Lineārais hadronu paātrinātājs. Lielajā hadronu paātrinātājā veiktie atklājumi

Lielais hadronu paātrinātājs ir saukts vai nu par " Pastardienas mašīnu", vai arī par Visuma noslēpuma atslēgu, taču tā nozīme nav apšaubāma.

Kā reiz teica slavenais britu domātājs Bertrāns Rasels: "filozofija ir tas, ko jūs zināt, filozofija ir tas, ko jūs nezināt." Šķiet, ka patiesās zinātniskās zināšanas jau sen ir nošķirtas no to pirmsākumiem, ko var atrast Senās Grieķijas filozofiskajos pētījumos, taču tā nav pilnīgi taisnība.

Visa divdesmitā gadsimta garumā zinātnieki ir mēģinājuši zinātnē rast atbildi uz jautājumu par pasaules uzbūvi. Šis process bija līdzīgs dzīves jēgas meklējumiem: milzīgs skaits teoriju, pieņēmumu un pat traku ideju. Pie kādiem secinājumiem zinātnieki nonāca 21. gadsimta sākumā?

Visa pasaule sastāv no elementārdaļiņas, kas pārstāv visu lietu galīgās formas, tas ir, to, ko nevar sadalīt mazākos elementos. Tie ietver protonus, elektronus, neitronus utt. Šīs daļiņas pastāvīgi mijiedarbojas viena ar otru. Mūsu gadsimta sākumā tas tika izteikts 4 pamatveidos: gravitācijas, elektromagnētiskā, spēcīga un vāja. Pirmo apraksta Vispārējā relativitātes teorija, pārējās trīs ir apvienotas Standarta modeļa (kvantu teorijas) ietvaros. Tika arī ierosināts, ka pastāv vēl viena mijiedarbība, ko vēlāk sauca par Higsa lauku.

Pamazām radās ideja apvienot visas fundamentālās mijiedarbības " teorijas par visu", kas sākotnēji tika uztverts kā joks, bet ātri izauga par spēcīgu zinātnisku virzienu. Kāpēc tas ir vajadzīgs? Tas ir vienkārši! Nesaprotot, kā darbojas pasaule, mēs esam kā skudras mākslīgā ligzdā – tālāk par savām iespējām netiksim. Cilvēku zināšanas nevar (nu vai Uz redzēšanos nevar aptvert visu pasaules struktūru, ja esat optimists.

Tiek apsvērta viena no slavenākajām teorijām, kas apgalvo, ka “aptver visu”. stīgu teorija. Tas nozīmē, ka viss Visums un mūsu dzīves ir daudzdimensionālas. Neskatoties uz izstrādāto teorētisko daļu un tādu slavenu fiziķu kā Braiens Grīns un Stīvens Hokings atbalstu, tai nav eksperimentāla apstiprinājuma.

Zinātniekiem gadu desmitiem vēlāk apnika raidīt no tribīnēm un nolēma izveidot kaut ko tādu, kam vajadzētu vienreiz un uz visiem laikiem atzīmēt i. Šim nolūkam tika izveidota pasaulē lielākā eksperimentālā instalācija - Lielais hadronu paātrinātājs (LHC).

"Uz triecienu!"

Kas ir koliders? Zinātniskā izteiksmē tas ir uzlādētu daļiņu paātrinātājs, kas paredzēts elementārdaļiņu paātrināšanai, lai labāk izprastu to mijiedarbību. Nezinātniskā izteiksmē tā ir liela arēna (vai smilšu kaste, ja vēlaties), kurā zinātnieki cīnās, lai apstiprinātu savas teorijas.

Ideja par elementārdaļiņu sadursmi un to, kas notiek, vispirms radās amerikāņu fiziķim Donaldam Viljamam Kerstam 1956. gadā. Viņš ierosināja, ka, pateicoties tam, zinātnieki varēs iekļūt Visuma noslēpumos. Šķiet, kas slikts divu protonu staru sadursmē ar kopējo enerģiju, kas miljons reižu lielāka nekā kodolsintēzes enerģija? Laiki bija piemēroti: aukstais karš, bruņošanās sacensības un tas viss.

LHC izveides vēsture

Brücke-Osteuropa / wikimedia.org
(CC0 1.0)

Ideja izveidot paātrinātāju lādētu daļiņu ražošanai un izpētei radās 20. gadsimta 20. gadu sākumā, bet pirmie prototipi tika radīti tikai 30. gadu sākumā. Sākotnēji tie bija augstsprieguma lineārie paātrinātāji, tas ir, lādētas daļiņas pārvietojās taisnā līnijā. Gredzena versija tika ieviesta 1931. gadā ASV, pēc tam līdzīgas ierīces sāka parādīties vairākās attīstītajās valstīs - Lielbritānijā, Šveicē un PSRS. Viņi ieguva vārdu ciklotroni, un pēc tam sāka aktīvi izmantot kodolieroču radīšanai.

