայն 2015 թվականի գարնանը նախատեսված փորձերը գիտական ​​աշխարհին կարող են զարմացնել նոր բացահայտումներով։

Ոչ միայն բոզոն

Հիգսի բոզոնի որոնումը ինքնին հսկա նախագծի նպատակը չէ: Գիտնականների համար կարևոր է նաև նոր տեսակի մասնիկների որոնումը, որոնք հնարավորություն կտան դատել բնության միասնական փոխազդեցության մասին։ վաղ փուլՏիեզերքի գոյությունը. Այժմ գիտնականները առանձնացնում են բնության չորս հիմնարար փոխազդեցություններ՝ ուժեղ, էլեկտրամագնիսական, թույլ և գրավիտացիոն: Տեսությունը հուշում է, որ սկզբնական փուլՏիեզերքը կարող էր ունենալ մեկ փոխազդեցություն: Եթե ​​նոր մասնիկներ հայտնաբերվեն, այս տարբերակը կհաստատվի։

Ֆիզիկոսները նույնպես մտահոգված են մասնիկների զանգվածի խորհրդավոր ծագմամբ: Ինչու՞ մասնիկները ընդհանրապես զանգված ունեն: Իսկ ինչո՞ւ նրանք ունեն այդպիսի զանգվածներ, իսկ ուրիշներ չունեն։ Ի դեպ, այստեղ միշտ նկատի ունենք բանաձեւը Ե=mc². Ցանկացած նյութական առարկա էներգիա ունի: Հարցն այն է, թե ինչպես ազատել այն: Ինչպե՞ս ստեղծել տեխնոլոգիաներ, որոնք թույլ կտան այն ազատվել առավելագույն արդյունավետությամբ նյութից: Սա է հիմնական էներգետիկ խնդիրն այսօր։

Այլ կերպ ասած, Large Hadron Collider նախագիծը կօգնի գիտնականներին գտնել հիմնարար հարցերի պատասխանները և ընդլայնել գիտելիքները միկրոտիեզերքի և, հետևաբար, Տիեզերքի ծագման և զարգացման մասին:

Բելառուսի և ռուս գիտնականների և ինժեներների ներդրումը LHC-ի ստեղծման գործում

Շինարարության փուլում CERN-ի եվրոպացի գործընկերները դիմել են այս ոլորտում լուրջ փորձ ունեցող բելառուս գիտնականների խմբին՝ նախագծի հենց սկզբից մասնակցելու LHC-ի համար դետեկտորների ստեղծմանը: Իր հերթին, բելառուս գիտնականները համագործակցության են հրավիրել Դուբնա գիտական ​​քաղաքից Միջուկային հետազոտությունների միացյալ ինստիտուտի գործընկերներին և այլոց: Ռուսական հաստատություններ. Մասնագետները որպես մեկ թիմ սկսեցին աշխատել այսպես կոչված CMS դետեկտորի վրա՝ «Կոմպակտ մյուոնային էլեկտրամագնիսական սարք»: Այն բաղկացած է բազմաթիվ բարդ ենթահամակարգերից, որոնցից յուրաքանչյուրը նախատեսված է հատուկ առաջադրանքներ կատարելու համար, և նրանք միասին ապահովում են LHC-ում պրոտոնների բախումների ժամանակ առաջացած բոլոր մասնիկների էներգիաների և հեռացման անկյունների նույնականացում և ճշգրիտ չափում:

ATLAS դետեկտորի ստեղծմանը մասնակցել են նաև բելառուս-ռուս մասնագետները։ Սա 20 մ բարձրությամբ տեղակայանք է, որը կարող է չափել մասնիկների հետագծերը բարձր ճշգրտությամբ՝ մինչև 0,01 մմ: Դետեկտորի ներսում գտնվող զգայուն սենսորները պարունակում են մոտ 10 միլիարդ տրանզիստորներ: ATLAS փորձի առաջնահերթ նպատակն է հայտնաբերել Հիգսի բոզոնը և ուսումնասիրել նրա հատկությունները։

Առանց չափազանցության, մեր գիտնականները զգալի ներդրում են ունեցել CMS և ATLAS դետեկտորների ստեղծման գործում։ Որոշ կարևոր բաղադրիչներ արտադրվել են Մինսկի մեքենաշինական գործարանում։ Հոկտեմբերյան հեղափոխություն(ՄԶՈՐ): Մասնավորապես, վերջի վերջի հադրոնային կալորիմետրեր CMS փորձի համար: Բացի այդ, գործարանը արտադրել է ATLAS դետեկտորի մագնիսական համակարգի խիստ բարդ տարրեր: Սրանք մեծ չափի արտադրանք են, որոնք պահանջում են մետաղի մշակման հատուկ տեխնոլոգիաներ և գերճշգրիտ մշակում: Ըստ CERN-ի տեխնիկների՝ պատվերները փայլուն են կատարվել։

«Անհատների ներդրումը պատմության մեջ» չի կարելի թերագնահատել։ Օրինակ, ինժեներ, տեխնիկական գիտությունների թեկնածու Ռոման Ստեֆանովիչը պատասխանատու է CMS նախագծում գերճշգրիտ մեխանիկայի համար: Նույնիսկ կատակով ասում են, որ առանց նրա CMS-ը չէր կառուցվի։ Բայց եթե լուրջ, ապա կարելի է միանգամայն միանշանակ ասել. առանց դրա չէին պահպանվի անհրաժեշտ որակով հավաքման և շահագործման ժամկետները։ Մեր մյուս էլեկտրոնիկայի ինժեներ Վլադիմիր Չեխովսկին, անցնելով բավականին բարդ մրցույթ, այսօր վրիպազերծում է CMS դետեկտորի և նրա մյուոնային խցիկների էլեկտրոնիկան։

Մեր գիտնականները ներգրավված են ինչպես դետեկտորների գործարկման, այնպես էլ լաբորատոր մասի, դրանց շահագործման, պահպանման և թարմացման մեջ։ Դուբնայից գիտնականները և նրանց բելառուս գործընկերները լիովին զբաղեցնում են իրենց տեղը CERN միջազգային ֆիզիկայի համայնքում, որն աշխատում է ձեռք բերել նոր տեղեկություններնյութի խորքային հատկությունների և կառուցվածքի մասին։

Տեսանյութ

Կարծիք ալիքից Պարզ գիտություն, հստակ ցույց տալով արագացուցիչի աշխատանքի սկզբունքը.

Կարծիք uanaal Galileo-ից.

Կարծիք uanaal Galileo-ից.

Hadron Collider-ի մեկնարկը 2015թ.