Gdzie znajduje się Wielki Zderzacz Hadronów?
W 2008 roku CERN (Europejska Rada Badań Jądrowych) zakończyła budowę superpotężnego akceleratora cząstek zwanego Wielkim Zderzaczem Hadronów. W języku angielskim: LHC – Wielki Zderzacz Hadronów. CERN to międzynarodowa międzyrządowa organizacja naukowa założona w 1955 roku. W rzeczywistości jest to najważniejsze na świecie laboratorium w dziedzinie wysokich energii, fizyki cząstek i energia słoneczna. Członkami organizacji jest około 20 krajów.
Dlaczego potrzebny jest Wielki Zderzacz Hadronów?
Utworzono pierścień magnesów nadprzewodzących w celu przyspieszania protonów w okrągłym betonowym tunelu o długości 27 km (26 659 m) w pobliżu Genewy. Oczekuje się, że akcelerator nie tylko pomoże zgłębić tajemnice mikrostruktury materii, ale także umożliwi postęp w poszukiwaniu odpowiedzi na pytanie o nowe źródła energii w głębi materii.
W tym celu, równolegle z konstrukcją samego akceleratora (kosztującego ponad 2 miliardy dolarów), stworzono cztery detektory cząstek. Spośród nich dwa są dużymi uniwersalnymi (CMS i ATLAS), a dwa są bardziej wyspecjalizowane. Całkowity koszt detektorów również zbliża się do 2 miliardów dolarów. W każdym z dużych projektów CMS i ATLAS wzięło udział ponad 150 instytutów z 50 krajów, w tym z Rosji i Białorusi.
Polowanie na nieuchwytny bozon Higgsa
Jak działa akcelerator Zderzacza Hadronów? Zderzacz jest największym akceleratorem protonów działającym na zderzających się wiązkach. W wyniku przyspieszenia każda z wiązek będzie miała w układzie laboratoryjnym energię 7 teraelektronowoltów (TeV), czyli 7x1012 elektronowoltów. Kiedy protony się zderzają, powstaje wiele nowych cząstek, które zostaną zarejestrowane przez detektory. Po przeanalizowaniu cząstek wtórnych uzyskane dane pomogą odpowiedzieć na podstawowe pytania nurtujące naukowców zajmujących się fizyką mikroświata i astrofizyką. Do głównych zagadnień należy eksperymentalne wykrycie bozonu Higgsa.
„Słynny” obecnie bozon Higgsa to hipotetyczna cząstka będąca jednym z głównych składników tzw. standardowego, klasycznego modelu. cząstki elementarne. Nazwany na cześć brytyjskiego teoretyka Petera Higgsa, który przewidział jego istnienie w 1964 roku. Uważa się, że bozony Higgsa, będące kwantami pola Higgsa, mają znaczenie dla podstawowych zagadnień fizyki. W szczególności do koncepcji pochodzenia mas cząstek elementarnych.
W dniach 2-4 lipca 2012 r. seria eksperymentów w zderzaczu ujawniła pewną cząstkę, którą można powiązać z bozonem Higgsa. Co więcej, dane potwierdziły się w pomiarach zarówno systemem ATLAS, jak i CMS. Nadal toczy się debata na temat tego, czy osławiony bozon Higgsa rzeczywiście został odkryty, czy też jest to inna cząstka. Faktem jest, że odkryty bozon jest najcięższym, jaki kiedykolwiek zarejestrowano. Aby rozwiązać fundamentalne pytanie, zaproszono czołowych fizyków świata: Geralda Guralnicka, Carla Hagena, Francois Englert i samego Petera Higgsa, którzy teoretycznie udowodnili istnienie bozonu nazwanego na jego cześć już w 1964 roku. Po przeanalizowaniu zestawu danych uczestnicy badania są skłonni wierzyć, że bozon Higgsa rzeczywiście został odkryty.
Wielu fizyków miało nadzieję, że badanie bozonu Higgsa ujawni „anomalie”, które pozwolą mówić o tzw. „Nowej Fizyce”. Jednak do końca 2014 roku przetworzono prawie cały zbiór danych zgromadzonych na przestrzeni trzech poprzednich lat w wyniku eksperymentów w LHC i nie stwierdzono żadnych intrygujących odchyleń (poza pojedynczymi przypadkami). Tak naprawdę okazało się, że dwufotonowy rozpad okrytego złą sławą bozonu Higgsa okazał się zdaniem badaczy „zbyt standardowy”. Jednak eksperymenty zaplanowane na wiosnę 2015 roku mogą zaskoczyć świat naukowy nowe odkrycia.