Jāpiebilst, ka daļiņu paātrinātāja izveides izmaksas ir neticami augstas. Eiropa spēlē laikā aukstais karš nav primārā loma, uzticēja tās izveidi Eiropas Kodolpētījumu organizācija (krievu valodā bieži tiek lasīta kā CERN), kas vēlāk uzsāka LHC celtniecību.

CERN tika izveidots, reaģējot uz globālajām bažām par kodolpētniecība ASV un PSRS, kas varētu novest pie vispārējas iznīcināšanas. Tāpēc zinātnieki nolēma apvienot spēkus un virzīt tos mierīgā virzienā. 1954. gadā CERN saņēma savu oficiālo dzimšanas dienu.

1983. gadā CERN paspārnē tika atklāti W un Z bozoni, pēc kuriem jautājums par Higsa bozonu atklāšanu kļuva tikai laika jautājums. Tajā pašā gadā tika uzsākts darbs pie Lielā elektronu-pozitronu paātrinātāja (LEPC) būvniecības, kam bija galvenā loma atklāto bozonu izpētē. Taču jau tad kļuva skaidrs, ka izveidotās ierīces jauda drīz vien izrādīsies nepietiekama. Un 1984. gadā tika pieņemts lēmums būvēt LHC, uzreiz pēc BEPK demontāžas. Tas notika 2000. gadā.

LHC celtniecību, kas tika uzsākta 2001. gadā, veicināja tas, ka tā notika bijušās BEPK vietā, Ženēvas ezera ielejā. Saistībā ar finansēšanas jautājumiem (1995. gadā izmaksas tika lēstas 2,6 miljardu Šveices franku apmērā, līdz 2001. gadam tās pārsniedza 4,6 miljardus, 2009. gadā bija 6 miljardi dolāru).

Šobrīd LHC atrodas tunelī ar apkārtmēru 26,7 km un iet cauri divu teritoriju Eiropas valstis- Francija un Šveice. Tuneļa dziļums svārstās no 50 līdz 175 metriem. Jāpiebilst arī, ka protonu sadursmes enerģija paātrinātājā sasniedz 14 teraelektronvoltus, kas ir 20 reizes lielāka nekā iegūtie rezultāti, izmantojot BEPK.

"Ziņkāre nav netikums, bet tā ir liela pretīga lieta."

CERN kolidera 27 kilometrus garais tunelis atrodas 100 metrus zem zemes netālu no Ženēvas. Šeit būs milzīgi supravadoši elektromagnēti. Labajā pusē ir transporta automašīnas. Juhansons / wikipedia.org (CC BY-SA 3.0)

Kāpēc ir vajadzīga šī cilvēka radītā Pastardienas mašīna? Zinātnieki cer ieraudzīt pasauli tādu, kāda tā bija tūlīt pēc Lielā sprādziena, tas ir, matērijas veidošanās brīdī.

Mērķi ko zinātnieki noteica LHC būvniecības laikā:

1. Standarta modeļa apstiprināšana vai atspēkošana ar mērķi tālāk veidot “teoriju par visu”.
2. Pierādījums tam, ka pastāv Higsa bozons kā piektā pamatspēka daļiņa. Saskaņā ar teorētisko pētījumu tai vajadzētu ietekmēt elektrisko un vājo mijiedarbību, laužot to simetriju.
3. Kvarku izpēte, kas ir fundamentāla daļiņa, kas ir 20 tūkstošus reižu mazāka par protoniem, kas sastāv no tiem.
4. Tumšās matērijas iegūšana un izpēte, kas veido lielāko daļu Visuma.

Tie nebūt nav vienīgie mērķi, ko zinātnieki izvirzījuši LHC, bet pārējie ir vairāk saistīti vai tīri teorētiski.

Ko tu esi sasniedzis?

Neapšaubāmi lielākais un nozīmīgākais sasniegums bija oficiālais esamības apstiprinājums Higsa bozons. Piektās mijiedarbības (Higsa lauka) atklāšana, kas, pēc zinātnieku domām, ietekmē visu elementārdaļiņu masas iegūšanu. Tiek uzskatīts, ka tad, ja simetrija tiek izjaukta Higsa lauka ietekmes laikā uz citiem laukiem, W un Z bozoni kļūst masīvi. Higsa bozona atklājums ir tik nozīmīgs, ka vairāki zinātnieki to nodēvējuši par “dieva daļiņām”.

Kvarki apvienojas daļiņās (protonos, neitronos un citās), kuras sauc hadroni. Tieši viņi paātrina un saduras LHC, tāpēc arī tā nosaukums. Kolidera darbības laikā tika pierādīts, ka vienkārši nav iespējams atdalīt kvarku no hadrona. Mēģinot to izdarīt, jūs vienkārši izplēsīsit cita veida elementārdaļiņu, piemēram, no protona - mezons. Neskatoties uz to, ka šis ir tikai viens no hadroniem un nesatur neko jaunu, turpmāka kvarku mijiedarbības izpēte būtu jāveic maziem soļiem. Pētot Visuma funkcionēšanas pamatlikumus, steiga ir bīstama.

Lai gan paši kvarki netika atklāti LHC izmantošanas laikā, to eksistence līdz noteiktam brīdim tika uztverta kā matemātiska abstrakcija. Pirmās šādas daļiņas tika atrastas 1968. gadā, bet tikai 1995. gadā tika oficiāli pierādīta “īstā kvarka” esamība. Eksperimentu rezultātus apstiprina spēja tos reproducēt. Tāpēc LHC līdzīga rezultāta sasniegšana tiek uztverta nevis kā atkārtojums, bet gan kā stindzinošs pierādījums to esamībai! Lai gan problēma ar kvarku realitāti nekur nav pazudusi, jo tie vienkārši ir nevar atlasīt no hadroniem.

Kādi ir tavi plāni?

Hans G / flickr.com (CC BY-SA 2.0)

Galvenais uzdevums izveidot “teoriju par visu” nav atrisināts, taču notiek teorētiska izpēte par iespējamiem tās izpausmes variantiem. Līdz šim viena no vispārējās relativitātes teorijas un standarta modeļa apvienošanas problēmām joprojām ir to dažādā darbības joma, un tāpēc otrajā nav ņemtas vērā pirmās iezīmes. Tāpēc ir svarīgi pārsniegt standarta modeli un sasniegt robežu Jauna fizika.

Supersimetrija - zinātnieki uzskata, ka tas savieno bozoniskos un fermioniskos kvantu laukus tik ļoti, ka tie var pārvērsties viens par otru. Tieši šāda veida pārveidošana pārsniedz standarta modeli, jo pastāv teorija, ka kvantu lauku simetriskā kartēšana ir balstīta uz gravitoni. Attiecīgi tās var būt gravitācijas elementāra daļiņa.

Madalas bozons– hipotēze par Madala bozona eksistenci pieņem, ka pastāv cits lauks. Tikai tad, ja Higsa bozons mijiedarbojas ar zināmām daļiņām un vielu, tad Madala bozons mijiedarbojas ar tumšā matērija. Neskatoties uz to, ka tas aizņem lielāko daļu Visuma, tā eksistence nav iekļauta standarta modelī.

Mikroskopisks melnais caurums - Viens no LHC pētījumiem ir izveidot melno caurumu. Jā, jā, tieši tas melnais, visu patērējošais reģions kosmosā. Par laimi, būtiski sasniegumi šajā virzienā nav gūti.

Mūsdienās Lielais hadronu paātrinātājs ir daudzfunkcionāls pētniecības centrs, uz kura darba pamata tiek radītas un eksperimentāli apstiprinātas teorijas, kas palīdzēs labāk izprast pasaules uzbūvi. Bieži vien ir kritikas viļņi par vairākiem notiekošiem pētījumiem, kas tiek uzskatīti par bīstamiem, tostarp no Stīvena Hokinga, taču spēle noteikti ir sveces vērta. Mēs nevaram kuģot melnajā okeānā, ko sauc par Visumu ar kapteini, kuram nav ne kartes, ne kompasa, ne pamatzināšanu par apkārtējo pasauli.

Ja atrodat kļūdu, lūdzu, iezīmējiet teksta daļu un noklikšķiniet Ctrl+Enter.

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 filozofs Demokrits, kurš savā senajā Grieķijā (starp citu, mūsdienu skolēni to raksta vienā vārdā, jo uztver to kā neeksistējošu dīvainu valsti, kā PSRS, Čehoslovākija, Austrija-Ungārija, Saksija , Kurzeme utt. - “Senā Grieķija”) viņš izteica noteiktu teoriju, ka matērija 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, šarmais, skaistums, patiesais, lejā - un tie ir savienoti, izmantojot gluonus.

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 ir 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 eksistējusi 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 lat. kodols - kodols) - parastais nosaukums protoniem un neitroniem.

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 BUKS 'Jā. Elektronikā vai datortehnoloģijās pastāvīgi tiek veikta miniaturizācija, vienlaikus palielinot efektivitāti.

Karte ar atzīmētu Collider atrašanās vietu

Lai vēl vairāk apvienotu fundamentālās mijiedarbības vienā teorijā, tiek izmantotas dažādas pieejas: stīgu teorija, kas tika izstrādāta M-teorijā (brāna teorija), supergravitācijas teorija, cilpas kvantu gravitācija utt. Dažām no tām ir iekšējas problēmas, un nevienai no tām nav. eksperimentāls apstiprinājums. Problēma ir tā, ka, lai veiktu atbilstošos eksperimentus, ir vajadzīgas enerģijas, kas nav sasniedzamas ar moderniem lādētu daļiņu paātrinātājiem.

LHC ļaus veikt eksperimentus, kurus iepriekš nebija iespējams veikt, un, iespējams, apstiprinās vai atspēkos dažas no šīm teorijām. Tādējādi ir vesela virkne fizikālu teoriju, kuru izmēri ir lielāki par četriem, kas pieņem “supersimetrijas” esamību - piemēram, stīgu teorija, ko dažreiz sauc par superstīgu teoriju tieši tāpēc, ka bez supersimetrijas tā zaudē savu fizisko nozīmi. Tādējādi supersimetrijas esamības apstiprinājums būs netiešs apstiprinājums šo teoriju patiesumam.

Top kvarku pētījums

Būvniecības vēsture

27 km garais pazemes tunelis, kas paredzēts LHC akseleratora izvietošanai

Lielā hadronu paātrinātāja projekta ideja radās 1984. gadā un oficiāli tika apstiprināta desmit gadus vēlāk. Tā celtniecība sākās 2001. gadā pēc iepriekšējā paātrinātāja Lielā elektronu-pozitronu paātrinātāja pabeigšanas.

Paātrinātājs paredz, ka krītošo daļiņu masas centra sistēmā jāsaduras protoni ar kopējo enerģiju 14 TeV (tas ir, 14 teraelektronvolti vai 14 10 12 elektronvolti), kā arī svina kodoli ar enerģiju 5,5 GeV (5,5 10 9 elektronvolti) katram sadursmes nukleonu pārim. Līdz ar to LHC būs pasaulē lielākās enerģijas daļiņu paātrinātājs, kas ir par kārtu augstāks enerģijas ziņā nekā tuvākajiem konkurentiem - protonu-antiprotonu paātrinātājam Tevatron, kas šobrīd darbojas Nacionālajā paātrinātāju laboratorijā. Enriko Fermi (ASV) un relativistiskais smago jonu paātrinātājs RHIC, kas darbojas Brookhaven Laboratory (ASV).

Paātrinātājs atrodas tajā pašā tunelī, kuru agrāk aizņēma lielais elektronu-pozitronu paātrinātājs. Tunelis ar apkārtmēru 26,7 km ir ieklāts aptuveni simts metru dziļumā pazemē Francijā un Šveicē. Lai saturētu un koriģētu protonu starus, tiek izmantoti 1624 supravadošie magnēti, kuru kopējais garums pārsniedz 22 km. Pēdējais no tiem tunelī tika uzstādīts 2006. gada 27. novembrī. Magnēti darbosies 1,9 K (-271 °C) temperatūrā. 2006. gada 19. novembrī tika pabeigta īpašas kriogēnās līnijas izbūve dzesēšanas magnētiem.

Pārbaudes

Specifikācijas

Daļiņu paātrināšanas process paātrinātājā

Daļiņu ātrums LHC uz sadursmes stariem ir tuvu gaismas ātrumam vakuumā. Daļiņu paātrināšana līdz tik lieliem ātrumiem tiek panākta vairākos posmos. Pirmajā posmā zemas enerģijas lineārie paātrinātāji Linac 2 un Linac 3 injicē protonus un svina jonus tālākam paātrinājumam. Pēc tam daļiņas nonāk PS pastiprinātājā un pēc tam pašā PS (protonu sinhrotronā), iegūstot 28 GeV enerģiju. Pēc tam daļiņu paātrinājums turpinās SPS (Super Synchrotron Proton Synchrotron), kur daļiņu enerģija sasniedz 450 GeV. Pēc tam stars tiek novirzīts galvenajā 26,7 kilometru gredzenā, un detektori reģistrē notikumus, kas notiek sadursmes punktos.

Elektrības patēriņš

Kolidera darbības laikā paredzamais enerģijas patēriņš būs 180 MW. Paredzamais enerģijas patēriņš visā Ženēvas kantonā. CERN pati neražo jaudu, tai ir tikai rezerves dīzeļģeneratori.

Izkliedētā skaitļošana

Lai pārvaldītu, uzglabātu un apstrādātu datus, kas nāks no LHC paātrinātāja un detektoriem, tiek izveidots sadalīts skaitļošanas tīkls LCG. L HC C skaitļošana G RID ), izmantojot režģa tehnoloģiju. Dažiem skaitļošanas uzdevumiem tiks izmantots LHC@home izplatītās skaitļošanas projekts.

Nekontrolēti fiziskie procesi

Daži eksperti un sabiedrības pārstāvji ir pauduši bažas, ka pastāv nulles varbūtība, ka koliderā veiktie eksperimenti izies no kontroles un attīstīsies ķēdes reakcija, kas noteiktos apstākļos teorētiski var iznīcināt visu planētu. Ar LHC darbību saistīto katastrofu scenāriju piekritēju viedoklis ir izklāstīts atsevišķā tīmekļa vietnē. Līdzīgu noskaņojumu dēļ LHC dažreiz tiek atšifrēts kā Pēdējais Hadronu paātrinātājs ( Pēdējais Hadronu paātrinātājs).

Šajā sakarā visbiežāk tiek pieminēta teorētiskā iespējamība mikroskopisku melno caurumu parādīšanās koliderā, kā arī teorētiskā iespēja veidoties antimateriālu un magnētisko monopolu kopas ar sekojošu ķēdes reakciju, kas saistīta ar apkārtējās vielas uztveršanu.

Šīs teorētiskās iespējas izskatīja īpaša CERN grupa, kas sagatavoja atbilstošu ziņojumu, kurā visas šādas bailes tiek atzītas par nepamatotām. Angļu teorētiskais fiziķis Adrians Kents publicēja zinātnisku rakstu, kurā kritizēja CERN pieņemtos drošības standartus, jo paredzamie bojājumi, tas ir, notikuma varbūtības reizinājums ar upuru skaitu, pēc viņa domām, ir nepieņemami. Tomēr maksimālā augšējā robeža katastrofas scenārija iespējamībai LHC ir 10–31.

Galvenie argumenti par labu katastrofu scenāriju nepamatotībai ir atsauces uz to, ka Zemi, Mēnesi un citas planētas pastāvīgi bombardē kosmisko daļiņu plūsmas ar daudz lielāku enerģiju. Tiek pieminēta arī iepriekš ekspluatācijā nodoto paātrinātāju veiksmīgā darbība, tostarp relativistiskais smago jonu paātrinātājs RHIC Brūkhavenā. Mikroskopisku melno caurumu veidošanās iespējamību CERN speciālisti nenoliedz, taču tiek norādīts, ka mūsu trīsdimensiju telpā šādi objekti var parādīties tikai ar enerģijām, kas ir par 16 kārtām lielākām nekā staru enerģija LHC. Hipotētiski, mikroskopiski melnie caurumi varētu parādīties eksperimentos LHC, prognozējot teorijas ar papildu telpiskajiem izmēriem. Šādām teorijām vēl nav eksperimentāla apstiprinājuma. Tomēr pat tad, ja daļiņu sadursmes LHC rada melnos caurumus, sagaidāms, ka Hokinga starojuma dēļ tie būs ārkārtīgi nestabili un iztvaiko gandrīz acumirklī kā parastas daļiņas.

2008. gada 21. martā Havaju salu federālajā apgabaltiesā (ASV) tika iesniegta Valtera Vāgnera prasība. Valters L. Vāgners) un Luiss Sančo (inž. Luiss Sančo), kurā viņi, apsūdzot CERN mēģinājumā panākt pasaules galu, pieprasa aizliegt paātrinātāja palaišanu, līdz tiek garantēta tā drošība.

Salīdzinājums ar dabiskajiem ātrumiem un enerģijām

Paātrinātājs ir paredzēts tādu daļiņu kā hadronu un atomu kodolu sadursmei. Tomēr ir dabiski daļiņu avoti, kuru ātrums un enerģija ir daudz augstāki nekā koliderā (sk.: Zevatron). Šādas dabiskās daļiņas tiek atklātas kosmiskajos staros. Planētas Zeme virsma ir daļēji aizsargāta no šiem stariem, taču, tiem izejot cauri atmosfērai, kosmisko staru daļiņas saduras ar atomiem un gaisa molekulām. Šo dabisko sadursmju rezultātā Zemes atmosfērā rodas daudzas stabilas un nestabilas daļiņas. Tā rezultātā uz planētas ir pastāvējis dabisks fona starojums daudzus miljonus gadu. Tas pats (elementārdaļiņu un atomu sadursme) notiks LHC, bet ar mazāku ātrumu un enerģiju, un daudz mazākos daudzumos.

Mikroskopiski melnie caurumi

Ja elementārdaļiņu sadursmes laikā var izveidoties melnie caurumi, tie arī sadalīsies elementārdaļiņās saskaņā ar CPT nemainīguma principu, kas ir viens no kvantu mehānikas pamatprincipiem.

