Ang Large Hadron Collider ay tinawag na alinman sa "Doomsday Machine" o ang susi sa misteryo ng Uniberso, ngunit ang kahalagahan nito ay walang pagdududa.
Gaya ng sinabi minsan ng sikat na British na palaisip na si Bertrand Russell: "Ang pilosopiya ay ang alam mo, ang pilosopiya ay ang hindi mo alam." Tila ang tunay na kaalamang pang-agham ay matagal nang nahiwalay sa mga pinagmulan nito, na makikita sa pilosopikal na pananaliksik ng Sinaunang Greece, ngunit hindi ito ganap na totoo.
Sa buong ikadalawampu siglo, sinubukan ng mga siyentipiko na mahanap sa agham ang sagot sa tanong ng istruktura ng mundo. Ang prosesong ito ay katulad ng paghahanap para sa kahulugan ng buhay: isang malaking bilang ng mga teorya, pagpapalagay at kahit na mga nakatutuwang ideya. Anong mga konklusyon ang nakuha ng mga siyentipiko sa simula ng ika-21 siglo?
Ang buong mundo ay binubuo ng elementarya na mga particle, na kumakatawan sa mga huling anyo ng lahat ng bagay, iyon ay, na hindi maaaring hatiin sa mas maliliit na elemento. Kabilang dito ang mga proton, electron, neutron, at iba pa. Ang mga particle na ito ay patuloy na nakikipag-ugnayan sa isa't isa. Sa simula ng ating siglo, ito ay ipinahayag sa 4 na pangunahing uri: gravitational, electromagnetic, malakas at mahina. Ang una ay inilarawan ng Pangkalahatang Teorya ng Relativity, ang iba pang tatlo ay pinagsama sa loob ng balangkas ng Pamantayang Modelo (quantum theory). Iminungkahi din na nagkaroon ng isa pang pakikipag-ugnayan, na kalaunan ay tinawag na Higgs field.
Unti-unti, ang ideya na pag-isahin ang lahat ng pangunahing pakikipag-ugnayan sa loob ng balangkas ng " teorya ng lahat", na sa una ay itinuturing na isang biro, ngunit mabilis na lumago sa isang malakas direksyong siyentipiko. Bakit kailangan ito? Ito ay simple! Kung hindi nauunawaan kung paano gumagana ang mundo, para tayong mga langgam sa isang artipisyal na pugad - hindi tayo lalampas sa ating mga kakayahan. Ang kaalaman ng tao ay hindi maaaring (mabuti, o paalam hindi maaaring, kung ikaw ay isang optimista) sakupin ang buong istraktura ng mundo.
Isa sa mga pinakatanyag na teorya na nagsasabing "yakapin ang lahat" ay isinasaalang-alang teorya ng string. Ito ay nagpapahiwatig na ang buong Uniberso at ang ating buhay ay multidimensional. Sa kabila ng nabuong bahaging teoretikal at suporta ng mga sikat na pisiko gaya nina Brian Greene at Stephen Hawking, wala itong pang-eksperimentong kumpirmasyon.
Ang mga siyentipiko, makalipas ang mga dekada, ay napagod sa pagsasahimpapawid mula sa mga stand at nagpasya na bumuo ng isang bagay na dapat tuldok sa i minsan at para sa lahat. Para sa layuning ito, nilikha ang pinakamalaking pang-eksperimentong pag-install sa mundo - Malaking Hadron Collider (LHC).
"Sa nakabangga!"
Ano ang isang collider? Sa mga siyentipikong termino, ito ay isang sisingilin na particle accelerator na idinisenyo upang pabilisin ang mga elementarya na particle para sa higit pang pag-unawa sa kanilang pakikipag-ugnayan. Sa mga terminong hindi pang-agham, ito ay isang malaking arena (o sandbox, kung gusto mo) kung saan nakikipaglaban ang mga siyentipiko upang kumpirmahin ang kanilang mga teorya.
Ang ideya ng pagbabanggaan ng mga elementarya na particle at makita kung ano ang unang nangyari ay nagmula sa American physicist na si Donald William Kerst noong 1956. Iminungkahi niya na salamat dito, ang mga siyentipiko ay magagawang tumagos sa mga lihim ng Uniberso. Mukhang ano ang mali sa pagbangga ng dalawang sinag ng mga proton na may kabuuang enerhiya na isang milyong beses na mas malaki kaysa sa pinagsamang thermonuclear? Angkop ang mga panahon: ang Cold War, ang karera ng armas at lahat ng iyon.
Kasaysayan ng paglikha ng LHC
Brücke-Osteuropa / wikimedia.org(CC0 1.0)
Ang ideya ng paglikha ng isang accelerator para sa paggawa at pag-aaral ng mga sisingilin na particle ay lumitaw noong unang bahagi ng 1920s, ngunit ang mga unang prototype ay nilikha lamang noong unang bahagi ng 1930s. Sa una, sila ay mga high-voltage linear accelerators, iyon ay, ang mga sisingilin na particle ay inilipat sa isang tuwid na linya. Ang bersyon ng singsing ay ipinakilala noong 1931 sa USA, pagkatapos nito ay nagsimulang lumitaw ang mga katulad na aparato sa isang bilang ng mga binuo na bansa - Great Britain, Switzerland, at USSR. Nakuha nila ang pangalan mga cyclotron, at pagkatapos ay nagsimulang aktibong gamitin upang lumikha ng mga sandatang nuklear.
Dapat pansinin na ang halaga ng pagbuo ng isang particle accelerator ay hindi kapani-paniwalang mataas. Naglalaro ang Europa noong malamig na digmaan hindi isang pangunahing tungkulin, ipinagkatiwala ang paglikha nito European Organization for Nuclear Research (sa Russian madalas basahin bilang CERN), na kalaunan ay nagsagawa ng pagtatayo ng LHC.
Nilikha ang CERN bilang tugon sa mga pandaigdigang alalahanin tungkol sa pananaliksik sa nukleyar sa USA at USSR, na maaaring humantong sa pangkalahatang pagpuksa. Samakatuwid, nagpasya ang mga siyentipiko na magsanib-puwersa at idirekta sila sa isang mapayapang direksyon. Noong 1954, natanggap ng CERN ang opisyal na kapanganakan nito.
Noong 1983, sa ilalim ng tangkilik ng CERN, ang W at Z boson ay natuklasan, pagkatapos nito ang tanong ng pagtuklas ng mga Higgs boson ay naging sandali lamang. Sa parehong taon, nagsimula ang trabaho sa pagtatayo ng Large Electron-Positron Collider (LEPC), na may pangunahing papel sa pag-aaral ng mga natuklasang boson. Gayunpaman, kahit na noon ay naging malinaw na ang kapangyarihan ng nilikha na aparato ay malapit nang patunayan na hindi sapat. At noong 1984, isang desisyon ang ginawa upang itayo ang LHC, kaagad pagkatapos na lansagin ang BEPK. Ito ang nangyari noong 2000.
Ang pagtatayo ng LHC, na nagsimula noong 2001, ay pinadali ng katotohanan na ito ay naganap sa site ng dating BEPK, sa lambak ng Lake Geneva. Kaugnay ng mga isyu sa financing (noong 1995 ang gastos ay tinatayang 2.6 bilyong Swiss franc, noong 2001 ay lumampas ito sa 4.6 bilyon, noong 2009 ay umabot sa 6 bilyong dolyar).
Naka-on sa sandaling ito Ang LHC ay matatagpuan sa isang tunel na may circumference na 26.7 km at dumadaan sa mga teritoryo ng dalawang mga bansang Europeo- France at Switzerland. Ang lalim ng tunnel ay nag-iiba mula 50 hanggang 175 metro. Dapat ding tandaan na ang enerhiya ng banggaan ng mga proton sa accelerator ay umabot sa 14 teraelectronvolts, na 20 beses na mas malaki kaysa sa mga resulta na nakamit gamit ang BEPK.