Nie tylko bozon
Poszukiwanie bozonu Higgsa nie jest celem samym w sobie gigantycznego projektu. Dla naukowców ważne jest także poszukiwanie nowych typów cząstek, które umożliwią ocenę jednolitego oddziaływania natury wczesny etap istnienie Wszechświata. Naukowcy wyróżniają obecnie cztery podstawowe oddziaływania natury: silne, elektromagnetyczne, słabe i grawitacyjne. Teoria sugeruje, że we wczesnych stadiach wszechświata mogła mieć miejsce pojedyncza interakcja. Jeśli odkryte zostaną nowe cząstki, wersja ta zostanie potwierdzona.
Fizyków niepokoi także tajemnicze pochodzenie masy cząstek. Dlaczego cząstki w ogóle mają masę? I dlaczego mają takie masy, a nie inne? Nawiasem mówiąc, tutaj zawsze mamy na myśli formułę mi=mc². Każdy obiekt materialny ma energię. Pytanie jak to uwolnić. Jak stworzyć technologie, które pozwolą na jego uwolnienie z substancji z maksymalną wydajnością? To jest dzisiaj główny problem energii.
Inaczej mówiąc, projekt Wielkiego Zderzacza Hadronów pomoże naukowcom znaleźć odpowiedzi na fundamentalne pytania i poszerzyć wiedzę o mikrokosmosie, a co za tym idzie o pochodzeniu i rozwoju Wszechświata.
Wkład białoruskich i rosyjskich naukowców i inżynierów w powstanie LHC
Na etapie budowy europejscy partnerzy z CERN zwrócili się do grupy białoruskich naukowców z poważnym doświadczeniem w tej dziedzinie, aby od samego początku projektu wzięli udział w tworzeniu detektorów dla LHC. Z kolei białoruscy naukowcy zaprosili do współpracy kolegów ze Wspólnego Instytutu Badań Jądrowych z naukowego miasta Dubna i innych rosyjskich instytutów. Specjaliści jako jeden zespół rozpoczęli prace nad tzw. detektorem CMS – „Compact Muon Solenoid”. Składa się z wielu złożonych podsystemów, każdy zaprojektowany do wykonywania określonych zadań, a razem zapewniają identyfikację i dokładny pomiar energii i kątów zejścia wszystkich cząstek powstałych podczas zderzeń protonów w LHC.
W tworzeniu detektora ATLAS uczestniczyli także białorusko-rosyjscy specjaliści. Jest to instalacja o wysokości 20 m, zdolna do pomiaru trajektorii cząstek z dużą dokładnością: do 0,01 mm. Czułe czujniki wewnątrz detektora zawierają około 10 miliardów tranzystorów. Priorytetowym celem eksperymentu ATLAS jest wykrycie bozonu Higgsa i zbadanie jego właściwości.
Bez przesady nasi naukowcy wnieśli znaczący wkład w powstanie detektorów CMS i ATLAS. Niektóre ważne komponenty zostały wyprodukowane w Mińskim Zakładzie Budowy Maszyn im. Rewolucja Październikowa(MZOR). W szczególności kalorymetry hadronowe czołowe do eksperymentu CMS. Ponadto w zakładzie produkowane były bardzo złożone elementy układu magnetycznego detektora ATLAS. Są to produkty wielkogabarytowe, które wymagają specjalnych technologii obróbki metalu i ultraprecyzyjnej obróbki. Według techników CERN zamówienia zostały zrealizowane wzorowo.
Nie do przecenienia jest także „wkład jednostek w historię”. Na przykład inżynier kandydat nauk technicznych Roman Stefanovich jest odpowiedzialny za mechanikę ultraprecyzyjną w projekcie CMS. Nawet żartobliwie mówią, że bez niego CMS by nie powstał. Ale poważnie, możemy powiedzieć z całą pewnością: bez tego terminy montażu i uruchomienia przy wymaganej jakości nie zostałyby dotrzymane. Inny z naszych inżynierów elektroników, Władimir Czechowski, po przejściu dość trudnych zawodów, dzisiaj debuguje elektronikę detektora CMS i jego komór mionowych.
Nasi naukowcy zajmują się zarówno uruchomieniem detektorów, jak i częścią laboratoryjną, ich obsługą, konserwacją i aktualizacją. Naukowcy z Dubnej i ich białoruscy koledzy w pełni zajmują swoje miejsce w międzynarodowej społeczności fizycznej CERN, nad którą pracuje nowe informacje o głębokich właściwościach i strukturze materii.
Wideo
Recenzja z kanału Simple Science, wyraźnie pokazująca zasadę działania akceleratora:
Recenzja uanaal Galileo:
Recenzja uanaal Galileo:
Uruchomienie Zderzacza Hadronów w 2015 r.:
TANK to przede wszystkim wielka opowieść grozy. Czy jednak rzeczywiście jest to aż tak niebezpieczne i czy powinniśmy się go bać? Tak i nie! Po pierwsze, wszystko, a nawet więcej, o czym dowiedzą się fizycy i astrofizycy, jest już znane z góry (patrz niżej). A to, co jest realnym zagrożeniem, z obszaru ich założeń, okazuje się zagrożeniem zupełnie innym. Dlaczego mówię o tym z taką pewnością siebie, ale tylko dlatego, że dokonałem 60 odkryć naukowych dotyczących właściwości eteru Wszechświata i dlatego o eterze wiadomo wszystko, ale na razie jestem sam. Po pierwsze, nauka zasadniczo myli się w sprawie czarnych dziur. „Czarne dziury” to jądra wszystkich galaktyk. Są ogromne i nie da się ich w żaden sposób sztucznie stworzyć w miniaturze. I dlatego? Każda galaktyka jest gigantycznym naturalnym oscylatorem, który cyklicznie rozszerza się i kurczy z okresami dziesiątków miliardów lat. Pod koniec skurczu większość galaktyk staje się kulista (jądro). Cały Wszechświat, łącznie ze wszystkimi galaktykami, składa się głównie z eteru. Eter to idealna, nierozerwalna, ściśliwa ciecz, sprężona do kolosalnego ciśnienia, ma ogromną gęstość i, co najważniejsze, jej lepkość wynosi zero. Jądro jest „czarną dziurą”, ale w przeciwieństwie do ogólnie przyjętej idei, nie ma i nie może być żadnej materii w żadnej jej postaci - jedynie eter. Po kurczeniu się galaktyki natychmiast następuje jej rozszerzanie. W szczególności z kształtu kulistego zaczyna tworzyć się dodatkowy kształt w kształcie dysku. W wyniku ekspansji znajdującego się w nim eteru, jego ciśnienie statyczne wewnątrz maleje. Po milionach lat pojawia się pierwsze ciśnienie krytyczne, przy którym z eteru niczym krople rosy wyłaniają się różnorodne cząstki subelementarne, w tym fotony, twarde promieniowanie - promieniowanie rentgenowskie, „cząstki Boga” i inne. Galaktyka staje się widoczna i świecąca. Jeśli jest zwrócony bokiem w naszą stronę, to w środku wokół osi znajduje się czarna kropka lub czarna plama - eter, w którym nie powstaje materia. Tworzy się na dużych średnicach. Istnieje strefa lub widoczny pas, w którym powstaje materia. Co więcej, w miarę rozszerzania się części w kształcie dysku, sprawa staje się bardziej złożona. Cząstki podelementowe są ściskane ze wszystkich stron przez eter. Sam eter pomiędzy cząsteczkami tworzy paraboloidy rotacyjne o ciśnieniu statycznym mniejszym niż w otaczającym je eterze. Najmniejszy przekrój poprzeczny paraboloidy w środku odległości między środkami mas tych cząstek i wyznacz siły ściskające cząstki na skutek nieskompensowanego nacisku na nie z przeciwnych stron. Pod działaniem sił ściskających cząstki zaczynają się poruszać. Cząstek jest bardzo dużo, więc powstałe siły od sił ściskających okazują się przez długi czas równe zeru. Przez setki milionów lat równowaga ta ulega stopniowemu zaburzeniu. Niektóre z nich sklejają się, spowalniając swój ruch, inne nie mają czasu przejść obok i pod wpływem sił ściskających zaczynają obracać się wokół sklejonych ze sobą masywniejszych cząstek, tworząc atomy. Następnie, po miliardach lat, cząsteczki powstają w ten sam sposób. Materia stopniowo staje się bardziej złożona: powstają gwiazdy gazowe, a następnie gwiazdy z planetami. Na planetach pod wpływem tych samych sił ściskających materia staje się bardziej złożona. Powstają: substancje gazowe, ciekłe i stałe. Następnie na niektórych z nich posadź i fauna i wreszcie istoty żywe obdarzone inteligencją - ludzie i kosmici. Zatem w odległych strefach galaktyki, w miarę rozszerzania się części w kształcie dysku, materia staje się bardziej złożona w miarę oddalania się od centrum jądra. W samym jądrze ciśnienie statyczne najwyraźniej zawsze okazuje się wyższe od krytycznego, więc tworzenie się w nim materii okazuje się niemożliwe. Grawitacja jako taka w ogóle nie istnieje. We Wszechświecie, a zwłaszcza w galaktykach, obowiązuje prawo uniwersalnej kompresji (wytłaczania). Jądro galaktyki jest „czarną dziurą”, ale nie ma w niej sił zasysających materię. Światło wpadające do takiej dziury swobodnie przez nią przenika, wbrew twierdzeniom, że jest to rzekomo niemożliwe. Ponieważ eter Wszechświata jest niepodzielną, ściśliwą cieczą, nie ma temperatury. Tylko materia ma temperaturę, ponieważ jest dyskretna (składa się z cząstek). Dlatego rewelacyjny Wielki Wybuch i Teoria Wszechświata Termicznego okazują się błędne. Ponieważ we Wszechświecie działa Prawo powszechnej kompresji (ściskania), nie ma niewytłumaczalnej grawitacji jako takiej, która jest po prostu akceptowana przez naukowców na wiarę. Zatem GTR – ogólna teoria względności A. Einsteina i wszelkie teorie oparte na różnego rodzaju polach i ładunkach – okazują się nie do utrzymania. Po prostu nie ma pól ani opłat. Znajduje proste i zrozumiałe wyjaśnienie czterech wielkich interakcji. Ponadto przyciąganie tłumaczy się ściskaniem i odpychaniem przez wytłaczanie. Jeśli chodzi o ładunki: ładunki przeciwne przyciągają się (zjawisko ściskania) i ładunki podobne odpychają się (zjawisko pchania). Dlatego też wiele innych teorii również staje się nie do utrzymania. Nie należy jednak mdleć ze strachu w związku z powstawaniem „czarnych dziur” w LHC – Wielkim Zderzaczu Hadronów. Nigdy go nie stworzy, bez względu na to, jak nadęta będzie jego laska i bez względu na to, jakie przysięgi złoży. Tworzenie „cząstek Boga” (bozonu Giggsa) jest pozornie niemożliwe i niewskazane. Same cząstki te docierają do nas w gotowej formie z pierwszej strefy naszej galaktyki.” Droga Mleczna” i nie należy się ich bać. Bozon atakuje Ziemię od miliardów lat i przez ten czas nie wydarzyło się nic groźnego. Czego jednak należy się bać? Istnieje bardzo duże niebezpieczeństwo, z którego nawet ci, którzy eksperymentują w LHC, nie są świadomi! W LHC stosunkowo ciężkie cząstki przyspieszane są do wcześniej nieosiągalnych prędkości światła. A jeśli z jakiegoś powodu odejdą od zadanej trajektorii ruchu i dlatego trafią do detektora lub gdzie indziej, to mając dużą prędkość i energię właściwą i próbując ją zwiększyć, zaczną wybijać elektrony z atomy substancji nieradioaktywnych, prowokując w ten sposób nieznane wcześniej reakcja nuklearna. Po czym rozpocznie się spontaniczne rozszczepienie jąder prawie wszystkich substancji. Co więcej, będzie to eksplozja atomowa o niespotykanej dotąd sile. Z tego powodu zniknie: najpierw LHC ze Szwajcarią, potem Europa i cały glob. Chociaż wszystko może się na tym zatrzymać, nas wszystkich już tam nie będzie. To będzie katastrofa na kosmiczną skalę. Dlatego zanim będzie za późno, personel LHC musi wykazać się odwagą i natychmiast zawiesić eksperymenty w LHC do czasu wyjaśnienia prawdziwego powodu: tak będzie, czy nie? Być może na szczęście się mylę. Byłoby dobrze, gdyby tak było. Tylko zespół naukowców może udzielić prawidłowej odpowiedzi na to pytanie.
Kołpakow Anatolij Pietrowicz, inżynier mechanik
Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) to typowy (aczkolwiek superpotężny) akcelerator cząstek zderzających się, zaprojektowany do przyspieszania protonów i ciężkich jonów (jonów ołowiu) oraz badania produktów ich zderzeń. LHC to mikroskop, za pomocą którego fizycy będą odkrywać, z czego i jak zbudowana jest materia, uzyskując informacje o jej strukturze na nowym, jeszcze bardziej mikroskopijnym poziomie. Wielu nie mogło się doczekać tego, co stanie się po premierze, ale tak naprawdę nic się nie wydarzyło – nasz świat jest bardzo nudny, aby wydarzyło się coś naprawdę interesującego i wspaniałego. Oto cywilizacja, a jej koroną stworzenia jest człowiek, właśnie okazała się rodzajem koalicji cywilizacji i ludzi, gromadzących się razem przez ostatnie stulecie, w postęp geometryczny Zanieczyszczamy ziemię i bezmyślnie niszczymy wszystko, co nagromadziło się przez miliony lat. Porozmawiamy o tym w innym poście, więc oto on.
Wbrew licznym i różnorodnym oczekiwaniom ludzi i mediów wszystko przebiegło spokojnie i spokojnie. Oj, jak to wszystko było przesadzone, na przykład gazety powtarzały z numeru na numer: „LHC = koniec świata!”, „Droga do katastrofy czy odkrycia?”, „Katastrofa zagłady”, niemal przepowiadały koniec świat i gigantyczną czarną dziurę, w którą wessie cała Ziemia. Podobno teorie te wysunęli zawistni fizycy, którym w szkole nie udało się uzyskać świadectwa ukończenia tego przedmiotu z numerem 5.
Był na przykład taki filozof Demokryt, który w swoim starożytna Grecja(nawiasem mówiąc, współcześni uczniowie piszą to jednym słowem, ponieważ postrzegają go jako nieistniejący dziwny kraj, taki jak ZSRR, Czechosłowacja, Austro-Węgry, Saksonia, Kurlandia itp. - „Starożytna Grecja”) wyraził pewna teoria, że substancja składa się z niepodzielnych cząstek - atomy, ale naukowcy znaleźli dowody na to dopiero po około 2350 latach. Atom (niepodzielny) również można podzielić, co odkryto 50 lat później elektrony i jądra oraz rdzeń– dla protonów i neutronów. Ale one, jak się okazało, nie są najmniejszymi cząstkami i z kolei składają się z kwarków. Dziś fizycy w to wierzą kwarki- granica podziału materii i nic mniejszego istnieje. Znanych jest sześć rodzajów kwarków: górny, dziwny, uroczy, piękny, prawdziwy, dolny - i są one połączone za pomocą gluonów.
Słowo „collider” pochodzi od angielskiego słowa collide – zderzać się. W zderzaczu dwie wyrzutnie cząstek lecą ku sobie, a kiedy się zderzają, energie wiązek sumują się. Natomiast w konwencjonalnych akceleratorach, budowanych i działających od kilkudziesięciu lat (ich pierwsze modele o stosunkowo umiarkowanych rozmiarach i mocy pojawiły się przed II wojną światową w latach 30. XX w.) wiązka trafia w nieruchomy cel, a energia takiego zderzenia jest znacznie mniej.
Zderzacz nazywany jest „hadronem”, ponieważ jego zadaniem jest przyspieszanie hadronów. Hadrony- jest to rodzina cząstek elementarnych, do której należą protony i neutrony, które tworzą jądra wszystkich atomów, a także różne mezony. Ważna nieruchomość hadrony - że nie są to tak naprawdę cząstki elementarne, lecz składają się z kwarków „sklejonych ze sobą” gluonami.
Zderzacz stał się duży ze względu na swoje rozmiary – jest to największa fizyczna instalacja eksperymentalna, jaka kiedykolwiek istniała na świecie, jedynie główny pierścień akceleratora rozciąga się na ponad 26 km.
Zakłada się, że prędkość protonów przyspieszanych przez LHC wyniesie 0,9999999998 prędkości światła, a liczba zderzeń cząstek zachodzących w akceleratorze w każdej sekundzie osiągnie 800 milionów. Całkowita energia zderzających się protonów wyniesie 14 TeV (14 teraelektrowolty, a jądra ołowiu - 5,5 GeV na każdą parę zderzających się nukleonów. Nukleony(od łac. jądro - jądro) - potoczna nazwa protonów i neutronów.
Istnieją dziś różne opinie na temat technologii tworzenia akceleratorów: jedni twierdzą, że osiągnęła ona swoje logiczne granice, inni, że nie ma granic doskonałości – a w różnych recenzjach pojawiają się recenzje projektów, których rozmiar jest 1000 razy mniejszy, a wydajność jest wyższa niż LHC'A. W elektronice czy technice komputerowej miniaturyzacja postępuje nieustannie przy jednoczesnym wzroście wydajności.
Wielki Zderzacz Hardona, LHC – typowy (aczkolwiek niezwykle) akcelerator naładowanych cząstek w wiązkach, przeznaczony do rozpraszania protonów i ciężkich jonów (jonów ołowiu) oraz badania produktów ich zderzeń. BAC to ten mikroskop, w którym fizyka odkryje, co i jak sprawić, by sprawa zdobywania informacji o swoim urządzeniu znalazła się na nowym, jeszcze bardziej mikroskopijnym poziomie.
Wielu czekało z niecierpliwością, ale to co następuje po jego biegu, ale w zasadzie nic i się nie wydarzyło – naszemu światu brakuje wielu tego, co się wydarzyło, to coś naprawdę ciekawego i ambitnego. Oto cywilizacja i jej korona stworzenia człowieka, właśnie powstała swoista koalicja cywilizacji i narodu, jedność razem przez ponad sto lat, w postępie geometrycznym zagazhivaem krainy i beschinno niszcząca wszystko, co nagromadziło się miliony lat. O tym porozmawiamy w innym przesłaniu i tak - o Zderzaczu Hadronów.
Pomimo licznych i różnorodnych oczekiwań ludzi i mediów, wszystko przebiegło spokojnie i spokojnie. Ach, jak to wszystko było rozdęte, jak gazeta według liczby pokoi: „BAC = koniec świata!”, „Droga do odkrycia czy katastrofa?”, „Katastrofa zagłady”, prawie koniec świata i rzeczy to gigantyczna czarna dziura w zasoset, czyli cała ziemia. Być może te teorie wysuwały zazdrość wobec fizyki, w której szkoła nie otrzymywała świadectwa ukończenia przedmiotu z cyfry 5.
Tutaj na przykład był filozof Demokryt, który w starożytnej Grecji (a, nawiasem mówiąc, dzisiejsi studenci piszą to jednym słowem, ponieważ widział to dziwne nieistnienie, jak ZSRR, Czechosłowacja, Austro-Węgry, Saksonia, Kurlandia itp.) . - „Drevnyayagretsiya”) miał pewną teorię, że materia składa się z niepodzielnych cząstek - atomów, ale dowód na to naukowcy odkryli dopiero po około 2350 latach. Atom (niepodzielny) - można również podzielić, znajduje się nawet po 50 latach na elektronach i jądrach, a w jądrze - na protony i neutrony. Ale one, jak się okazało, nie są najmniejszymi cząstkami i z kolei składają się z kwarków. Do chwili obecnej fizycy uważają, że kwarki — granica podziału materii i czegokolwiek mniejszego — nie istnieją. Znamy sześć rodzajów kwarków: sufitowy, dziwny, zaczarowany, uroczy, prawdziwy, dolny – i są one połączone gluonami.
Słowo „Collider” pochodzi od angielskiego słowa „collide” – twarz. W zderzaczu dwie cząstki zaczynają lecieć ku sobie i po dodaniu wiązek energii zderzenia. O ile w konwencjonalnych akceleratorach, które są w budowie i pracują już kilkadziesiąt lat (pierwszy ich model o umiarkowanych rozmiarach i mocy pojawił się przed II wojną światową w latach 30-tych), puchek uderza w cele stałe, a energia zderzenia jest znacznie większa mniejszy.
Zderzacz „Hadronowy” nazwany tak, ponieważ ma za zadanie rozpraszać hadrony. Hadrony – to rodzina cząstek elementarnych, do której zaliczają się protony i neutrony, zbudowana z jąder wszystkich atomów, a także różnorodnych mezonów. Ważną cechą hadronów jest to, że nie są one tak naprawdę cząstkami elementarnymi i składają się z kwarków, „sklejonych” gluonów.
Wielki zderzacz powstał ze względu na swoje rozmiary – jest największym fizycznym układem eksperymentalnym na świecie, tylko główny pierścień akceleratora rozciąga się na długości ponad 26 km.
Zakłada się, że prędkość rozproszonego zbiornika wyniesie 0,9999999998 protonów do prędkości światła, a liczba zderzeń cząstek powstających w akceleratorze w każdej sekundzie, do 800 milionów, całkowita energia zderzających się protonów wyniesie 14 TeV (14 teraelektrowoltów, oraz jądra ołowiu – 5,5 GeV na każdą parę zderzających się nukleonów (od łac. jądro – jądro) – ogólna nazwa protonów i neutronów.
Istnieją różne poglądy na temat tworzenia technologii akceleratorów do chwili obecnej: niektórzy twierdzą, że doszło do logicznej strony, inni, że nie ma granic doskonałości — a różne badania dały przegląd konstrukcji, które są 1000 razy mniejsze, ale wyższe produktywność BUCK „Tak. W elektronice czy technice komputerowej następuje ciągła miniaturyzacja przy jednoczesnym wzroście wydajności.
LHC (Large Hadron Collider, LHC) to największy na świecie akcelerator cząstek, zlokalizowany na granicy francusko-szwajcarskiej w Genewie i będący własnością CERN. Głównym celem budowy Wielkiego Zderzacza Hadronów było poszukiwanie bozonu Higgsa, nieuchwytnej cząstki będącej ostatnim elementem Modelu Standardowego. Zderzacz wykonał zadanie: fizycy faktycznie odkryli cząstkę elementarną o przewidywanych energiach. Co więcej, LHC będzie działać w tym zakresie jasności i działać tak, jak zwykle działają obiekty specjalne: na żądanie naukowców. Pamiętajcie, że półtoramiesięczna misja łazika Opportunity trwała 10 lat.
Wszystko, co widzisz wokół siebie, składa się z cząstek elementarnych – kwarków i leptonów, które mogą łączyć się, tworząc większe cząstki, takie jak protony lub atomy. Ale to nie koniec: te cząstki subatomowe mogą również łączyć się w egzotyczny sposób, jakiego nigdy wcześniej nie widzieliśmy. Współpraca LHCb ogłosiła odkrycie nowych cząstek zwanych „pentakwarkami”. Wyniki ich pracy mogą pomóc nam odkryć wiele tajemnic teorii kwarków, kluczowej części Modelu Standardowego.
CERN to największy na świecie akcelerator cząstek. A warto było budować choćby ze względu na zakres eksperymentów, jakie się na nim obecnie przeprowadza. Eksperymenty osiągnęły jednak taką skalę, że fizycy nie są już w stanie samodzielnie ich konstruować. Pomagają im w tym wykwalifikowani inżynierowie. Chcesz wiedzieć, jak fizycy i inżynierowie pracują nad unowocześnieniem LHC i stworzeniem następcy słynnego akceleratora cząstek?
Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) to akcelerator cząstek naładowanych, który pomoże fizykom dowiedzieć się znacznie więcej o właściwościach materii, niż było to wcześniej znane. Akceleratory służą do wytwarzania wysokoenergetycznych naładowanych cząstek elementarnych. Działanie niemal każdego akceleratora opiera się na oddziaływaniu naładowanych cząstek z polami elektrycznymi i magnetycznymi. Pole elektryczne działa bezpośrednio na cząstkę, czyli zwiększa jej energię, natomiast pole magnetyczne, tworząc siłę Lorentza, jedynie odchyla cząstkę, nie zmieniając jej energii, i wyznacza orbitę, po której poruszają się cząstki.
Collider (angielski collide - „collide”) to akcelerator wykorzystujący zderzające się wiązki, przeznaczony do badania produktów ich zderzeń. Pozwala na nadanie elementarnym cząstkom materii dużej energii kinetycznej, skierowanie ich ku sobie w celu wywołania zderzenia.
Dlaczego „duży hadron”
W rzeczywistości zderzacz nazywany jest dużym ze względu na jego rozmiar. Długość głównego pierścienia akceleratora wynosi 26 659 m; hadronowy – z uwagi na to, że przyspiesza hadrony, czyli ciężkie cząstki składające się z kwarków.
LHC powstał w ośrodku badawczym Europejskiej Rady Badań Jądrowych (CERN), na granicy Szwajcarii i Francji, niedaleko Genewy. Dziś LHC jest największym obiektem doświadczalnym na świecie. Liderem tego zakrojonego na szeroką skalę projektu jest brytyjski fizyk Lyn Evans, a w budowie i badaniach brało i bierze udział ponad 10 tysięcy naukowców i inżynierów z ponad 100 krajów.
Krótka wycieczka do historii
Pod koniec lat 60. ubiegłego wieku fizycy opracowali tzw. Model Standardowy. Łączy w sobie trzy z czterech podstawowych interakcji – silną, słabą i elektromagnetyczną. Oddziaływanie grawitacyjne jest nadal opisywane w kategoriach ogólnej teorii względności. Oznacza to, że dziś podstawowe interakcje opisują dwie ogólnie przyjęte teorie: ogólna teoria względności i model standardowy.
Uważa się, że model standardowy powinien być częścią jakiejś głębszej teorii budowy mikroświata, tej części, która jest widoczna w eksperymentach na zderzaczach przy energiach poniżej około 1 TeV (teraelektronowolt). Głównym celem Wielkiego Zderzacza Hadronów jest zdobycie przynajmniej pierwszych wskazówek, na czym polega ta głębsza teoria.
Do głównych celów zderzacza należy także odkrycie i potwierdzenie bozonu Higgsa. Odkrycie to potwierdziłoby Model Standardowy pochodzenia elementarnych cząstek atomowych i materii standardowej. Kiedy zderzacz będzie pracował z pełną mocą, integralność Modelu Standardowego zostanie zniszczona. Cząstki elementarne, których właściwości rozumiemy tylko częściowo, nie będą w stanie zachować swojej integralności strukturalnej. Model Standardowy ma górna granica energia 1 TeV, ze wzrostem, w którym cząstka rozpada się. Przy energii 7 TeV mogłyby powstać cząstki o masach dziesięciokrotnie większych od obecnie znanych.
Dane techniczne
Oczekuje się, że zderzy się on w akceleratorze protonów o łącznej energii 14 TeV (czyli 14 teraelektronowoltów, czyli 14·1012 elektronowoltów) w układzie środka masy padających cząstek, a także jąder ołowiu o energii 5 GeV (5,109 elektronowoltów) na każdą parę zderzających się nukleonów.
Jasność LHC w pierwszych tygodniach jego działania nie przekraczała 1029 cząstek/cm²·s, jednakże stale rośnie. Celem jest osiągnięcie nominalnej jasności 1,7 × 1034 cząstek/cm² s, czyli tego samego rzędu wielkości, co jasność BaBar (SLAC, USA) i Belle (KEK, Japonia).
Akcelerator znajduje się w tym samym tunelu, który wcześniej znajdował się w Wielkim Zderzaczu Elektron-Pozyton, pod ziemią we Francji i Szwajcarii. Głębokość tunelu wynosi od 50 do 175 metrów, a pierścień tunelu jest nachylony w stosunku do powierzchni ziemi o około 1,4%. Do utrzymywania, korygowania i skupiania wiązek protonów wykorzystuje się 1624 magnesy nadprzewodzące, których łączna długość przekracza 22 km. Magnesy działają w temperaturze 1,9 K (-271 ° C), czyli nieco poniżej temperatury, w której hel staje się nadciekły.
Detektory BAK
LHC posiada 4 detektory główne i 3 pomocnicze:
- ALICE (eksperyment z dużym zderzaczem jonów)
- ATLAS (toroidalny aparat LHC)
- CMS (kompaktowy elektromagnes mionowy)
- LHCb (eksperyment kosmetyczny Wielkiego Zderzacza Hadronów)
- TOTEM (TOTal Elastyczny i dyfrakcyjny pomiar przekroju poprzecznego)
- LHCf (Wielki Zderzacz Hadronów w przód)
- MoEDAL (detektor monopoli i egzotyków w LHC).
Pierwszy z nich jest skonfigurowany do badania zderzeń ciężkich jonów. Temperatura i gęstość energii powstałej w tym przypadku materii jądrowej są wystarczające do narodzin plazmy gluonowej. Układ wewnętrznyśledzenie (ITS) w ALICE składa się z sześciu cylindrycznych warstw czujników krzemowych otaczających punkt uderzenia i mierzących właściwości oraz dokładne położenie pojawiających się cząstek. W ten sposób można łatwo wykryć cząstki zawierające ciężki kwark.
Drugi ma na celu badanie zderzeń protonów. ATLAS ma 44 metry długości, 25 metrów średnicy i waży około 7 000 ton. W środku tunelu zderzają się wiązki protonów, dzięki czemu jest to największy i najbardziej złożony czujnik tego typu, jaki kiedykolwiek zbudowano. Czujnik rejestruje wszystko, co dzieje się podczas i po zderzeniu protonów. Celem projektu jest wykrycie cząstek, które nie były wcześniej rejestrowane ani wykrywane w naszym wszechświecie.
CMS to jeden z dwóch ogromnych uniwersalnych detektorów cząstek w LHC. Prace CMS wspiera około 3600 naukowców ze 183 laboratoriów i uniwersytetów w 38 krajach (na zdjęciu urządzenie CMS).
Bardzo warstwa wewnętrzna- tracker na bazie krzemu. Tracker to największy na świecie czujnik krzemowy. Ma 205 m2 czujników krzemowych (mniej więcej powierzchnia kortu tenisowego) obejmujących 76 milionów kanałów. Tracker umożliwia pomiar śladów naładowanych cząstek w polu elektromagnetycznym.
Na drugim poziomie znajduje się Kalorymetr Elektromagnetyczny. Kalorymetr hadronowy na kolejnym poziomie mierzy energię poszczególnych hadronów wytworzonych w każdym przypadku.
Kolejna warstwa Wielkiego Zderzacza Hadronów CMS to ogromny magnes. Duży magnes elektromagnetyczny ma 13 metrów długości i 6 metrów średnicy. Składa się z chłodzonych cewek wykonanych z niobu i tytanu. Ten ogromny magnes elektromagnetyczny działa z pełną siłą, aby zmaksymalizować żywotność cząstek magnesu elektromagnetycznego.
Piąta warstwa to detektory mionów i jarzmo powrotne. Celem CMS jest badanie różnych typów fizyki, które można wykryć w energetycznych zderzeniach LHC. Część tych badań ma na celu potwierdzenie lub udoskonalenie pomiarów parametrów Modelu Standardowego, podczas gdy wiele innych poszukuje nowej fizyki.
O Wielkim Zderzaczu Hadronów można dużo mówić. Mamy nadzieję, że nasz artykuł pomógł zrozumieć, czym jest LHC i dlaczego naukowcy go potrzebują.