Turklāt, ja hipotēze par stabilu melno mikrocaurumu esamību būtu pareiza, tad tie veidotos lielos daudzumos Zemes bombardēšanas rezultātā ar kosmiskām elementārdaļiņām. Bet lielākajai daļai augstas enerģijas elementārdaļiņu, kas ierodas no kosmosa, ir elektriskais lādiņš, tāpēc daži melnie caurumi būtu elektriski uzlādēti. Šos lādētos melnos caurumus notvertu Zemes magnētiskais lauks un, ja tie būtu patiesi bīstami, tie jau sen būtu iznīcinājuši Zemi. Schwimmer mehānisms, kas padara melnos caurumus elektriski neitrālus, ir ļoti līdzīgs Hokinga efektam un nevar darboties, ja Hokinga efekts nedarbojas.

Turklāt jebkurus melnos caurumus, uzlādētus vai elektriski neitrālus, notvertu baltie punduri un neitronu zvaigznes(kurus, tāpat kā Zemi, bombardē kosmiskais starojums) un iznīcināja. Tā rezultātā balto punduru un neitronu zvaigžņu mūžs būtu daudz īsāks nekā faktiski novērotais. Turklāt iznīcināmie baltie punduri un neitronu zvaigznes izstaro papildu starojumu, kas faktiski netiek novērots.

Visbeidzot, teorijas ar papildu telpiskām dimensijām, kas paredz mikroskopisku melno caurumu rašanos, nav pretrunā eksperimentālajiem datiem tikai tad, ja papildu dimensiju skaits ir vismaz trīs. Bet ar tik daudzām papildu dimensijām jāpaiet miljardiem gadu, pirms melnais caurums nodara būtisku kaitējumu Zemei.

Strapelki

Pretējās domās ir Eduards Būs, fizikas un matemātikas zinātņu doktors no Maskavas Valsts universitātes Kodolfizikas pētniecības institūta, kurš noliedz makroskopisku melno caurumu rašanos LHC un līdz ar to arī “tārpu caurumus” un ceļošanu laikā.

Piezīmes

1. Labākais ceļvedis LHC (angļu valodā) 30. lpp.
2. LHC: galvenie fakti. "Lielās zinātnes elementi." Skatīts 2008. gada 15. septembrī.
3. Tevatron Electroweak darba grupa, augstākā apakšgrupa
4. LHC sinhronizācijas pārbaude ir veiksmīga
5. Otrais iesmidzināšanas sistēmas tests beidzās ar pārtraukumiem, taču sasniedza savu mērķi. “Lielās zinātnes elementi” (2008. gada 24. augusts). Skatīts 2008. gada 6. septembrī.
6. LHC pagrieziena diena ātri sākas
7. Pirmais stars LHC - paātrināta zinātne.
8. LHC komandas misija pabeigta. physicsworld.com. Skatīts 2008. gada 12. septembrī.
9. LHC tiek palaists stabili cirkulējošs stars. “Lielās zinātnes elementi” (12.09.2008.). Skatīts 2008. gada 12. septembrī.
10. Negadījums Lielajā hadronu paātrinātājā aizkavē eksperimentus uz nenoteiktu laiku. “Lielās zinātnes elementi” (19.09.2008.). Skatīts 2008. gada 21. septembrī.
11. Lielais hadronu paātrinātājs darbu neatsāks līdz pavasarim - CERN. RIA Novosti (2008. gada 23. septembris). Skatīts 2008. gada 25. septembrī.
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. Bojātu magnētu remonts būs plašāks, nekā tika uzskatīts iepriekš. “Lielās zinātnes elementi” (09.11.2008.). Skatīts 2008. gada 12. novembrī.
16. Grafiks 2009. gadam. “Lielās zinātnes elementi” (2009. gada 18. janvāris). Skatīts 2009. gada 18. janvārī.
17. CERN paziņojums presei
18. Apstiprināts Lielā hadronu paātrinātāja darbības plāns 2009.-2010.gadam. “Lielās zinātnes elementi” (2009. gada 6. februāris). Iegūts 2009. gada 5. aprīlī.
19. LHC eksperimenti.
20. Atveras "Pandoras lāde". Vesti.ru (2008. gada 9. septembris). Skatīts 2008. gada 12. septembrī.
21. Bīstamības potenciāls daļiņu paātrinātāju eksperimentos
22. Dimopuls S., Landsbergs G. Melnie caurumi lielajā hadronu paātrinātājā (angļu val.) Phys. Rev. Lett. 87 (2001)
23. Blaizots J.-P. un citi. Pētījums par potenciāli bīstamiem notikumiem smagu jonu sadursmju laikā LHC.
24. LHC sadursmju drošības pārskats LHC drošības novērtēšanas grupa
25. Kritisks paātrinātāju risku pārskats. Proza.ru (2008. gada 23. maijs). Skatīts 2008. gada 17. septembrī.
26. Kāda ir katastrofas iespējamība LHC?
27. Tiesas diena
28. Lūdzam tiesnesim glābt pasauli un, iespējams, vēl daudz ko citu
29. Paskaidrojot, kāpēc LHC būs drošs
30. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-es.pdf (spāņu valodā)
31. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-de.pdf (vācu valodā)
32. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-fr.pdf (franču valodā)
33. H. Heiselbergs. Skrīnings kvarka pilienos // Fiziskais apskats D. - 1993. - T. 48. - Nr. 3. - P. 1418-1423. DOI:10.1103/PhysRevD.48.1418
34. M. Alfords, K. Rajagopals, S. Redijs, A. Šteiners. Dīvainu zvaigžņu garozu un dīvainīšu stabilitāte // Amerikas Fizikas biedrība. Fiziskais apskats D. - 2006. - T. 73, 114016.

Ziņas par Eiropā veikto eksperimentu satricināja sabiedrības mieru, paceļoties apspriesto tēmu saraksta augšgalā. Hadronu paātrinātājs parādījās visur – televīzijā, presē un internetā. Ko lai saka, ja LJ lietotāji veido atsevišķas kopienas, kurās simtiem gādīgu cilvēku jau ir aktīvi izteikuši savu viedokli par jauno zinātnes ideju. "Delo" piedāvā jums 10 faktus, par kuriem jūs nevarat nezināt hadronu paātrinātājs.

Noslēpumaina zinātniska frāze pārstāj būt tāda, tiklīdz mēs saprotam katra vārda nozīmi. Hadrons– elementārdaļiņu klases nosaukums. Collider- īpašs paātrinātājs, ar kura palīdzību iespējams pārnest lielu enerģiju uz matērijas elementārdaļiņām un, paātrinot tās līdz lielākajam ātrumam, reproducēt to sadursmi savā starpā.

2. Kāpēc visi runā par viņu?

Pēc Eiropas Kodolpētījumu centra CERN zinātnieku domām, eksperiments dos iespēju miniatūrā reproducēt sprādzienu, kura rezultātā pirms miljardiem gadu izveidojās Visums. Tomēr visvairāk sabiedrību satrauc tas, kādas būs minisprādziena sekas uz planētu, ja eksperiments neizdosies. Pēc dažu zinātnieku domām, elementārdaļiņu, kas lido ar ultrarelativistisku ātrumu pretējos virzienos, sadursmes rezultātā veidosies mikroskopiski melnie caurumi un izlidos citas bīstamas daļiņas. Nav īpašas jēgas paļauties uz īpašu starojumu, kas izraisa melno caurumu iztvaikošanu - nav eksperimentālu pierādījumu, ka tas darbojas. Tāpēc rodas neuzticība šādiem zinātniskiem jauninājumiem, kurus aktīvi veicina skeptiski noskaņoti zinātnieki.

3. Kā šī lieta darbojas?

Elementārdaļiņas tiek paātrinātas dažādās orbītās pretējos virzienos, pēc tam tās tiek novietotas vienā orbītā. Sarežģītās ierīces vērtība ir tāda, ka, pateicoties tai, zinātniekiem ir iespēja pētīt elementārdaļiņu sadursmju produktus, kas ierakstīti ar īpašiem detektoriem digitālo kameru veidā ar izšķirtspēju 150 megapikseļi, kas spēj uzņemt 600 miljonus kadru uz vienu. otrais.

4. Kad radās ideja izveidot kolideru?

Ideja būvēt mašīnu radās jau 1984. gadā, bet tuneļa būvniecība sākās tikai 2001. gadā. Paātrinātājs atrodas tajā pašā tunelī, kur atradās iepriekšējais akselerators - Lielais elektronu-pozitronu paātrinātājs. 26,7 kilometrus garais gredzens ir ielikts aptuveni simts metru dziļumā pazemē Francijā un Šveicē. 10. septembrī akseleratorā tika palaists pirmais protonu stars. Otrais stars tiks palaists tuvāko dienu laikā.

5. Cik izmaksāja būvniecība?

Projekta izstrādē piedalījās simtiem zinātnieku no visas pasaules, arī Krievijas. Tā izmaksas tiek lēstas 10 miljardu dolāru apmērā, no kurām ASV ieguldīja 531 miljonu hadronu paātrinātāja būvniecībā.

6. Kādu ieguldījumu akseleratora izveidē deva Ukraina?

Zinātnieki no Ukrainas Teorētiskās fizikas institūta tieši piedalījās hadronu paātrinātāja būvniecībā. Viņi izstrādāja iekšējo izsekošanas sistēmu (ITS) īpaši pētniecībai. Viņa ir "Alises" sirds - daļa sadursme, kur vajadzētu notikt miniatūrai “lielajam sprādzienam”. Acīmredzot šī nav vissvarīgākā automašīnas sastāvdaļa. Par tiesībām piedalīties projektā Ukrainai ik gadu jāmaksā 200 tūkstoši grivnu. Tas ir 500–1000 reižu mazāk nekā citu valstu ieguldījums projektā.

7. Kad mums vajadzētu sagaidīt pasaules galu?

Pirmais eksperiments par elementārdaļiņu staru sadursmi ir paredzēts 21. oktobrī. Līdz šim zinātnieki plāno paātrināt daļiņas līdz ātrumam, kas ir tuvu gaismas ātrumam. Saskaņā ar Einšteina vispārējo relativitātes teoriju melnie caurumi mūs neapdraud. Tomēr, ja teorijas ar papildu telpiskām dimensijām izrādīsies pareizas, mums nav atlicis daudz laika, lai atrisinātu visas mūsu problēmas uz planētas Zeme.

8. Kāpēc melnie caurumi ir biedējoši?

Melnais caurums- telpas laika apgabals, kura gravitācijas pievilcība ir tik spēcīga, ka pat objekti, kas pārvietojas ar gaismas ātrumu, nevar to atstāt. Melno caurumu esamību apstiprina Einšteina vienādojumu risinājumi. Neskatoties uz to, ka daudzi jau iztēlojas, kā Eiropā izveidojies melnais caurums, augot, aprīs visu planētu, trauksmi saukt nav nepieciešams. Melnie caurumi, kas saskaņā ar dažām teorijām var parādīties, strādājot sadursme, saskaņā ar tām pašām teorijām, pastāvēs tik īsu laiku, ka viņiem vienkārši nebūs laika sākt vielas absorbcijas procesu. Pēc dažu zinātnieku domām, viņiem pat nebūs laika sasniegt kolidera sienas.

9. Kā pētījumi var būt noderīgi?

Papildus tam, ka šie pētījumi ir vēl viens neticams zinātnes sasniegums, kas ļaus cilvēcei uzzināt elementārdaļiņu sastāvu, tas nav viss ieguvums, kura dēļ cilvēce uzņēmās šādu risku. Iespējams, tuvākajā nākotnē mēs ar jums varēsim savām acīm redzēt dinozaurus un apspriest ar Napoleonu efektīvākās militārās stratēģijas. Krievu zinātnieki uzskata, ka eksperimenta rezultātā cilvēce spēs izveidot laika mašīnu.

10. Kā kļūt par zinātniski gudru hadronu paātrinātāju?

Un visbeidzot, ja kāds, iepriekš bruņojies ar atbildi, jautā, kas ir hadronu paātrinātājs, mēs piedāvājam jums cienīgu atbildi, kas var patīkami pārsteigt ikvienu. Tātad, piesprādzējiet drošības jostas! Hadron Collider ir uzlādēts daļiņu paātrinātājs, kas paredzēts protonu un smago jonu paātrināšanai sadursmes staros. Uzcelts Eiropas Kodolpētniecības padomes pētniecības centrā, tas ir 27 kilometrus garš tunelis, kas ievilkts 100 metru dziļumā. Tā kā protoni ir elektriski uzlādēti, ultrarelativistisks protons rada gandrīz reālu fotonu mākoni, kas lido tuvu protonam. Šī fotonu plūsma kodolsadursmes režīmā kļūst vēl spēcīgāka kodola lielā elektriskā lādiņa dēļ. Tie var sadurties vai nu ar pretimnākošu protonu, radot tipiskas fotonu-hadronu sadursmes, vai arī viens ar otru. Zinātnieki baidās, ka eksperimenta rezultātā telpā var veidoties laiktelpas “tuneļi”, kas ir laiktelpas tipoloģiskā iezīme. Eksperimenta rezultātā var pierādīt arī supersimetrijas esamību, kas tādējādi kļūs par netiešu apstiprinājumu superstīgu teorijas patiesībai.

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 sākuma stadija Visumam varēja būt viena mijiedarbība. 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 sadarboties kolēģus no Apvienotā kodolpētījumu institūta no zinātnes pilsētas Dubnas un citus. Krievijas iestādes. 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 kanāla Vienkāršā Zinātne, kas skaidri parāda akseleratora darbības principu:

Pārskats no uanaal Galileo:

Pārskats no uanaal Galileo:

Hadronu paātrinātāja palaišana 2015. gadā: