Kur atrodas Lielais hadronu paātrinātājs?
2008. gadā CERN (Eiropas Kodolpētījumu padome) pabeidza īpaši jaudīga daļiņu paātrinātāja būvniecību, ko sauc par lielo hadronu paātrinātāju. Angļu valodā: LHC – Large Hadron Collider. CERN ir starptautiska starpvaldību zinātniskā organizācija, kas dibināta 1955. gadā. Faktiski tā ir pasaulē vadošā laboratorija augstas enerģijas, daļiņu fizikas un saules enerģija. Aptuveni 20 valstis ir organizācijas dalībnieces.
Kāpēc ir nepieciešams lielais hadronu paātrinātājs?
Ženēvas apkaimē tika izveidots supravadošu magnētu gredzens, lai paātrinātu protonus 27 kilometrus (26 659 m) garā apļveida betona tunelī. Paredzams, ka paātrinātājs ne tikai palīdzēs iekļūt matērijas mikrostruktūras noslēpumos, bet arī dos iespēju virzīties uz priekšu atbildes meklējumos uz jautājumu par jauniem enerģijas avotiem matērijas dzīlēs.
Šim nolūkam vienlaikus ar paša akseleratora uzbūvi (maksājot vairāk nekā 2 miljardus dolāru) tika izveidoti četri daļiņu detektori. No tiem divi ir lieli universālie (CMS un ATLAS), un divi ir vairāk specializēti. Arī detektoru kopējās izmaksas tuvojas 2 miljardiem dolāru. Katrā lielajā CMS un ATLAS projektā piedalījās vairāk nekā 150 institūtu no 50 valstīm, tostarp Krievijas un Baltkrievijas.
Netveramā Higsa bozona medības
Kā darbojas hadronu paātrinātāja paātrinātājs? Kodolieris ir lielākais protonu paātrinātājs, kas darbojas uz sadursmes stariem. Paātrinājuma rezultātā katram no stariem enerģija laboratorijas sistēmā būs 7 teraelektronvolti (TeV), tas ir, 7x1012 elektronvolti. Protoniem saduroties, veidojas daudzas jaunas daļiņas, kuras fiksēs detektori. Pēc sekundāro daļiņu analīzes iegūtie dati palīdzēs atbildēt uz fundamentāliem jautājumiem, kas interesē mikropasaules fizikā un astrofizikā iesaistītos zinātniekus. Viens no galvenajiem jautājumiem ir Higsa bozona eksperimentālā noteikšana.
Tagad slavenais Higsa bozons ir hipotētiska daļiņa, kas ir viena no tā sauktā standarta, klasiskā elementārdaļiņu modeļa galvenajām sastāvdaļām. Nosaukts britu teorētiķa Pītera Higsa vārdā, kurš pareģoja tā pastāvēšanu 1964. gadā. Tiek uzskatīts, ka Higsa bozoni, kas ir Higsa lauka kvanti, ir saistīti ar fizikas pamatjautājumiem. Jo īpaši uz jēdzienu par elementārdaļiņu masu izcelsmi.
2012. gada 2.-4. jūlijā virkne kolidera eksperimentu atklāja noteiktu daļiņu, kuru var korelēt ar Higsa bozonu. Turklāt dati tika apstiprināti, mērot gan ATLAS sistēmu, gan CMS sistēmu. Joprojām notiek diskusijas par to, vai bēdīgi slavenais Higsa bozons patiešām ir atklāts, vai arī tā ir cita daļiņa. Fakts ir tāds, ka atklātais bozons ir smagākais, kāds jebkad atklāts. Pamatjautājuma risināšanai tika aicināti pasaules vadošie fiziķi: Džeralds Guralniks, Karls Heigens, Fransuā Englerts un pats Pīters Higss, kurš teorētiski pamatoja viņam par godu nosauktā bozona esamību tālajā 1964. gadā. Pēc datu masīva analīzes pētījuma dalībnieki mēdz uzskatīt, ka Higsa bozons patiešām ir atklāts.
Daudzi fiziķi cerēja, ka Higsa bozona izpēte atklās "anomālijas", kas liks runāt par tā saukto "jauno fiziku". Taču līdz 2014. gada beigām bija apstrādāta gandrīz visa iepriekšējo trīs gadu laikā LHC eksperimentu rezultātā uzkrātā datu kopa, un nekādas intriģējošas novirzes (izņemot atsevišķus gadījumus) netika konstatētas. Faktiski izrādījās, ka bēdīgi slavenā Higsa bozona divu fotonu sabrukšana, pēc pētnieku domām, ir "pārāk standarta". Taču 2015. gada pavasarī plānotie eksperimenti var pārsteigt zinātnes pasauli ar jauniem atklājumiem.
Ne tikai bozons
Higsa bozona meklēšana pati par sevi nav milzu projekta mērķis. Zinātniekiem ir svarīgi arī meklēt jaunus daļiņu veidus, kas ļauj spriest par vienotu dabas mijiedarbību jau Visuma pastāvēšanas sākumposmā. Zinātnieki tagad izšķir četras pamata dabas mijiedarbības: spēcīga, elektromagnētiska, vāja un gravitācijas. Teorija liecina, ka Visuma sākuma stadijās varēja būt viens spēks. Ja tiks atklātas jaunas daļiņas, šī versija tiks apstiprināta.
Fiziķus satrauc arī daļiņu masas noslēpumainā izcelsme. Kāpēc daļiņām vispār ir masa? Un kāpēc viņiem ir tādas masas, nevis citas? Starp citu, šeit mēs vienmēr domājam formulu E=mc². Jebkuram materiālam objektam ir enerģija. Jautājums ir, kā to atbrīvot. Kā radīt tehnoloģijas, kas ļautu to atbrīvot no vielas ar maksimālu efektivitāti? Tā šodien ir galvenā enerģētikas problēma.
Citiem vārdiem sakot, projekts Large Hadron Collider palīdzēs zinātniekiem rast atbildes uz fundamentāliem jautājumiem un paplašināt zināšanas par mikrokosmu un līdz ar to arī par Visuma izcelsmi un attīstību.
Baltkrievijas un Krievijas zinātnieku un inženieru ieguldījums LHC izveidē
Būvniecības posmā Eiropas partneri no CERN vērsās pie Baltkrievijas zinātnieku grupas ar nopietnu pieredzi šajā jomā, lai piedalītos LHC detektoru izveidē jau no paša projekta sākuma. Savukārt Baltkrievijas zinātnieki aicināja uz sadarbību kolēģus no Apvienotā kodolpētniecības institūta no zinātnes pilsētas Dubnas un citiem Krievijas institūtiem. Speciālisti kā viena komanda sāka darbu pie tā sauktā CMS detektora - “Compact Muon Solenoid”. Tas sastāv no daudzām sarežģītām apakšsistēmām, no kurām katra ir paredzēta konkrētu uzdevumu veikšanai, un kopā tās nodrošina visu daļiņu enerģijas un izlidošanas leņķu identifikāciju un precīzu mērījumu, kas rodas protonu sadursmes laikā LHC.
ATLAS detektora izveidē piedalījās arī baltkrievu-krievu speciālisti. Šī ir 20 m augsta iekārta, kas spēj izmērīt daļiņu trajektorijas ar augstu precizitāti: līdz 0,01 mm. Sensitīvie sensori detektora iekšpusē satur aptuveni 10 miljardus tranzistoru. ATLAS eksperimenta prioritārais mērķis ir atklāt Higsa bozonu un izpētīt tā īpašības.
Bez pārspīlējumiem mūsu zinātnieki sniedza būtisku ieguldījumu CMS un ATLAS detektoru izveidē. Dažas svarīgas sastāvdaļas tika ražotas Minskas mašīnbūves rūpnīcā, kas nosaukta vārdā. Oktobra revolūcija (MZOR). Jo īpaši gala virsmas hadronu kalorimetri CMS eksperimentam. Turklāt rūpnīca ražoja ļoti sarežģītus ATLAS detektora magnētiskās sistēmas elementus. Tie ir lielizmēra izstrādājumi, kuriem nepieciešamas īpašas metālapstrādes tehnoloģijas un īpaši precīza apstrāde. Pēc CERN tehniķu domām, pasūtījumi tika izpildīti izcili.
Nevar nenovērtēt arī “indivīdu ieguldījumu vēsturē”. Piemēram, inženieris tehnisko zinātņu kandidāts Romāns Stefanovičs ir atbildīgs par īpaši precīzu mehāniku CMS projektā. Viņi pat jokodami saka, ka bez viņa CMS nebūtu uzbūvēts. Bet ja nopietni, tad pavisam noteikti varam teikt: bez tā montāžas un nodošanas ekspluatācijā termiņi ar nepieciešamo kvalitāti netiktu ievēroti. Cits mūsu elektronikas inženieris Vladimirs Čehovskis, izturējis diezgan sarežģītu konkursu, šodien atkļūdo CMS detektora un tā mionu kameru elektroniku.
Mūsu zinātnieki ir iesaistīti gan detektoru palaišanā, gan laboratorijas daļā, to ekspluatācijā, uzturēšanā un atjaunināšanā. Dubnas zinātnieki un viņu baltkrievu kolēģi pilnībā ieņem vietu starptautiskajā fizikas kopienā CERN, kas strādā, lai iegūtu jaunu informāciju par matērijas dziļajām īpašībām un struktūru.
Video
Pārskats no Simple Science kanāla, skaidri parāda akseleratora darbības principu:
Pārskats no uanaal Galileo:
Pārskats no uanaal Galileo:
Hadronu paātrinātāja palaišana 2015. gadā:
TANK, pirmkārt, ir liels šausmu stāsts. Bet vai tas tiešām ir tik bīstami un vai mums no tā jābaidās? Jā un nē! Pirmkārt, viss un vēl vairāk, par ko fiziķi un astrofiziķi gatavojas uzzināt, ir jau iepriekš zināms (skatīt zemāk). Un tas, kas ir reāls drauds, no viņu pieņēmumu jomas, izrādās pavisam cits drauds. Kāpēc es par to runāju tik pārliecinoši, bet tikai tāpēc, ka esmu veicis 60 zinātniskus atklājumus par Visuma ētera īpašībām un tāpēc par ēteri viss ir zināms, bet pagaidām esmu viens. Pirmkārt, zinātne ir fundamentāli nepareiza attiecībā uz melnajiem caurumiem. “Melnie caurumi” ir visu galaktiku kodoli. Tie ir milzīgi un nekādā veidā nevar tikt mākslīgi izveidoti miniatūrā. Un tāpēc? Jebkura galaktika ir milzīgs dabiskais oscilators, kas cikliski izplešas un saraujas desmitiem miljardu gadu garumā. Kontrakcijas beigās lielākā daļa galaktiku kļūst sfēriskas (kodols). Viss Visums, ieskaitot visas galaktikas, galvenokārt sastāv no ētera. Ēteris ir ideāls nesaraujams saspiežams šķidrums, saspiests līdz milzīgam spiedienam, tam ir milzīgs blīvums un, pats galvenais, tā viskozitāte ir nulle. Kodols ir “melnais caurums”, taču atšķirībā no vispārpieņemtā priekšstata par to, tajā nav un nevar būt nekādas matērijas jebkurā formā - tikai ēteris. Galaktikas saraušanās uzreiz seko tās izplešanās. Jo īpaši no sfēriskās formas sāk veidoties papildu diska forma. Tajā esošā ētera izplešanās rezultātā tā iekšējais statiskais spiediens samazinās. Pēc miljoniem gadu rodas pirmais kritiskais spiediens, pie kura no ētera kā rasas pilieni parādās dažādas subelementāras daļiņas, tostarp fotoni, cietais starojums - rentgenstari, “Dieva daļiņas” un citi. Galaktika kļūst redzama un gaiša. Ja tas ir pagriezts uz sāniem pret mums, tad centrā ap asi ir melns punkts vai melns plankums – ēteris, kurā matērija neveidojas. Tas veidojas lielos diametros. Ir zona vai redzama josta, kurā veidojas matērija. Turklāt, diska formas daļai paplašinās, lieta kļūst sarežģītāka. Subelementārās daļiņas no visām pusēm saspiež ēteris. Pats ēteris starp daļiņām veido rotācijas paraboloīdus ar mazāku statisko spiedienu nekā ēterī, kas tos ieskauj. Mazākais šķērsgriezums paraboloīdus attāluma vidū starp šo daļiņu masas centriem un nosaka daļiņu saspiešanas spēkus no nekompensēta spiediena uz tām no pretējām pusēm. Saspiešanas spēku ietekmē daļiņas sāk kustēties. Daļiņu ir ļoti daudz, tāpēc spiedes spēku radītie spēki ilgu laiku izrādās vienādi ar nulli. Simtiem miljonu gadu šis līdzsvars pakāpeniski tiek izjaukts. Daži no tiem salīp kopā, palēninot to kustību, citiem nav laika paiet garām un kompresijas spēku ietekmē sāk griezties ap salipušajām daļiņām, veidojot atomus. Tad pēc miljardiem gadu molekulas veidojas tādā pašā veidā. Matērija pakāpeniski kļūst sarežģītāka: veidojas gāzes zvaigznes, tad zvaigznes ar planētām. Uz planētām to pašu saspiešanas spēku ietekmē viela kļūst sarežģītāka. Veidojas: gāzveida, šķidras un cietas vielas. Tad uz dažām no tām parādās flora un fauna, un, visbeidzot, dzīvas būtnes, kas apveltītas ar intelektu - cilvēki un citplanētieši. Tādējādi attālās galaktikas zonās, diska formas daļai izplešoties, matērija kļūst sarežģītāka, jo tālāk tā atrodas no kodola centra. Pašā kodolā statiskais spiediens, acīmredzot, vienmēr izrādās lielāks par kritisko, tāpēc matērijas veidošanās tajā izrādās neiespējama. Gravitācija kā tāda vispār nepastāv. Visumā un jo īpaši galaktikās darbojas universālās saspiešanas (izspiešanas) likums. Galaktikas kodols ir “melnais caurums”, taču tajā nav spēku, kas iesūc vielu. Gaisma, kas iekļūst šādā caurumā, brīvi iekļūst caur to, pretēji apgalvojumiem, ka tas it kā nav iespējams. Tā kā Visuma ēteris ir nedalāms saspiežams šķidrums, tam nav temperatūras. Tikai matērijai ir temperatūra, jo tā ir diskrēta (sastāv no daļiņām). Tāpēc sensacionālais Lielais sprādziens un Termiskā Visuma teorija izrādās kļūdaini. Tā kā Visumā darbojas universālās saspiešanas (izspiešanas) likums, nav neizskaidrojamas gravitācijas kā tādas, ko zinātnieki vienkārši pieņem ticībā. Tāpēc GTR – A. Einšteina vispārējā relativitātes teorija un visas teorijas, kas balstītas uz dažāda veida laukiem un lādiņiem – izrādās neizturamas. Vienkārši nav lauku vai maksas. Atrod vienkāršu un saprotamu četru lielo mijiedarbību skaidrojumu. Turklāt pievilcība ir izskaidrojama ar saspiešanu, bet atgrūšana ar izspiešanu. Par lādiņiem: atšķirībā no lādiņiem piesaista (parādība saspiež), un līdzīgi lādiņi atgrūž (parādība spiež). Tāpēc arī vairākas citas teorijas kļūst nepieņemamas. Tomēr nevajadzētu noģībt no bailēm, jo LHC – lielajā hadronu paātrinātājā veidojas “melnie caurumi”. Viņš to nekad neradīs, lai cik uzpūsts būtu viņa personāls un lai arī kādus zvērestus viņš dotu. “Dieva daļiņu” (Gigsa bozona) radīšana acīmredzot ir neiespējama un nav ieteicama. Šīs daļiņas pašas pie mums nonāk gatavā veidā no mūsu galaktikas pirmās zonas." piena ceļš”, un jums nevajadzētu no viņiem baidīties. Bozons uzbrūk Zemei miljardiem gadu un šajā laikā nekas bīstams nav noticis. Tomēr no kā būtu jābaidās? Pastāv ļoti lielas briesmas, par kurām tie, kas eksperimentē LHC, pat nenojauš! LHC salīdzinoši smagās daļiņas tiek paātrinātas līdz iepriekš nesasniedzamam gaismas ātrumam. Un, ja viņi kāda iemesla dēļ novirzās no dotās kustības trajektorijas un tāpēc nonāk detektorā vai kaut kur citur, tad tie, kam ir liels ātrums un īpatnējā enerģija, un viņi cenšas to palielināt, sāks izsist elektronus no neradioaktīvo vielu atomi, tādējādi provocējot iepriekš nezināmu kodolreakcija. Pēc tam sāksies gandrīz visu vielu kodolu spontāna sadalīšanās. Turklāt tas būs bezprecedenta spēka atomsprādziens. Šī iemesla dēļ tas pazudīs: vispirms LHC ar Šveici, tad Eiropa un visa pasaule. Lai gan viss var apstāties pie tā, mūsu visu vairs nebūs. Tā būs kosmiska mēroga katastrofa. Tāpēc, kamēr nav par vēlu, LHC darbiniekiem ir jāizrāda drosme un nekavējoties jāpārtrauc eksperimenti LHC, līdz tiks noskaidrots patiesais iemesls: būs vai nebūs? Varbūt, par laimi, es kļūdos. Būtu labi, ja tā būtu. Pareizu atbildi uz šo jautājumu var sniegt tikai zinātnieku komanda. Kolpakovs Anatolijs Petrovičs, inženieris mehāniķis
Lielais hadronu paātrinātājs (LHC) ir tipisks (kaut arī ļoti jaudīgs) sadursmju daļiņu paātrinātājs, kas paredzēts protonu un smago jonu (svina jonu) paātrināšanai un to sadursmju produktu izpētei. LHC ir mikroskops, ar kura palīdzību fiziķi atšķetinās, no kā un kā sastāv matērija, iegūstot informāciju par tās uzbūvi jaunā, vēl mikroskopiskākā līmenī.
Daudzi ar nepacietību gaidīja, kas notiks pēc tā palaišanas, taču patiesībā nekas nenotika – mūsu pasaule ir ļoti garlaicīga, lai notiktu kaut kas patiešām interesants un grandiozs. Šeit ir civilizācija un tās radīšanas vainags ir cilvēks, vienkārši ir izveidojusies zināma civilizācijas un cilvēku koalīcija, kas sapulcējās kopā pagājušo gadsimtu, mēs ģeometriskā progresijā piesārņojam zemi un neprātīgi iznīcinām visu, kas uzkrājas. miljoniem gadu. Mēs par to runāsim citā ierakstā, tāpēc šeit tas ir HADRONU SATURS.
Pretēji daudzajām un dažādajām cilvēku un mediju cerībām, viss pagāja klusi un mierīgi. Ak, kā viss tika pārspīlēts, piemēram, avīzes no numura uz numuru atkārtoja: “LHC = pasaules gals!”, “Ceļš uz katastrofu vai atklājumu?”, “Iznīcināšanas katastrofa”, viņi gandrīz paredzēja beigas. pasaule un milzu melnais caurums, kurā iesūksies visa zeme. Acīmredzot šīs teorijas izvirzīja skaudīgi fiziķi, kuriem skolā neizdevās iegūt šī priekšmeta beigšanas sertifikātu ar numuru 5.
Piemēram, bija tāds filozofs Demokrits, kurš savā senā Grieķija(starp citu, mūsdienu skolēni to raksta vienā vārdā, jo viņi to uztver kā neeksistējošu dīvainu valsti, kā PSRS, Čehoslovākija, Austrija-Ungārija, Saksija, Kurzeme u.c. - “Senā Grieķija”) viņš izteica noteikta teorija, ka viela sastāv no nedalāmām daļiņām - atomi, taču zinātnieki tam atrada pierādījumus tikai pēc aptuveni 2350 gadiem. Atomu (nedalāmu) var arī sadalīt, tas tika atklāts 50 gadus vēlāk, plkst elektroni un kodoli, un kodols– protoniem un neitroniem. Bet tās, kā izrādījās, nav mazākās daļiņas un, savukārt, sastāv no kvarkiem. Mūsdienās fiziķi tā uzskata kvarki- matērijas dalīšanās robeža un nekas mazāks nepastāv. Ir zināmi seši kvarku veidi: augšējais, dīvainais, šarms, skaistums, patiesais, lejā - un tos savieno gluoni.
Vārds “collider” cēlies no angļu valodas collide – sadurties. Koliderā divas daļiņu palaišanas lido viens pret otru un tām saduroties, tiek pievienotas staru enerģijas. Savukārt parastajos akseleratoros, kas būvēti un darbojas jau vairākus gadu desmitus (to pirmie salīdzinoši mērena izmēra un jaudas modeļi parādījās pirms Otrā pasaules kara 30. gados), stars trāpa stacionārā mērķī un šādas sadursmes enerģija ir daudz mazāk.
Kodinātāju sauc par "hadronu", jo tas ir paredzēts hadronu paātrināšanai. Hadroni- šī ir elementārdaļiņu saime, kurā ietilpst protoni un neitroni; tie veido visu atomu kodolus, kā arī dažādus mezonus. Svarīga hadronu īpašība ir tā, ka tās nav patiesi elementāras daļiņas, bet sastāv no kvarkiem, ko “salīmē kopā” gluoni.
Koliders kļuva liels sava izmēra dēļ - tā ir lielākā fiziskā eksperimentālā instalācija, kāda jebkad pastāvējusi pasaulē, tikai akseleratora galvenais gredzens stiepjas vairāk nekā 26 km garumā.
Tiek pieņemts, ka LHC paātrināto protonu ātrums būs 0,9999999998 no gaismas ātruma, un daļiņu sadursmju skaits, kas notiek paātrinātājā ik sekundi, sasniegs 800 miljonus.Sadursmes protonu kopējā enerģija būs 14 TeV (14 teraelektrovolti, bet svina kodoli - 5,5 GeV katram sadursmes nukleonu pārim. Nukleoni(no latīņu valodas nucleus - kodols) - vispārpieņemts protonu un neitronu nosaukums.
Mūsdienās ir dažādi viedokļi par paātrinātāju radīšanas tehnoloģiju: daži apgalvo, ka tā ir sasniegusi savu loģisko robežu, citi, ka pilnībai nav robežu - un dažādās atsauksmēs tiek sniegti pārskati par dizainparaugiem, kuru izmērs ir 1000 reižu mazāks un kuru veiktspēja ir augstāka. nekā LHC'A. Elektronikā vai datortehnoloģijās nepārtraukti notiek miniaturizācija, vienlaikus palielinot veiktspēju.
Large Hardon Collider, LHC - tipisks (kaut arī ārkārtīgi) lādētu daļiņu paātrinātājs staros, kas paredzēts protonu un smago jonu (svina jonu) izkliedēšanai un to sadursmju produktu izpētei. BAC ir šis mikroskops, kurā fizika atšķetinās, ko un kā padarīt informācijas iegūšanu par savu ierīci jaunā, vēl mikroskopiskākā līmenī.
Daudzi ar nepacietību gaidīja, bet tas, kas nāk pēc viņa skrējiena, bet principā nekas un nav noticis - mūsu pasaulei pietrūkst daudz notikušā ir kaut kas patiešām interesants un ambiciozs. Šeit tā ir civilizācija un tās radīšanas kronis cilvēks, tikko ieguva sava veida civilizācijas un cilvēku koalīciju, vienotību, kopā vairāk nekā gadsimtu, ģeometriskā progresijā zagazhivaem zemi, un beschinno iznīcinot visu, kas uzkrājies miljoniem gadu. Par to mēs runāsim citā ziņojumā, un tā - ka viņš Hadron Collider.
Neskatoties uz daudzajām un dažādajām cilvēku un mediju cerībām, viss noritēja klusi un mierīgi. Ak, kā tas viss bija uzpūsts, kā laikrakstu firma pēc istabu skaita: “BAC = pasaules gals!”, “Ceļš uz atklājumu vai katastrofu?”, “Iznīcināšanas katastrofa”, gandrīz pasaules gals un lietas ir gigantisks melnais caurums zasoset ka visa zeme. Varbūt šīs teorijas izvirza skaudību par fiziku, kurā skola nesaņēma sertifikātu par pabeigšanu no 5. attēla, par šo tēmu.
Šeit, piemēram, bija filozofs Demokrits, kurš senajā Grieķijā (un, starp citu, mūsdienu studenti to raksta vienā vārdā, kā redzējis šo dīvaino neesošo, kā PSRS, Čehoslovākija, Austrija-Ungārija, Saksija, Kurzeme utt. . - “Drevnyayagretsiya”), viņam bija kāda teorija, ka matērija sastāv no nedalāmām daļiņām - atomiem, taču pierādījumu tam zinātnieki atrada tikai pēc aptuveni 2350 gadiem. Atoms (nedalāms) - var arī sadalīt, tas ir atrodams pat pēc 50 gadiem uz elektroniem un kodoliem un kodolu - protoniem un neitroniem plkst. Bet tās, kā izrādījās, nav mazākās daļiņas un, savukārt, sastāv no kvarkiem. Līdz šim fiziķi uzskata, ka kvarki - matērijas dalīšanas robeža un kaut kas mazāk neeksistē. Mēs zinām sešus kvarku veidus: griesti, dīvaini, burvīgi, burvīgi, oriģinālie, apakšējie — un tie ir savienoti caur gluoniem.
Vārds Collider cēlies no angļu valodas collide – face. Sadursmēs divas daļiņas sāk lidot viena pret otru un kopā ar sadursmes enerģijas stariem. Kamēr parastajos akseleratoros, kas tiek būvēti un darbojas vairākus gadu desmitus (pirmie to modeļi ar mērenu izmēru un jaudu, parādījās pirms Otrā pasaules kara 30. gados), pučeks uzbrūk fiksētiem mērķiem un sadursmes enerģija ir daudz mazāks.
"Hadronic" paātrinātājs nosaukts, jo tas ir paredzēts hadronu izkliedēšanai. Hadroni - ir elementārdaļiņu saime, kurā ietilpst protoni un neitroni, kas sastāv no visu atomu kodoliem, kā arī no dažādiem mezoniem. Svarīga hadronu iezīme ir tā, ka tās nav īsti elementāras daļiņas un sastāv no kvarkiem, “līmēta” gluona.
Lielais paātrinātājs ir bijis tā izmēra dēļ — tas ir lielākais fiziskais eksperimentālais uzstādījums, kāds jebkad ir pasaulē, tikai galvenais akseleratora gredzens stiepjas vairāk nekā 26 km garumā.
Tiek pieņemts, ka izkliedētās tvertnes ātrums būs 0,9999999998 protoni līdz gaismas ātrumam un daļiņu sadursmju skaits, kas rodas paātrinātājā ik sekundi, līdz 800 miljoniem kopējā sadursmes protonu enerģija būs 14 TeV (14 teraelektrovolti, un svina kodoli - 5,5 GeV katram sadursmes nukleonu pārim nukleoni (no lat. nucleus - kodols) - protonu un neitronu sugas nosaukums.
Līdz šim pastāv dažādi viedokļi par akseleratora tehnoloģijas izveidi: daži saka, ka tā ir nonākusi pie tās loģiskās puses, citi, ka pilnībai nav robežu, un dažādās aptaujās tika sniegts pārskats par struktūrām, kas ir 1000 reižu mazākas, bet augstākas. produktivitāte BUCK 'Jā. Elektronikā vai datortehnoloģijās pastāvīgi tiek veikta miniaturizācija, vienlaikus palielinot efektivitāti.
LHC (Large Hadron Collider, LHC) ir pasaulē lielākais daļiņu paātrinātājs, kas atrodas uz Francijas un Šveices robežas Ženēvā un pieder CERN. Lielā hadronu paātrinātāja izveides galvenais mērķis bija meklēt Higsa bozonu, nenotveramo daļiņu, kas ir pēdējais standarta modeļa elements. Kodolieris pabeidza uzdevumu: fiziķi faktiski atklāja elementārdaļiņu ar prognozētajām enerģijām. Turklāt LHC darbosies šajā spilgtuma diapazonā un darbosies tā, kā parasti darbojas īpaši objekti: pēc zinātnieku pieprasījuma. Atcerieties, ka Opportunity rover pusotru mēnesi ilgā misija ilga 10 gadus.
Viss, ko redzat sev apkārt, sastāv no elementārdaļiņām – kvarkiem un leptoniem, kas var apvienoties, veidojot lielākas daļiņas, piemēram, protonus vai atomus. Bet ar to viss nebeidzas: šīs subatomiskās daļiņas var arī sanākt kopā eksotiskā veidā, ko mēs nekad iepriekš neesam redzējuši. LHCb sadarbība paziņoja par jaunu daļiņu atklāšanu, ko sauc par "pentakvarkiem". Viņu darba rezultāti varētu mums palīdzēt atklāt daudzus kvarku teorijas noslēpumus, kas ir būtiska standarta modeļa sastāvdaļa.
CERN ir pasaulē lielākais daļiņu paātrinātājs. Un bija vērts to būvēt, ja nu vienīgi to eksperimentu dēļ, kas ar to tagad tiek veikti. Tomēr eksperimenti ir sasnieguši tādu mērogu, ka fiziķi vairs nevar tos konstruēt paši. Kvalificēti inženieri viņiem palīdz šajā jautājumā. Vai vēlaties uzzināt, kā fiziķi un inženieri strādā, lai uzlabotu LHC un izveidotu slavenā daļiņu paātrinātāja pēcteci?
Lielais hadronu paātrinātājs (LHC) ir lādētu daļiņu paātrinātājs, kas palīdzēs fiziķiem uzzināt daudz vairāk par matērijas īpašībām, nekā bija zināms iepriekš. Paātrinātājus izmanto augstas enerģijas uzlādētu elementārdaļiņu ražošanai. Gandrīz jebkura paātrinātāja darbība balstās uz lādētu daļiņu mijiedarbību ar elektriskajiem un magnētiskajiem laukiem. Elektriskais lauks tieši iedarbojas uz daļiņu, tas ir, palielina tās enerģiju, un magnētiskais lauks, radot Lorenca spēku, tikai novirza daļiņu, nemainot tās enerģiju, un nosaka orbītu, kurā daļiņas pārvietojas.
Kodolieris (angļu valodā collide - “sadurties”) ir paātrinātājs, kas izmanto sadursmes starus, kas paredzēts to sadursmju produktu izpētei. Ļauj piešķirt matērijas elementārdaļiņām augstu kinētisko enerģiju, virzīt tās viena pret otru, lai radītu sadursmi.
Kāpēc "lielais hadrons"
Kodinātāju sauc par lielu, patiesībā tā izmēra dēļ. Galvenā akseleratora riņķa garums ir 26 659 m; hadrons - sakarā ar to, ka tas paātrina hadronus, tas ir, smagās daļiņas, kas sastāv no kvarkiem.
LHC tika uzbūvēts Eiropas Kodolpētījumu padomes (CERN) pētniecības centrā uz Šveices un Francijas robežas, netālu no Ženēvas. Mūsdienās LHC ir lielākā eksperimentālā iekārta pasaulē. Šī vērienīgā projekta vadītājs ir britu fiziķis Lins Evansa, un celtniecībā un pētniecībā piedalījās un piedalās vairāk nekā 10 tūkstoši zinātnieku un inženieru no vairāk nekā 100 valstīm.
Īsa ekskursija vēsturē
Pagājušā gadsimta 60. gadu beigās fiziķi izstrādāja tā saukto standarta modeli. Tas apvieno trīs no četrām fundamentālajām mijiedarbībām – spēcīgu, vāju un elektromagnētisku. Gravitācijas mijiedarbība joprojām tiek aprakstīta vispārējās relativitātes teorijas izteiksmē. Tas ir, mūsdienās fundamentālo mijiedarbību apraksta divas vispārpieņemtas teorijas: vispārējā relativitātes teorija un standarta modelis.
Tiek uzskatīts, ka standarta modelim vajadzētu būt daļai no kādas dziļākas mikropasaules struktūras teorijas, kas ir redzama eksperimentos ar kolideriem ar enerģiju, kas ir mazāka par aptuveni 1 TeV (teraelektronvoltu). Lielā hadronu paātrinātāja galvenais mērķis ir iegūt vismaz pirmos mājienus par to, kas ir šī dziļākā teorija.
Kolidera galvenie mērķi ietver arī Higsa bozona atklāšanu un apstiprināšanu. Šis atklājums apstiprinātu elementāro atomu daļiņu un standarta vielas izcelsmes standarta modeli. Kad paātrinātājs darbojas ar pilnu jaudu, standarta modeļa integritāte tiks iznīcināta. Elementārās daļiņas, kuru īpašības mēs saprotam tikai daļēji, nespēs saglabāt savu strukturālo integritāti. Standarta modeļa augšējā enerģijas robeža ir 1 TeV, virs kuras daļiņa sabrūk. Pie 7 TeV enerģijas varētu radīt daļiņas, kuru masa ir desmit reizes lielāka par pašlaik zināmajām.
Specifikācijas
Paredzams, ka paātrinātājā sadursies protoni ar kopējo enerģiju 14 TeV (tas ir, 14 teraelektronvolti jeb 14·1012 elektronvolti) krītošo daļiņu masas centra sistēmā, kā arī svina kodoli ar enerģiju 5 GeV (5·109 elektronvolti) katram sadursmes nukleonu pārim.
LHC spožums pirmajās darbības nedēļās bija ne vairāk kā 1029 daļiņas/cm²·s, tomēr tas turpina nepārtraukti pieaugt. Mērķis ir sasniegt nominālo spožumu 1,7 × 1034 daļiņas/cm² s, kas ir tāda pati kā BaBar (SLAC, ASV) un Belle (KEK, Japāna) spilgtuma pakāpe.
Paātrinātājs atrodas tajā pašā tunelī, kas agrāk aizņēma Lielo elektronu-pozitronu paātrinātāju, pazemē Francijā un Šveicē. Tuneļa dziļums ir no 50 līdz 175 metriem, un tuneļa gredzens ir aptuveni 1,4% slīps attiecībā pret zemes virsmu. Protonu staru noturēšanai, koriģēšanai un fokusēšanai tiek izmantoti 1624 supravadošie magnēti, kuru kopējais garums pārsniedz 22 km. Magnēti darbojas 1,9 K (-271 °C) temperatūrā, kas ir nedaudz zemāka par temperatūru, kurā hēlijs kļūst par superšķidrumu.
BAK detektori
LHC ir 4 galvenie un 3 papildu detektori:
- ALISE (liela jonu paātrinātāja eksperiments)
- ATLAS (toroidāls LHC aparāts)
- CMS (Compact Muon Solenoid)
- LHCb (Lielā hadronu paātrinātāja skaistuma eksperiments)
- TOTEMS (KOPĒJAIS elastīgā un difraktīvā šķērsgriezuma mērījums)
- LHCf (Lielā hadronu paātrinātāja uz priekšu)
- MoEDAL (monopola un eksotikas detektors LHC).
Pirmais no tiem ir konfigurēts, lai pētītu smago jonu sadursmes. Šajā gadījumā izveidotās kodolvielas temperatūra un enerģijas blīvums ir pietiekams gluona plazmas dzimšanai. Iekšējā sistēma izsekošana (ITS) programmā ALICE sastāv no sešiem cilindriskiem silīcija sensoru slāņiem, kas ieskauj trieciena punktu un mēra topošo daļiņu īpašības un precīzas pozīcijas. Tādā veidā var viegli noteikt daļiņas, kas satur smago kvarku.
Otrais ir paredzēts, lai pētītu sadursmes starp protoniem. ATLAS ir 44 metrus garš, 25 metrus diametrā un sver aptuveni 7000 tonnu. Tuneļa centrā saduras protonu stari, padarot to par lielāko un sarežģītāko šāda veida sensoru, kāds jebkad ir uzbūvēts. Sensors reģistrē visu, kas notiek protonu sadursmes laikā un pēc tās. Projekta mērķis ir atklāt daļiņas, kas mūsu Visumā iepriekš nav reģistrētas vai atklātas.
CMS ir viens no diviem milzīgajiem universālajiem daļiņu detektoriem LHC. CMS darbu atbalsta aptuveni 3600 zinātnieku no 183 laboratorijām un universitātēm 38 valstīs (Attēlā redzama CMS ierīce).
Lielākā daļa iekšējais slānis- izsekotājs uz silīcija bāzes. Izsekotājs ir pasaulē lielākais silīcija sensors. Tam ir 205 m2 silīcija sensori (apmēram tenisa korta laukums), kas ietver 76 miljonus kanālu. Izsekotājs ļauj izmērīt lādētu daļiņu pēdas elektromagnētiskajā laukā.
Otrajā līmenī ir elektromagnētiskais kalorimetrs. Hadronu kalorimetrs nākamajā līmenī mēra katrā gadījumā saražoto atsevišķo hadronu enerģiju.
Nākamais Large Hadron Collider CMS slānis ir milzīgs magnēts. Lielais solenoīda magnēts ir 13 metrus garš un 6 metrus diametrā. Tas sastāv no atdzesētām spolēm, kas izgatavotas no niobija un titāna. Šis milzīgais solenoīda magnēts darbojas ar pilnu jaudu, lai maksimāli palielinātu solenoīda magnēta daļiņu kalpošanas laiku.
Piektais slānis ir mionu detektori un atgriešanās jūgs. CMS ir izstrādāta, lai izpētītu dažādus fizikas veidus, kas var tikt atklāti enerģiskās LHC sadursmēs. Daži no šiem pētījumiem ir paredzēti, lai apstiprinātu vai uzlabotu standarta modeļa parametru mērījumus, savukārt daudzi citi ir jaunas fizikas meklējumos.
Jūs varat daudz runāt par lielo hadronu paātrinātāju ilgu laiku. Mēs ceram, ka mūsu raksts palīdzēja saprast, kas ir LHC un kāpēc zinātniekiem tas ir vajadzīgs.