"Ang pag-usisa ay hindi isang bisyo, ngunit ito ay isang malaking kasuklam-suklam na bagay."
Ang 27-kilometrong tunnel ng CERN collider ay matatagpuan 100 metro sa ilalim ng lupa malapit sa Geneva. Magkakaroon ng malalaking superconducting electromagnets dito. Sa kanan ay mga sasakyang pang-transportasyon. Juhanson / wikipedia.org (CC BY-SA 3.0)
Bakit kailangan itong gawa ng tao na "Doomsday Machine"? Inaasahan ng mga siyentipiko na makita ang mundo kung paano ito kaagad pagkatapos ng Big Bang, iyon ay, sa sandali ng pagbuo ng bagay.
Mga layunin na itinakda ng mga siyentipiko para sa kanilang sarili sa panahon ng pagtatayo ng LHC:
- Pagkumpirma o pagtanggi ng Standard Model na may layuning higit pang lumikha ng "teorya ng lahat".
- Patunay ng pagkakaroon ng Higgs boson bilang isang particle ng ikalimang pangunahing puwersa. Ayon sa teoretikal na pananaliksik, dapat itong makaimpluwensya sa mga elektrikal at mahina na pakikipag-ugnayan, na sinisira ang kanilang simetrya.
- Ang pag-aaral ng mga quark, na isang pangunahing particle na 20 libong beses na mas maliit kaysa sa mga proton na binubuo ng mga ito.
- Pagkuha at pag-aaral ng dark matter, na bumubuo sa karamihan ng Uniberso.
Ang mga ito ay malayo sa mga tanging layunin na itinalaga ng mga siyentipiko sa LHC, ngunit ang iba ay higit na nauugnay o puro teoretikal.
Ano ang narating mo?
Walang alinlangan, ang pinakamalaki at pinakamahalagang tagumpay ay ang opisyal na kumpirmasyon ng pagkakaroon Higgs boson. Ang pagtuklas ng ikalimang pakikipag-ugnayan (ang Higgs field), na, ayon sa mga siyentipiko, ay nakakaapekto sa pagkuha ng masa ng lahat ng elementarya na mga particle. Ito ay pinaniniwalaan na kapag ang simetrya ay nasira sa panahon ng impluwensya ng Higgs field sa ibang mga field, ang W at Z boson ay nagiging napakalaking. Napakahalaga ng pagkatuklas ng Higgs boson anupat binigyan sila ng ilang siyentipiko ng pangalang "mga particle ng diyos."
Ang mga quark ay pinagsama sa mga particle (proton, neutron at iba pa), na tinatawag na hadrons. Sila ang bumibilis at bumangga sa LHC, kaya ang pangalan nito. Sa panahon ng operasyon ng collider, napatunayan na imposibleng paghiwalayin ang isang quark mula sa isang hadron. Kung susubukan mong gawin ito, aalisin mo lang ang isa pang uri ng elementarya mula sa, halimbawa, isang proton - meson. Sa kabila ng katotohanan na ito ay isa lamang sa mga hadron at hindi naglalaman ng anumang bago, ang karagdagang pag-aaral ng pakikipag-ugnayan ng mga quark ay dapat isagawa sa maliliit na hakbang. Sa pananaliksik mga pangunahing batas ang paggana ng Uniberso, ang pagmamadali ay mapanganib.
Bagama't ang mga quark mismo ay hindi natuklasan sa panahon ng paggamit ng LHC, ang kanilang pag-iral ay, hanggang sa isang tiyak na punto, ay itinuturing bilang isang mathematical abstraction. Ang unang naturang mga particle ay natagpuan noong 1968, ngunit noong 1995 lamang ang pagkakaroon ng isang "tunay na quark" ay opisyal na napatunayan. Ang mga pang-eksperimentong resulta ay nakumpirma sa pamamagitan ng kakayahang muling gawin ang mga ito. Samakatuwid, ang pagkamit ng isang katulad na resulta ng LHC ay itinuturing hindi bilang isang pag-uulit, ngunit bilang nagpapatibay na patunay ng kanilang pag-iral! Kahit na ang problema sa katotohanan ng quark ay hindi nawala kahit saan, dahil sila ay simple hindi mapipili mula sa hadrons.
Ano ang iyong mga plano?
Hans G / flickr.com (CC BY-SA 2.0)Ang pangunahing gawain ng paglikha ng isang "teorya ng lahat" ay hindi nalutas, ngunit ang teoretikal na pagpapaliwanag posibleng mga opsyon ang mga pagpapakita nito ay nagaganap. Hanggang ngayon, ang isa sa mga problema ng pagsasama-sama ng Pangkalahatang Teorya ng Relativity at ang Standard Model ay nananatiling magkakaibang saklaw ng kanilang aksyon, at samakatuwid ang pangalawa ay hindi isinasaalang-alang ang mga tampok ng una. Samakatuwid, mahalagang lumampas sa Standard Model at maabot ang gilid Bagong physics.
Supersymmetry – Naniniwala ang mga siyentipiko na ito ay nag-uugnay sa bosonic at fermionic na mga patlang ng quantum, kaya't maaari silang maging isa't isa. Ito ay tiyak na ganitong uri ng conversion na lumalampas sa Standard Model, dahil may teorya na ang simetriko na pagmamapa ng mga patlang ng quantum ay batay sa gravitons. Ang mga ito, nang naaayon, ay maaaring isang elementarya na butil ng grabidad.
Madala Boson– ipinapalagay ng hypothesis tungkol sa pagkakaroon ng Madala boson na may ibang larangan. Tanging kung ang Higgs boson ay nakikipag-ugnayan sa mga kilalang particle at matter, pagkatapos ay ang Madala boson ay nakikipag-ugnayan sa madilim na bagay. Sa kabila ng katotohanan na ito ay sumasakop sa karamihan ng Uniberso, ang pagkakaroon nito ay hindi kasama sa Standard Model.
Microscopic black hole - Isa sa mga pananaliksik ng LHC ay ang paggawa ng black hole. Oo, oo, eksakto ang itim na rehiyong iyon sa kalawakan. Sa kabutihang palad, walang makabuluhang tagumpay ang nagawa sa direksyong ito.
Ngayon, ang Large Hadron Collider ay isang multi-purpose research center, batay sa gawain kung saan nilikha ang mga teorya at nakumpirma sa eksperimentong tutulong sa atin na mas maunawaan ang istruktura ng mundo. Mayroong madalas na mga alon ng pagpuna sa paligid ng isang bilang ng mga patuloy na pag-aaral na may tatak na mapanganib, kabilang ang mula kay Stephen Hawking, ngunit ang laro ay talagang nagkakahalaga ng kandila. Hindi tayo maaaring maglayag sa itim na karagatan na tinatawag na Uniberso kasama ang isang kapitan na walang mapa, o kompas, o pangunahing kaalaman sa mundo sa paligid natin.
Kung makakita ka ng error, mangyaring i-highlight ang isang piraso ng teksto at i-click Ctrl+Enter.
Ang Large Hadron Collider (LHC) ay isang tipikal (kahit napakalakas) na nagbabanggaan na particle accelerator na idinisenyo upang pabilisin ang mga proton at mabibigat na ion (lead ions) at pag-aralan ang mga produkto ng kanilang mga banggaan. Ang LHC ay isang mikroskopyo sa tulong kung saan ang mga physicist ay maglalahad ng kung ano at kung paano ginawa ang bagay, pagkuha ng impormasyon tungkol sa istraktura nito sa isang bago, kahit na mas mikroskopiko na antas.
Marami ang nag-aabang sa kung ano ang mangyayari pagkatapos nitong ilunsad, ngunit wala talagang nangyari - ang ating mundo ay napakaboring para sa isang bagay na talagang kawili-wili at engrande na mangyari. Narito ang sibilisasyon at ang korona ng paglikha nito ay ang tao, ito ay isang tiyak na koalisyon ng sibilisasyon at mga tao ay lumabas, na nag-rally nang sama-sama sa nakaraang siglo, kami ay nagpaparumi sa mundo sa geometric na pag-unlad, at walang kabuluhan na sinisira ang lahat ng naipon. para sa milyun-milyong taon. Pag-uusapan natin ito sa ibang post, kaya narito HADRON COLLIDER.
Taliwas sa marami at iba't ibang inaasahan ng mga tao at media, ang lahat ay lumipas nang tahimik at mapayapa. Oh, kung paano pinalaki ang lahat, halimbawa, ang mga pahayagan ay paulit-ulit sa bawat isyu: "LHC = ang katapusan ng mundo!", "Ang landas sa kalamidad o pagtuklas?", "Annihilation Catastrophe", halos hinulaan nila ang katapusan ng ang mundo at isang higanteng black hole, kung saan sisipsipin ang buong mundo. Tila ang mga teoryang ito ay iniharap ng mga naiinggit na pisiko na sa paaralan ay nabigo na makakuha ng isang sertipiko ng pagkumpleto na may numero 5 sa paksang ito.
Halimbawa, mayroong isang pilosopo na si Democritus, na sa kanyang sinaunang Greece (sa pamamagitan ng paraan, isinulat ito ng mga modernong mag-aaral sa isang salita, dahil nakikita nila ito bilang isang hindi umiiral na kakaibang bansa, tulad ng USSR, Czechoslovakia, Austria-Hungary, Saxony. , Courland, atbp. - "Sinaunang Gresya") ay nagpahayag siya ng isang tiyak na teorya na ang bagay ay binubuo ng hindi mahahati na mga particle - mga atomo, ngunit natagpuan ng mga siyentipiko ang katibayan nito pagkatapos lamang ng humigit-kumulang 2350 taon. Ang isang atom (indivisible) ay maaari ding hatiin, ito ay natuklasan makalipas ang 50 taon, noong mga electron at mga butil, at core– para sa mga proton at neutron. Ngunit sila, tulad ng nangyari, ay hindi ang pinakamaliit na mga particle at, sa turn, ay binubuo ng mga quark. Ngayon, pinaniniwalaan iyan ng mga physicist mga quark- ang limitasyon ng paghahati ng bagay at walang mas kaunti ang umiiral. Mayroong anim na kilalang uri ng quark: pataas, kakaiba, kagandahan, kagandahan, totoo, pababa - at ang mga ito ay konektado ng mga gluon.
Ang salitang "collider" ay nagmula sa English collide - to collide. Sa isang collider, dalawang butil na paglulunsad ay lumilipad patungo sa isa't isa at kapag sila ay nagbanggaan, ang mga enerhiya ng mga beam ay idinagdag. Samantalang sa mga maginoo na accelerators, na itinayo at nagpapatakbo sa loob ng ilang dekada (ang kanilang mga unang modelo na medyo katamtaman ang laki at kapangyarihan ay lumitaw bago ang Ikalawang Digmaang Pandaigdig noong 30s), ang sinag ay tumama sa isang nakatigil na target at ang enerhiya ng naturang banggaan ay malaki. mas mababa.
Ang collider ay tinatawag na "hadron" dahil ito ay dinisenyo upang mapabilis ang mga hadron. Mga Hadron- ito ay isang pamilya ng mga elementarya na particle, na kinabibilangan ng mga proton at neutrons; Mahalagang ari-arian hadrons - na hindi sila tunay na elementarya na mga particle, ngunit binubuo ng mga quark na "pinagdikit" ng mga gluon.
Ang collider ay naging malaki dahil sa laki nito - ito ang pinakamalaking pisikal na eksperimentong pag-install na umiiral sa mundo, tanging ang pangunahing singsing ng accelerator ay umaabot ng higit sa 26 km.
Ipinapalagay na ang bilis ng mga proton na pinabilis ng LHC ay magiging 0.9999999998 ng bilis ng liwanag, at ang bilang ng mga banggaan ng particle na nagaganap sa accelerator bawat segundo ay aabot sa 800 milyon Ang kabuuang enerhiya ng mga nagbabanggaang proton ay magiging 14 TeV (14 teraelectrovolts, at lead nuclei - 5.5 GeV para sa bawat pares ng nagbabanggaan na mga nucleon. Mga Nucleon(mula sa lat. nucleus - core) - karaniwang pangalan para sa mga proton at neutron.
Mayroong iba't ibang mga opinyon tungkol sa teknolohiya para sa paglikha ng mga accelerator ngayon: ang ilan ay nagsasabing naabot na nito ang lohikal na limitasyon nito, ang iba ay walang limitasyon sa pagiging perpekto - at ang iba't ibang mga review ay nagbibigay ng mga pagsusuri ng mga disenyo na ang laki ay 1000 beses na mas maliit, at ang pagganap ay mas mataas. kaysa sa LHC' A. Sa electronics o teknolohiya ng kompyuter Ang miniaturization ay patuloy na nagaganap na may sabay-sabay na pagtaas sa kahusayan.
Malaking Hardon Collider, LHC - isang tipikal (kahit na lubhang) accelerator ng mga sisingilin na particle sa mga beam, na idinisenyo upang ikalat ang mga proton at mabibigat na ion (lead ions) at pag-aralan ang mga produkto ng kanilang mga banggaan. Ang BAC ay ang mikroskopyo na ito, kung saan ang pisika ay maglalahad, kung ano at paano gagawin ang pagkuha ng impormasyon tungkol sa device nito sa isang bago, mas mikroskopiko na antas.
Maraming naghintay sabik, ngunit kung ano ang dumating pagkatapos ng kanyang pagtakbo, ngunit wala sa prinsipyo at hindi pa nangyari - ang ating mundo ay nawawala magkano na nangyari ay isang bagay na talagang kawili-wili at ambisyoso. Narito ito ay isang sibilisasyon at ang kanyang korona ng paglikha ng tao, nakuha lamang ng isang uri ng koalisyon ng sibilisasyon at ang mga tao, pagkakaisa, sama-sama para sa higit sa isang siglo, sa isang geometric na pag-unlad zagazhivaem lupain, at beschinno pagsira sa anumang bagay na naipon milyon-milyong taon. Sa ito kami ay makipag-usap sa isa pang mensahe, at kaya - na siya Hadron Collider.
Sa kabila ng marami at iba't ibang inaasahan ng mga tao at media, lahat ay tahimik at mapayapa. Oh, kung paanong ang lahat ay namamaga, tulad ng kumpanya ng pahayagan sa bilang ng mga silid: "BAC = ang katapusan ng mundo!", "Ang daan patungo sa pagtuklas o sakuna?", "Kapahamakan sa pagkawasak", halos katapusan ng mundo at bagay ay isang napakalaking black hole sa zasoset na ang lahat ng lupain. Marahil ang mga teoryang ito ay naglagay ng naiinggit sa pisika, kung saan ang paaralan ay hindi nakatanggap ng isang sertipiko ng pagkumpleto mula sa figure 5, sa paksa.
Dito, halimbawa, ay isang pilosopo na si Democritus, na sa sinaunang Greece (at, nagkataon, isinulat ito ng mga mag-aaral ngayon sa isang salita, na nakikita ang kakaibang hindi umiiral, tulad ng USSR, Czechoslovakia, Austria-Hungary, Saxony, Kurland, atbp. . - "Drevnyayagretsiya"), mayroon siyang ilang teorya na ang bagay ay binubuo ng hindi mahahati na mga particle - mga atomo, ngunit ang patunay nito, natagpuan lamang ng mga siyentipiko pagkatapos ng mga 2350 taon. Atom (indivisible) - ay maaari ding hatiin, ito ay matatagpuan kahit na pagkatapos ng 50 taon sa mga electron at nuclei at ang nucleus - protons at neutrons sa. Ngunit sila, tulad ng nangyari, hindi ang pinakamaliit na mga particle at, sa turn, ay binubuo ng mga quark. Sa ngayon, naniniwala ang mga physicist na ang mga quark - ang limitasyon ng paghahati ng bagay at anumang bagay ay hindi umiiral. Alam namin ang anim na uri ng quark: ang kisame, kakaiba, kaakit-akit, kaakit-akit, tunay, ibaba — at ang mga ito ay konektado sa pamamagitan ng mga gluon.
Ang salitang "Collider" ay nagmula sa English collide - mukha. Sa collider, dalawang particle ang nagsisimulang lumipad patungo sa isa't isa at kasama ang mga collision energy beam na idinagdag. Habang sa mga conventional accelerators, na nasa ilalim ng konstruksyon at gumagana sa loob ng ilang dekada (ang una sa kanilang mga modelo sa katamtamang laki at kapangyarihan, ay lumitaw bago ang Ikalawang Digmaang Pandaigdig noong 30s), ang puchek ay umaatake sa mga nakapirming target at ang lakas ng banggaan ay marami. mas maliit.
Pinangalanan ang "Hadronic" collider dahil idinisenyo ito upang ikalat ang mga hadron. Hadrons - ay isang pamilya ng elementarya na mga particle, na kinabibilangan ng mga proton at neutron, na binubuo ng nucleus ng lahat ng atomo, pati na rin ang iba't ibang meson. Ang isang mahalagang katangian ng mga hadron ay ang mga ito ay hindi tunay na elementarya na mga particle, at binubuo ng mga quark, "nakadikit" na gluon.
Ang malaking collider ay dahil sa laki nito — ay ang pinakamalaking pisikal na eksperimentong setup kailanman sa mundo, tanging ang pangunahing accelerator ring lang ang umaabot nang higit sa 26 km.
Ipinapalagay na ang bilis ng dispersed tank ay magiging 0.9999999998 proton sa bilis ng liwanag, at ang bilang ng mga banggaan ng mga particle na nagmumula sa accelerator bawat segundo, sa 800 milyong kabuuang enerhiya ng nagbabanggaan na mga proton ay magiging 14 TeV (14 teraelektro-volt, at ang nuclei ng lead - 5.5 GeV para sa bawat pares ng nagbabanggaang mga nucleon (mula sa Lat. nucleus - nucleus) - ang generic na pangalan para sa mga proton at neutron.
Mayroong iba't ibang mga pananaw sa paglikha ng teknolohiya ng accelerator hanggang sa kasalukuyan: sinasabi ng ilan na dumating ito sa lohikal na bahagi nito, ang iba ay walang limitasyon sa pagiging perpekto — at ang iba't ibang mga survey ay nagbigay ng pangkalahatang-ideya ng mga istruktura, na 1000 beses na mas maliit, ngunit mas mataas. pagiging produktibo BUCK 'Oo. Sa electronics o computer na teknolohiya ay patuloy na miniaturization, habang ang paglago ng kahusayan.
Mapa na may markang lokasyon ng Collider
Upang higit na pag-isahin ang mga pangunahing pakikipag-ugnayan sa isang teorya, iba't ibang mga diskarte ang ginagamit: string theory, na binuo sa M-theory (brane theory), supergravity theory, loop quantum gravity, atbp. Ang ilan sa kanila ay may mga panloob na problema, at wala sa kanila ang may problema. pang-eksperimentong kumpirmasyon. Ang problema ay upang maisagawa ang kaukulang mga eksperimento, ang mga enerhiya ay kinakailangan na hindi matamo sa mga modernong sisingilin na particle accelerators.
Papayagan ng LHC ang mga eksperimento na dati ay imposibleng magsagawa at malamang na kumpirmahin o pabulaanan ang ilan sa mga teoryang ito. Kaya, mayroong isang buong hanay ng mga pisikal na teorya na may sukat na higit sa apat na ipinapalagay ang pagkakaroon ng "supersymmetry" - halimbawa, string theory, na kung minsan ay tinatawag na superstring theory nang tumpak dahil kung walang supersymmetry ay nawawala ang pisikal na kahulugan nito. Ang kumpirmasyon ng pagkakaroon ng supersymmetry ay magiging isang hindi direktang kumpirmasyon ng katotohanan ng mga teoryang ito.
Pag-aaral ng mga nangungunang quark
Kasaysayan ng konstruksiyon
27 km underground tunnel na idinisenyo upang ilagay ang LHC accelerator
Ang ideya para sa Large Hadron Collider project ay isinilang noong 1984 at opisyal na naaprubahan pagkalipas ng sampung taon. Nagsimula ang pagtatayo nito noong 2001, pagkatapos ng pagkumpleto ng nakaraang accelerator, ang Large Electron-Positron Collider.
Ang accelerator ay dapat na bumangga sa mga proton na may kabuuang enerhiya na 14 TeV (iyon ay, 14 teraelectronvolts o 14 10 12 electronvolts) sa sistema ng sentro ng masa ng mga particle ng insidente, pati na rin ang lead nuclei na may enerhiya na 5.5 GeV (5.5 10 9 electronvolts) para sa bawat isang pares ng nagbabanggaan na mga nucleon. Kaya, ang LHC ang magiging pinakamataas na energy particle accelerator sa mundo, isang order ng magnitude na mas mataas sa enerhiya kaysa sa mga pinakamalapit na katunggali nito - ang Tevatron proton-antiproton collider, na kasalukuyang tumatakbo sa National Accelerator Laboratory. Enrico Fermi (USA), at ang relativistic heavy ion collider na RHIC, na tumatakbo sa Brookhaven Laboratory (USA).
Ang accelerator ay matatagpuan sa parehong tunel na dating inookupahan ng Large Electron-Positron Collider. Ang tunel na may circumference na 26.7 km ay inilatag sa lalim na halos isang daang metro sa ilalim ng lupa sa France at Switzerland. Upang maglaman at magtama ng mga proton beam, 1624 superconducting magnet ang ginagamit, ang kabuuang haba nito ay lumampas sa 22 km. Ang huli sa kanila ay inilagay sa tunel noong Nobyembre 27, 2006. Ang mga magnet ay gagana sa 1.9 K (−271 °C). Ang pagtatayo ng isang espesyal na linya ng cryogenic para sa mga cooling magnet ay natapos noong Nobyembre 19, 2006.
Mga pagsubok
Mga pagtutukoy
Ang proseso ng pagpapabilis ng mga particle sa isang collider
Ang bilis ng mga particle sa LHC sa nagbabanggaan na mga beam ay malapit sa bilis ng liwanag sa isang vacuum. Ang acceleration ng mga particle sa naturang mataas na bilis ay nakakamit sa ilang mga yugto. Sa unang yugto, ang mga low-energy linear accelerators na Linac 2 at Linac 3 ay nag-iniksyon ng mga proton at lead ions para sa karagdagang acceleration. Ang mga particle pagkatapos ay pumapasok sa PS booster at pagkatapos ay sa PS mismo (proton synchrotron), na nakakakuha ng enerhiya na 28 GeV. Pagkatapos nito, ang particle acceleration ay nagpapatuloy sa SPS (Super Synchrotron Proton Synchrotron), kung saan ang enerhiya ng particle ay umabot sa 450 GeV. Ididirekta ang sinag sa pangunahing 26.7 kilometrong singsing at itinatala ng mga detektor ang mga kaganapang nagaganap sa mga punto ng banggaan.
Konsumo sa enerhiya
Sa panahon ng operasyon ng collider, ang tinatayang konsumo ng enerhiya ay magiging 180 MW. Tinatayang pagkonsumo ng enerhiya ng buong canton ng Geneva. Ang CERN mismo ay hindi gumagawa ng kapangyarihan, mayroon lamang backup na mga generator ng diesel.
Naipamahagi na Computing
Upang pamahalaan, mag-imbak at magproseso ng data na magmumula sa LHC accelerator at detector, isang distributed computing network LCG ang ginagawa. L HC C pag-compute G RID ), gamit ang teknolohiyang grid. Para sa ilang mga gawain sa pag-compute, ang LHC@home distributed computing project ay gagamitin.
Hindi nakokontrol na mga pisikal na proseso
Ang ilang mga eksperto at miyembro ng publiko ay nagpahayag ng mga alalahanin na mayroong isang hindi zero na posibilidad na ang mga eksperimento na isinagawa sa collider ay mawawala sa kontrol at bumuo ng isang chain reaction na, sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ay theoretically maaaring sirain ang buong planeta. Ang pananaw ng mga tagasuporta ng mga sakuna na senaryo na nauugnay sa pagpapatakbo ng LHC ay ipinakita sa isang hiwalay na website. Dahil sa magkatulad na mga sentimyento, ang LHC ay minsan ay binibigyang kahulugan bilang Huling Hadron Collider ( Huling Hadron Collider).
Sa pagsasaalang-alang na ito, ang pinaka-madalas na nabanggit ay ang teoretikal na posibilidad ng paglitaw ng mga microscopic black hole sa collider, pati na rin ang teoretikal na posibilidad ng pagbuo ng mga kumpol ng antimatter at magnetic monopoles na may kasunod na chain reaction ng pagkuha ng nakapalibot na bagay.
Ang mga teoretikal na posibilidad na ito ay isinasaalang-alang ng isang espesyal na grupo ng CERN, na naghanda ng kaukulang ulat kung saan ang lahat ng naturang takot ay kinikilala bilang walang batayan. Ang English theoretical physicist na si Adrian Kent ay nag-publish ng isang siyentipikong artikulo na pumupuna sa mga pamantayan sa kaligtasan na pinagtibay ng CERN, dahil ang inaasahang pinsala, iyon ay, ang produkto ng posibilidad ng isang kaganapan sa bilang ng mga biktima, ay, sa kanyang opinyon, ay hindi katanggap-tanggap. Gayunpaman, ang maximum na upper bound para sa posibilidad ng isang sakuna na senaryo sa LHC ay 10 -31.
Ang mga pangunahing argumento na pabor sa walang batayan ng mga sakuna na senaryo ay kinabibilangan ng mga sanggunian sa katotohanan na ang Earth, Buwan at iba pang mga planeta ay patuloy na binobomba ng mga daloy ng mga cosmic na particle na may mas mataas na enerhiya. Binanggit din ang matagumpay na operasyon ng mga dating kinomisyon na mga accelerator, kabilang ang relativistic heavy ion collider RHIC sa Brookhaven. Ang posibilidad ng pagbuo ng mga mikroskopikong itim na butas ay hindi tinatanggihan ng mga espesyalista ng CERN, ngunit ito ay nakasaad na sa aming tatlong-dimensional na espasyo ang mga naturang bagay ay maaari lamang lumitaw sa mga enerhiya na 16 na mga order ng magnitude na mas malaki kaysa sa enerhiya ng mga beam sa LHC. Sa hypothetically, maaaring lumitaw ang mga microscopic black hole sa mga eksperimento sa LHC sa mga hula ng mga teorya na may karagdagang spatial na sukat. Ang mga naturang teorya ay wala pang anumang pang-eksperimentong kumpirmasyon. Gayunpaman, kahit na ang mga itim na butas ay nilikha sa pamamagitan ng mga banggaan ng butil sa LHC, inaasahan na ang mga ito ay lubhang hindi matatag dahil sa radiation ng Hawking at halos agad na sumingaw bilang mga ordinaryong particle.
Noong Marso 21, 2008, isang demanda ni Walter Wagner ang isinampa sa federal district court ng Hawaii (USA). Walter L. Wagner) at Luis Sancho (eng. Luis Sancho), kung saan sila, na inaakusahan ang CERN na sinusubukang gawin ang katapusan ng mundo, ay hinihiling na ipagbawal ang paglulunsad ng collider hanggang sa matiyak ang kaligtasan nito.
Paghahambing sa natural na bilis at enerhiya
Ang accelerator ay idinisenyo upang banggain ang mga particle tulad ng mga hadron at atomic nuclei. Gayunpaman, may mga likas na pinagmumulan ng mga particle na ang bilis at enerhiya ay mas mataas kaysa sa collider (tingnan ang: Zevatron). Ang ganitong mga natural na particle ay nakikita sa mga cosmic ray. Ang ibabaw ng planetang Earth ay bahagyang protektado mula sa mga sinag na ito, ngunit habang dumadaan sila sa atmospera, ang mga particle ng cosmic ray ay nagbanggaan sa mga atomo at mga molekula ng hangin. Bilang resulta ng mga natural na banggaan na ito, maraming stable at unstable na particle ang nalilikha sa atmospera ng Earth. Bilang resulta, nagkaroon ng natural na background radiation sa planeta sa loob ng maraming milyong taon. Ang parehong bagay (pagbangga ng elementarya na mga particle at atom) ay mangyayari sa LHC, ngunit may mas mababang bilis at enerhiya, at sa mas maliit na dami.
Microscopic black hole
Kung ang mga itim na butas ay maaaring malikha sa panahon ng banggaan ng mga elementarya na particle, sila ay mabubulok din sa elementarya na mga particle, alinsunod sa prinsipyo ng CPT invariance, na isa sa mga pinakapangunahing prinsipyo ng quantum mechanics.
Dagdag pa, kung ang hypothesis ng pagkakaroon ng matatag na itim na micro-hole ay tama, kung gayon sila ay mabubuo sa malalaking dami bilang resulta ng pambobomba ng Earth ng mga cosmic elementary particle. Ngunit karamihan sa mga elementary particle na may mataas na enerhiya na dumarating mula sa kalawakan ay may singil sa kuryente, kaya ang ilang mga black hole ay may elektrikal na sisingilin. Ang mga sisingilin na black hole na ito ay mahuhuli ng magnetic field ng Earth at, kung talagang mapanganib ang mga ito, masisira na sana ang Earth noon pa man. Ang mekanismo ng Schwimmer na ginagawang neutral ang mga black hole sa kuryente ay halos kapareho sa epekto ng Hawking at hindi gagana kung hindi gagana ang epekto ng Hawking.
Bilang karagdagan, ang anumang mga itim na butas, sisingilin o neutral sa kuryente, ay mahuhuli ng mga white dwarf at mga neutron na bituin(na, tulad ng Earth, ay binomba ng cosmic radiation) at sinira ang mga ito. Bilang resulta, ang buhay ng mga white dwarf at neutron star ay magiging mas maikli kaysa sa aktwal na naobserbahan. Bilang karagdagan, ang mga masisirang puting dwarf at mga neutron na bituin maglalabas ng karagdagang radiation na hindi talaga naobserbahan.
Sa wakas, ang mga teoryang may karagdagang spatial na dimensyon na hinuhulaan ang paglitaw ng microscopic black hole ay hindi sumasalungat sa pang-eksperimentong data lamang kung ang bilang ng mga karagdagang dimensyon ay hindi bababa sa tatlo. Ngunit sa napakaraming dagdag na dimensyon, bilyun-bilyong taon ang kailangang lumipas bago magdulot ang black hole ng anumang makabuluhang pinsala sa Earth.
Strapelki
Ang mga kabaligtaran na pananaw ay pinanghahawakan ni Eduard Boos, Doctor of Physical and Mathematical Sciences mula sa Research Institute of Nuclear Physics sa Moscow State University, na itinatanggi ang paglitaw ng macroscopic black holes sa LHC, at samakatuwid ay "wormhole" at paglalakbay sa oras.
Mga Tala
- Ang pinakahuling gabay sa LHC (Ingles) P. 30.
- LHC: Mga Pangunahing Katotohanan. "Mga elemento ng malaking agham." Hinango noong Setyembre 15, 2008.
- Tevatron Electroweak Working Group, Top Subgroup
- Matagumpay ang pagsubok sa pag-synchronize ng LHC
- Ang pangalawang pagsubok ng sistema ng pag-iniksyon ay pumasa sa mga pagkagambala, ngunit nakamit ang layunin nito. "Mga Elemento ng Malaking Agham" (Agosto 24, 2008). Hinango noong Setyembre 6, 2008.
- Ang araw ng milestone ng LHC ay nagsisimula sa mabilis na pagsisimula
- Unang sinag sa LHC - accelerating science.
- Tapos na ang misyon para sa LHC team. physicsworld.com. Hinango noong Setyembre 12, 2008.
- Ang isang stably circulating beam ay inilunsad sa LHC. "Mga Elemento ng Malaking Agham" (Setyembre 12, 2008). Hinango noong Setyembre 12, 2008.
- Ang isang aksidente sa Large Hadron Collider ay naantala ang mga eksperimento nang walang katiyakan. "Mga Elemento ng Malaking Agham" (Setyembre 19, 2008). Hinango noong Setyembre 21, 2008.
- Ang Large Hadron Collider ay hindi magpapatuloy sa operasyon hanggang sa tagsibol - CERN. RIA Novosti (Setyembre 23, 2008). Hinango noong Setyembre 25, 2008.
- http://press.web.cern.ch/Press/PressReleases/Releases2008/PR14.08E.html
- https://edms.cern.ch/file/973073/1/Report_on_080919_incident_at_LHC__2_.pdf
- https://lhc2008.web.cern.ch/LHC2008/inauguration/index.html
- Ang pag-aayos ng mga nasira na magnet ay magiging mas malawak kaysa sa naunang naisip. "Mga elemento ng malaking agham" (Nobyembre 09, 2008). Hinango noong Nobyembre 12, 2008.
- Iskedyul para sa 2009. "Mga Elemento ng Malaking Agham" (Enero 18, 2009). Hinango noong Enero 18, 2009.
- press release ng CERN
- Ang plano sa pagpapatakbo ng Large Hadron Collider para sa 2009-2010 ay naaprubahan. "Mga Elemento ng Malaking Agham" (Pebrero 6, 2009). Hinango noong Abril 5, 2009.
- Ang mga eksperimento sa LHC.
- Bumukas ang "Pandora's Box". Vesti.ru (Setyembre 9, 2008). Hinango noong Setyembre 12, 2008.
- Ang Potensyal ng Panganib sa Mga Eksperimento sa Particle Collider
- Dimopoulos S., Landsberg G. Black Holes sa Large Hadron Collider (English) Phys. Sinabi ni Rev. Sinabi ni Lett. 87 (2001)
- Blaizot J.-P. et al. Pag-aaral ng Mga Potensyal na Mapanganib na Pangyayari Sa Panahon ng Heavy-Ion Collisions sa LHC.
- Pagrepaso sa Kaligtasan ng LHC Collisions LHC Safety Assessment Group
- Isang Kritikal na Pagsusuri sa Mga Panganib ng Mga Accelerator. Proza.ru (Mayo 23, 2008). Hinango noong Setyembre 17, 2008.
- Ano ang posibilidad ng sakuna sa LHC?
- Araw ng Paghuhukom
- Hinihiling sa isang Hukom na Iligtas ang Mundo, at Marahil Marami Pa
- Pagpapaliwanag kung bakit magiging ligtas ang LHC
- http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-es.pdf (Spanish)
- http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-de.pdf (German)
- http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-fr.pdf (French)
- H. Heiselberg. Screening sa quark droplets // Pisikal na Pagsusuri D. - 1993. - T. 48. - Blg. 3. - P. 1418-1423. DOI:10.1103/PhysRevD.48.1418
- M. Alford, K. Rajagopal, S. Reddy, A. Steiner. Katatagan ng mga kakaibang star crust at strangelet // Ang American Physical Society. Pisikal na Pagsusuri D. - 2006. - T. 73, 114016.
Ang balita tungkol sa eksperimento na isinasagawa sa Europa ay yumanig sa kapayapaan ng publiko, na umaangat sa tuktok ng listahan ng mga tinalakay na paksa. Hadron Collider lumitaw sa lahat ng dako - sa TV, sa press at sa Internet. Ano ang masasabi natin kung ang mga gumagamit ng LJ ay lumikha ng hiwalay na mga komunidad kung saan daan-daang mga taong nagmamalasakit ang aktibong nagpahayag ng kanilang mga opinyon tungkol sa bagong ideya ng agham. Ang "Delo" ay nag-aalok sa iyo ng 10 katotohanan na hindi mo maiwasang malaman hadron collider.
Ang isang misteryosong pang-agham na parirala ay tumigil na maging tulad sa sandaling maunawaan natin ang kahulugan ng bawat isa sa mga salita. Hadron– pangalan ng isang klase ng elementarya na mga particle. Collider- isang espesyal na accelerator sa tulong kung saan posible na ilipat ang mataas na enerhiya sa elementarya na mga particle ng bagay at, pinabilis ang mga ito sa pinakamataas na bilis, muling gawin ang kanilang banggaan sa bawat isa.
2. Bakit siya pinag-uusapan ng lahat?
Ayon sa mga siyentipiko sa European Center for Nuclear Research CERN, gagawing posible ng eksperimento na magparami sa maliit na pagsabog na nagresulta sa pagbuo ng Uniberso bilyun-bilyong taon na ang nakalilipas. Gayunpaman, ang pinakanababahala ng publiko ay kung ano ang magiging kahihinatnan ng mini-pagsabog para sa planeta kung mabibigo ang eksperimento. Ayon sa ilang mga siyentipiko, bilang resulta ng banggaan ng mga elementarya na particle na lumilipad sa ultra-relativistic na bilis sa magkasalungat na direksyon, ang mga microscopic na black hole ay bubuo at iba pang mapanganib na mga particle ay lilipad palabas. Walang partikular na punto sa pag-asa sa espesyal na radiation na humahantong sa pagsingaw ng mga black hole - walang pang-eksperimentong ebidensya na gumagana ito. Iyon ang dahilan kung bakit lumitaw ang kawalan ng tiwala sa gayong makabagong siyentipiko, na aktibong pinalakas ng mga nagdududa na siyentipiko.
3. Paano gumagana ang bagay na ito?
Ang mga elemento ng elementarya ay pinabilis sa iba't ibang mga orbit sa magkasalungat na direksyon, pagkatapos nito ay inilagay sa isang orbit. Ang halaga ng masalimuot na aparato ay salamat dito, ang mga siyentipiko ay may pagkakataon na pag-aralan ang mga produkto ng mga banggaan ng elementarya na mga particle, na naitala ng mga espesyal na detektor sa anyo ng mga digital camera na may resolusyon na 150 megapixels, na may kakayahang kumuha ng 600 milyong mga frame bawat pangalawa.
4. Kailan nabuo ang ideya na lumikha ng isang collider?
Ang ideya na bumuo ng makina ay ipinanganak noong 1984, ngunit ang pagtatayo ng tunel ay nagsimula lamang noong 2001. Ang accelerator ay matatagpuan sa parehong tunel kung saan ang dating accelerator, ang Large Electron-Positron Collider, ay matatagpuan. Ang 26.7-kilometrong singsing ay inilatag sa lalim na humigit-kumulang isang daang metro sa ilalim ng lupa sa France at Switzerland. Noong Setyembre 10, ang unang sinag ng mga proton ay inilunsad sa accelerator. Ang pangalawang sinag ay ilulunsad sa susunod na mga araw.
5. Magkano ang gastos sa pagtatayo?
Daan-daang mga siyentipiko mula sa buong mundo, kabilang ang mga Ruso, ay lumahok sa pagbuo ng proyekto. Ang halaga nito ay tinatayang nasa 10 bilyong dolyar, kung saan ang Estados Unidos ay namuhunan ng 531 milyon sa pagtatayo ng hadron collider.
6. Anong kontribusyon ang ginawa ng Ukraine sa paglikha ng accelerator?
Ang mga siyentipiko mula sa Ukrainian Institute of Theoretical Physics ay kumuha ng direktang bahagi sa pagtatayo ng hadron collider. Gumawa sila ng internal tracking system (ITS) partikular para sa pananaliksik. Siya ang puso ni "Alice" - bahagi nakabangga, kung saan dapat mangyari ang isang maliit na "big bang". Malinaw, hindi ito ang hindi bababa sa mahalagang bahagi ng kotse. Ang Ukraine ay dapat magbayad ng 200 libong hryvnia taun-taon para sa karapatang lumahok sa proyekto. Ito ay 500-1000 beses na mas mababa kaysa sa mga kontribusyon sa proyekto mula sa ibang mga bansa.
7. Kailan natin dapat asahan ang katapusan ng mundo?
Ang unang eksperimento sa banggaan ng mga sinag ng elementarya na mga particle ay naka-iskedyul para sa Oktubre 21. Hanggang sa oras na ito, plano ng mga siyentipiko na pabilisin ang mga particle sa bilis na malapit sa bilis ng liwanag. Ayon sa pangkalahatang teorya ng relativity ni Einstein, ang mga black hole ay hindi nagbabanta sa atin. Gayunpaman, kung ang mga teorya na may karagdagang spatial na dimensyon ay magiging tama, wala na tayong maraming oras upang malutas ang lahat ng ating mga isyu sa planetang Earth.
8. Bakit nakakatakot ang mga black hole?
Black hole- isang rehiyon sa space-time na ang gravitational attraction ay napakalakas na kahit na ang mga bagay na gumagalaw sa bilis ng liwanag ay hindi makaalis dito. Ang pagkakaroon ng mga black hole ay kinumpirma ng mga solusyon sa mga equation ni Einstein. Sa kabila ng katotohanan na marami na ang nag-iisip kung paano nabuo ang itim na butas sa Europa, lumalaki, ay lalamunin ang buong planeta, hindi na kailangang magpatunog ng alarma. Mga itim na butas, na, ayon sa ilang mga teorya, ay maaaring lumitaw kapag nagtatrabaho nakabangga, ayon sa parehong mga teorya, ay iiral para sa isang maikling panahon na sila ay hindi magkakaroon ng oras upang simulan ang proseso ng pagsipsip ng bagay. Ayon sa ilang mga siyentipiko, hindi na sila magkakaroon ng oras upang maabot ang mga pader ng collider.
9. Paano magiging kapaki-pakinabang ang pananaliksik?
Bukod sa katotohanan na ang mga pag-aaral na ito ay isa pang hindi kapani-paniwalang tagumpay ng agham na magpapahintulot sa sangkatauhan na malaman ang komposisyon ng mga elementong elementarya, hindi ito ang buong pakinabang kung saan ang sangkatauhan ay kumuha ng ganoong panganib. Marahil sa malapit na hinaharap ikaw at ako ay makakakita ng mga dinosaur gamit ang aming sariling mga mata at talakayin ang pinakamabisang mga diskarte sa militar kasama si Napoleon. Naniniwala ang mga siyentipikong Ruso na bilang resulta ng eksperimento, ang sangkatauhan ay makakalikha ng isang time machine.
10. Paano makita bilang scientifically savvy sa Hadron Collider?
At sa wakas, kung ang isang tao, na armado ng isang sagot nang maaga, ay nagtanong sa iyo kung ano ang isang hadron collider, nag-aalok kami sa iyo ng isang karapat-dapat na sagot na maaaring mabigla sa sinuman. Kaya, i-fasten ang iyong mga seat belt! Ang Hadron Collider ay isang sisingilin na particle accelerator na idinisenyo upang pabilisin ang mga proton at mabibigat na ion sa nagbabanggaan na mga beam. Itinayo sa sentro ng pananaliksik ng European Council for Nuclear Research, ito ay isang 27-kilometrong lagusan na inilatag sa lalim na 100 metro. Dahil ang mga proton ay may kuryente, ang isang ultrarelativistic na proton ay gumagawa ng ulap ng halos totoong mga photon na lumilipad malapit sa proton. Ang stream ng mga photon na ito ay nagiging mas malakas sa nuclear collision regime, dahil sa malaking electrical charge ng nucleus. Maaari silang bumangga sa alinman sa isang paparating na proton, na bumubuo ng mga tipikal na banggaan ng photon-hadron, o sa isa't isa. Ang mga siyentipiko ay natatakot na bilang isang resulta ng eksperimento, ang space-time na "tunnels" ay maaaring mabuo sa kalawakan, na isang typological feature ng space-time. Bilang resulta ng eksperimento, mapapatunayan din ang pagkakaroon ng supersymmetry, na sa gayon ay magiging isang hindi direktang kumpirmasyon ng katotohanan ng superstring theory.
Saan matatagpuan ang lokasyon ng Large Hadron Collider?
Noong 2008, natapos ng CERN (European Council for Nuclear Research) ang pagtatayo ng isang napakalakas na particle accelerator na tinatawag na Large Hadron Collider. Sa Ingles: LHC – Malaking Hadron Collider. Ang CERN ay isang internasyonal na intergovernmental na organisasyong siyentipiko na itinatag noong 1955. Sa katunayan, ito ang nangungunang laboratoryo sa mundo sa mga larangan ng mataas na enerhiya, pisika ng particle at enerhiyang solar. Mga 20 bansa ang miyembro ng organisasyon.
Bakit kailangan ang Large Hadron Collider?
Sa paligid ng Geneva, isang singsing ng superconducting magnet ang nilikha upang mapabilis ang mga proton sa isang 27-kilometro (26,659 m) na pabilog na kongkretong lagusan. Inaasahan na ang accelerator ay hindi lamang makakatulong upang maarok ang mga misteryo ng microstructure ng bagay, ngunit gagawin din itong posible na sumulong sa paghahanap para sa isang sagot sa tanong ng mga bagong mapagkukunan ng enerhiya sa kailaliman ng bagay.
Para sa layuning ito, kasabay ng pagtatayo ng mismong accelerator (na nagkakahalaga ng mahigit $2 bilyon), apat na particle detector ang nilikha. Sa mga ito, dalawa ang malalaking unibersal (CMS at ATLAS) at dalawa ang mas dalubhasa. Ang kabuuang halaga ng mga detector ay papalapit din sa $2 bilyon. Mahigit sa 150 instituto mula sa 50 bansa, kabilang ang Russian at Belarusian, ang nakibahagi sa bawat isa sa malalaking proyekto ng CMS at ATLAS.
Ang pangangaso para sa mailap na Higgs boson
Paano gumagana ang hadron collider accelerator? Ang collider ay ang pinakamalaking proton accelerator na tumatakbo sa nagbabanggaan na mga beam. Bilang resulta ng acceleration, ang bawat isa sa mga beam ay magkakaroon ng enerhiya sa sistema ng laboratoryo ng 7 teraelectron volts (TeV), iyon ay, 7x1012 electron volts. Kapag nagbanggaan ang mga proton, maraming bagong particle ang nabuo, na ire-record ng mga detector. Pagkatapos pag-aralan ang mga pangalawang particle, ang data na nakuha ay makakatulong sa pagsagot sa mga pangunahing tanong na may kinalaman sa mga siyentipiko na kasangkot sa microworld physics at astrophysics. Kabilang sa mga pangunahing isyu ay ang pang-eksperimentong pagtuklas ng Higgs boson.
Ang sikat na ngayon na Higgs boson ay isang hypothetical particle na isa sa mga pangunahing bahagi ng tinatawag na standard, classical na modelo ng elementary particles. Pinangalanan pagkatapos ng British theorist na si Peter Higgs, na hinulaan ang pagkakaroon nito noong 1964. Ang Higgs boson, bilang quanta ng Higgs field, ay pinaniniwalaang may kaugnayan sa mga pangunahing tanong sa physics. Sa partikular, sa konsepto ng pinagmulan ng masa ng elementarya na mga particle.
Noong Hulyo 2-4, 2012, ipinakita ng isang serye ng mga eksperimento sa collider ang isang partikular na particle na maaaring maiugnay sa Higgs boson. Bukod dito, ang data ay nakumpirma kapag sinusukat ng parehong ATLAS system at ng CMS system. Mayroon pa ring debate tungkol sa kung ang kilalang Higgs boson ay talagang natuklasan, o kung ito ay isa pang particle. Ang katotohanan ay ang natuklasang boson ay ang pinakamabigat na naitala kailanman. Ang mga nangungunang physicist ng mundo ay inanyayahan upang lutasin ang pangunahing tanong: Gerald Guralnik, Carl Hagen, Francois Englert at Peter Higgs mismo, na theoretically nagpapatunay sa pagkakaroon ng boson na pinangalanan sa kanyang karangalan noong 1964. Pagkatapos suriin ang hanay ng data, malamang na maniwala ang mga kalahok sa pag-aaral na ang Higgs boson ay talagang natuklasan.
Inaasahan ng maraming physicist na ang pag-aaral ng Higgs boson ay magbubunyag ng "mga anomalya" na hahantong sa pag-uusap tungkol sa tinatawag na "Bagong Physics". Gayunpaman, sa pagtatapos ng 2014, halos ang buong set ng data na naipon sa nakaraang tatlong taon bilang resulta ng mga eksperimento sa LHC ay naproseso na, at walang natukoy na nakakaintriga na mga deviation (maliban sa mga nakahiwalay na kaso). Sa katunayan, lumabas na ang dalawang-photon decay ng kilalang Higgs boson ay naging, ayon sa mga mananaliksik, "masyadong pamantayan." Gayunpaman, ang mga eksperimento na binalak para sa tagsibol ng 2015 ay maaaring sorpresahin ang siyentipikong mundo sa mga bagong tuklas.
Hindi lang boson
Ang paghahanap para sa Higgs boson ay hindi ang layunin mismo ng isang higanteng proyekto. Mahalaga rin para sa mga siyentipiko na maghanap ng mga bagong uri ng mga particle na ginagawang posible upang hatulan ang pinag-isang interaksyon ng kalikasan sa maagang yugto pagkakaroon ng Uniberso. Tinutukoy ngayon ng mga siyentipiko ang apat na pangunahing pakikipag-ugnayan ng kalikasan: malakas, electromagnetic, mahina at gravitational. Ang teorya ay nagmumungkahi na paunang yugto Ang uniberso ay maaaring nagkaroon ng iisang pakikipag-ugnayan. Kung ang mga bagong particle ay natuklasan, ang bersyon na ito ay makumpirma.
Nababahala din ang mga physicist tungkol sa misteryosong pinagmulan ng particle mass. Bakit ang mga particle ay may mass sa lahat? At bakit mayroon silang gayong mga misa at hindi ang iba? Sa pamamagitan ng paraan, dito namin palaging ibig sabihin ang formula E=mc². Ang anumang materyal na bagay ay may enerhiya. Ang tanong ay kung paano ito ilalabas. Paano lumikha ng mga teknolohiya na magpapahintulot na ito ay mailabas mula sa isang sangkap na may pinakamataas na kahusayan? Ito ang pangunahing isyu sa enerhiya ngayon.
Sa madaling salita, ang proyekto ng Large Hadron Collider ay makakatulong sa mga siyentipiko na makahanap ng mga sagot sa mga pangunahing tanong at palawakin ang kaalaman tungkol sa microcosm at, sa gayon, tungkol sa pinagmulan at pag-unlad ng Uniberso.
Kontribusyon ng mga siyentipiko at inhinyero ng Belarusian at Ruso sa paglikha ng LHC
Sa yugto ng konstruksiyon, ang mga European partner mula sa CERN ay bumaling sa isang grupo ng mga Belarusian scientist na may seryosong karanasan sa larangang ito upang makilahok sa paglikha ng mga detector para sa LHC mula pa sa simula ng proyekto. Kaugnay nito, inimbitahan ng mga siyentipiko ng Belarus ang mga kasamahan mula sa Joint Institute for Nuclear Research mula sa science city ng Dubna at iba pa na makipagtulungan Mga institusyong Ruso. Ang mga espesyalista bilang isang solong koponan ay nagsimulang magtrabaho sa tinatawag na CMS detector - "Compact Muon Solenoid". Binubuo ito ng maraming kumplikadong subsystem, bawat isa ay idinisenyo upang magsagawa ng mga partikular na gawain, at magkakasama silang nagbibigay ng pagkakakilanlan at tumpak na pagsukat ng mga energies at anggulo ng pag-alis ng lahat ng mga particle na ginawa sa panahon ng mga banggaan ng proton sa LHC.
Ang mga espesyalista ng Belarusian-Russian ay lumahok din sa paglikha ng ATLAS detector. Ito ay isang 20 m mataas na pag-install na may kakayahang sukatin ang mga tilapon ng butil na may mataas na katumpakan: hanggang sa 0.01 mm. Ang mga sensitibong sensor sa loob ng detektor ay naglalaman ng humigit-kumulang 10 bilyong transistor. Ang priyoridad na layunin ng eksperimento ng ATLAS ay tuklasin ang Higgs boson at pag-aralan ang mga katangian nito.
Nang walang pagmamalabis, ang aming mga siyentipiko ay gumawa ng malaking kontribusyon sa paglikha ng mga CMS at ATLAS detector. Ang ilang mahahalagang bahagi ay ginawa sa Minsk Machine-Building Plant na pinangalanan. Rebolusyong Oktubre(MZOR). Sa partikular, ang mga end-face hadron calorimeter para sa eksperimento ng CMS. Bilang karagdagan, ang halaman ay gumawa ng mga kumplikadong elemento ng magnetic system ng ATLAS detector. Ang mga ito ay malalaking produkto na nangangailangan ng mga espesyal na teknolohiya sa pagpoproseso ng metal at ultra-precision na pagproseso. Ayon sa mga technician ng CERN, ang mga order ay nakumpleto nang mahusay.
Ang "kontribusyon ng mga indibidwal sa kasaysayan" ay hindi rin maaaring maliitin. Halimbawa, ang engineer na Candidate of Technical Sciences na si Roman Stefanovich ay may pananagutan para sa ultra-precision mechanics sa CMS project. Pabiro pa nilang sinasabi na kung wala siya ay hindi maitatayo ang CMS. Ngunit seryoso, masasabi nating tiyak: kung wala ito, ang mga deadline ng pagpupulong at komisyon na may kinakailangang kalidad ay hindi matutugunan. Ang isa pa sa aming mga inhinyero ng electronics, si Vladimir Chekhovsky, na pumasa sa isang medyo mahirap na kumpetisyon, ngayon ay nagde-debug sa electronics ng CMS detector at mga muon chamber nito.
Ang aming mga siyentipiko ay kasangkot kapwa sa paglulunsad ng mga detektor at sa bahagi ng laboratoryo, sa kanilang operasyon, pagpapanatili at pag-update. Ang mga siyentipiko mula sa Dubna at ang kanilang mga kasamahan sa Belarus ay ganap na pumapasok sa kanilang mga lugar sa internasyonal na komunidad ng pisika na CERN, na gumagana upang makakuha ng bagong impormasyon tungkol sa malalalim na katangian at istruktura ng bagay.
Video
Suriin mula sa channel Simple Science, malinaw na nagpapakita ng prinsipyo ng pagpapatakbo ng accelerator:
Review mula sa uanaal Galileo:
Review mula sa uanaal Galileo:
Inilunsad ang Hadron Collider 2015:
