Doğrusal Hadron Çarpıştırıcısı. Büyük Hadron Çarpıştırıcısında yapılan keşifler

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'na ya "Kıyamet Makinesi" ya da Evrenin gizeminin anahtarı adı verilmiştir, ancak önemi şüphe götürmez.

Ünlü İngiliz düşünür Bertrand Russell'ın bir zamanlar dediği gibi: "Felsefe bildiğindir, felsefe ise bilmediğindir." Görünüşe göre gerçek bilimsel bilgi, Antik Yunan'ın felsefi araştırmalarında bulunabilen kökenlerinden uzun süredir ayrılmış durumda, ancak bu tamamen doğru değil.

Yirminci yüzyıl boyunca bilim adamları dünyanın yapısı sorusuna bilimde bir cevap bulmaya çalıştılar. Bu süreç hayatın anlamını aramaya benziyordu: çok sayıda teori, varsayım ve hatta çılgın fikirler. Bilim adamları 21. yüzyılın başında hangi sonuçlara vardılar?

Bütün dünya bunlardan oluşuyor temel parçacıklar her şeyin nihai biçimlerini, yani daha küçük öğelere bölünemeyenleri temsil eder. Bunlar protonları, elektronları, nötronları vb. içerir. Bu parçacıklar birbirleriyle sürekli etkileşim halindedir. Yüzyılımızın başında 4 temel tipte ifade ediliyordu: Yerçekimi, elektromanyetik, güçlü ve zayıf. Bunlardan ilki Genel Görelilik Teorisi ile tanımlanırken, diğer üçü Standart Model (kuantum teorisi) çerçevesinde birleştirilmiştir. Daha sonra Higgs alanı olarak adlandırılan başka bir etkileşimin olduğu da öne sürüldü.

Yavaş yavaş, tüm temel etkileşimleri “ her şeyin teorileri" Başlangıçta bir şaka olarak algılanan ancak kısa sürede güçlü bir hale dönüşen bilimsel yön. Bu neden gerekli? Çok basit! Dünyanın nasıl çalıştığını anlamadan yapay bir yuvadaki karıncalar gibiyiz; yeteneklerimizin ötesine geçemeyeceğiz. İnsan bilgisi (iyi veya Güle güle Eğer iyimser biriyseniz dünyanın tüm yapısını kapsayamazsınız.

“Her şeyi kapsadığını” iddia eden en ünlü teorilerden biri sayılıyor sicim teorisi. Bu, tüm Evrenin ve yaşamlarımızın çok boyutlu olduğunu ima eder. Geliştirilen teorik kısım ve Brian Greene ve Stephen Hawking gibi ünlü fizikçilerin desteğine rağmen deneysel bir doğrulaması yoktur.

Onlarca yıl sonra bilim insanları tribünlerden yayın yapmaktan yoruldular ve i'leri sonsuza dek noktalayacak bir şey inşa etmeye karar verdiler. Bu amaçla dünyanın en büyük deneysel tesisi oluşturuldu - Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC).

"Çarpıştırıcıya!"

Çarpıştırıcı nedir? Bilimsel açıdan bu, etkileşimlerinin daha iyi anlaşılması için temel parçacıkları hızlandırmak üzere tasarlanmış yüklü bir parçacık hızlandırıcıdır. Bilimsel olmayan terimlerle ifade edersek, bilim adamlarının teorilerini doğrulamak için mücadele ettiği geniş bir arenadır (veya isterseniz sanal alan).

Temel parçacıkları çarpıştırıp ne olacağını görme fikri ilk olarak 1956 yılında Amerikalı fizikçi Donald William Kerst'ten geldi. Bu sayede bilim adamlarının Evrenin sırlarına nüfuz edebileceklerini öne sürdü. Öyle görünüyor ki, termonükleer füzyondan milyon kat daha fazla toplam enerjiye sahip iki proton ışınını çarpışmanın nesi yanlış? Zamanlar uygundu: Soğuk Savaş, silahlanma yarışı ve hepsi.

LHC'nin yaratılış tarihi

Brücke-Osteuropa / wikimedia.org
(CC0 1.0)

Yüklü parçacıkların üretilmesi ve incelenmesi için bir hızlandırıcı oluşturma fikri 1920'lerin başında ortaya çıktı, ancak ilk prototipler ancak 1930'ların başında yaratıldı. Başlangıçta bunlar yüksek voltajlı doğrusal hızlandırıcılardı, yani yüklü parçacıklar düz bir çizgide hareket ediyordu. Halka versiyonu 1931'de ABD'de tanıtıldı ve ardından benzer cihazlar bir dizi gelişmiş ülkede (Büyük Britanya, İsviçre ve SSCB) ortaya çıkmaya başladı. İsmini aldılar siklotronlar ve daha sonra nükleer silah oluşturmak için aktif olarak kullanılmaya başlandı.

Parçacık hızlandırıcısı inşa etmenin maliyetinin inanılmaz derecede yüksek olduğu unutulmamalıdır. Avrupa sırasında oynuyor soğuk savaş birincil bir rol değil, yaratılışını emanet etti Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü (Rusça'da genellikle CERN olarak okunur) Daha sonra LHC'nin yapımını üstlendi.

CERN, küresel endişelere yanıt olarak oluşturuldu. nükleer araştırma ABD ve SSCB'de genel imhaya yol açabilir. Bu nedenle bilim adamları güçlerini birleştirmeye ve onları barışçıl bir yöne yönlendirmeye karar verdiler. 1954 yılında CERN resmi olarak doğuşunu aldı.

1983 yılında CERN'in himayesinde W ve Z bozonları keşfedildi ve ardından Higgs bozonlarının keşfi sorunu yalnızca an meselesi haline geldi. Aynı yıl, keşfedilen bozonların araştırılmasında birincil rol oynayan Büyük Elektron-Pozitron Çarpıştırıcısının (LEPC) yapımına yönelik çalışmalar başladı. Ancak o zaman bile, oluşturulan cihazın gücünün kısa sürede yetersiz olacağı ortaya çıktı. Ve 1984 yılında, BEPK'nin sökülmesinden hemen sonra LHC'nin inşa edilmesine karar verildi. 2000 yılında olan da budur.

2001 yılında başlayan LHC'nin inşaatı, Cenevre Gölü vadisindeki eski BEPK sahasında gerçekleşmesiyle kolaylaştırıldı. Finansman sorunlarıyla bağlantılı olarak (1995'te maliyetin 2,6 milyar İsviçre frangı olduğu tahmin ediliyordu, 2001'de 4,6 milyarı aştı, 2009'da 6 milyar dolara ulaştı).

Açık şu anda LHC, çevresi 26,7 km olan bir tünelde yer alır ve iki bölgeden geçer. Avrupa ülkeleri- Fransa ve İsviçre. Tünelin derinliği 50 ila 175 metre arasında değişiyor. Hızlandırıcıdaki protonların çarpışma enerjisinin, BEPK kullanılarak elde edilen sonuçlardan 20 kat daha fazla olan 14 teraelektronvolta ulaştığı da belirtilmelidir.

"Merak bir kusur değildir ama çok iğrenç bir şeydir."

CERN çarpıştırıcısının 27 kilometrelik tüneli Cenevre yakınlarında yerin 100 metre altında bulunuyor. Burada devasa süper iletken elektromıknatıslar olacak. Sağda nakliye arabaları var. Juhanson / wikipedia.org (CC BY-SA 3.0)

İnsan yapımı bu “Kıyamet Makinesi”ne neden ihtiyaç duyuldu? Bilim insanları dünyayı Büyük Patlama'nın hemen sonrasında, yani maddenin oluşma anında olduğu haliyle görmeyi bekliyorlar.

Hedefler LHC'nin inşası sırasında bilim adamlarının kendileri için belirledikleri:

1. “Her şeyin teorisini” daha da geliştirmek amacıyla Standart Modelin doğrulanması veya reddedilmesi.
2. Beşinci temel kuvvetin bir parçacığı olarak Higgs bozonunun varlığının kanıtı. Teorik araştırmalara göre elektriksel ve zayıf etkileşimleri etkileyerek simetrilerini bozmalıdır.
3. Kendilerini oluşturan protonlardan 20 bin kat daha küçük olan temel parçacık olan kuarkların incelenmesi.
4. Evrenin çoğunu oluşturan karanlık maddenin elde edilmesi ve incelenmesi.

Bunlar, bilim adamlarının LHC'ye belirlediği tek hedeflerden çok uzaktır, ancak geri kalanı daha ilgili veya tamamen teoriktir.

Neyi başardın?

Kuşkusuz en büyük ve en önemli başarı, varlığının resmi olarak doğrulanmasıydı. Higgs bozonu. Bilim adamlarına göre tüm temel parçacıkların kütle kazanımını etkileyen beşinci etkileşimin (Higgs alanı) keşfi. Higgs alanının diğer alanlara etkisi sırasında simetri bozulduğunda W ve Z bozonlarının kütlesel hale geldiğine inanılıyor. Higgs bozonunun keşfi o kadar önemlidir ki, bazı bilim adamları onlara "tanrı parçacıkları" adını vermişlerdir.

Kuarklar birleşerek parçacıklara (protonlar, nötronlar ve diğerleri) dönüşür. hadronlar. LHC'de hızlanan ve çarpışanlar onlardır, dolayısıyla adı da buradan gelmektedir. Çarpıştırıcının çalışması sırasında kuarkı hadrondan ayırmanın imkansız olduğu kanıtlandı. Bunu yapmayı denerseniz, örneğin bir protondan başka türde bir temel parçacığı koparırsınız. meson. Bunun hadronlardan yalnızca biri olmasına ve yeni bir şey içermemesine rağmen, kuarkların etkileşimi üzerine daha fazla çalışma küçük adımlarla yapılmalıdır. Araştırmada temel yasalar Evrenin işleyişinde acele tehlikelidir.

LHC'nin kullanımı sırasında kuarkların kendisi keşfedilmemiş olsa da, varlıkları bir noktaya kadar matematiksel bir soyutlama olarak algılanıyordu. Bu türden ilk parçacıklar 1968'de bulundu, ancak "gerçek kuarkın" varlığı ancak 1995'te resmen kanıtlandı. Deney sonuçları, bunları yeniden üretme yeteneği ile doğrulanır. Dolayısıyla LHC'nin benzer bir sonuca ulaşması bir tekrar olarak değil, onların varlığının sağlam bir kanıtı olarak algılanıyor! Her ne kadar kuarkların gerçekliği ile ilgili sorun hiçbir yerde ortadan kalkmamış olsa da, onlar sadece seçilemiyor hadronlardan.

Planlarınız neler?

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

“Her şeyin teorisini” yaratmanın asıl görevi çözülmedi, ancak teorik detaylandırma olası seçenekler tezahürleri sürüyor. Şimdiye kadar, Genel Görelilik Teorisi ile Standart Model'i birleştirmenin sorunlarından biri, eylemlerinin farklı kapsamı olmaya devam ediyor ve bu nedenle ikincisi, birincinin özelliklerini hesaba katmıyor. Bu nedenle Standart Modelin ötesine geçerek uç noktaya ulaşmak önemlidir. Yeni fizik.

Süpersimetri – bilim insanları bunun bozonik ve fermiyonik kuantum alanlarını birbirlerine dönüşebilecek kadar birbirine bağladığına inanıyor. Kuantum alanlarının simetrik haritalanmasının dayandığı bir teori olduğundan, Standart Modelin ötesine geçen bu tür bir dönüşümdür. gravitonlar. Buna göre yerçekiminin temel bir parçacığı olabilirler.

Madala Bozonu– Madala bozonunun varlığına ilişkin hipotez, başka bir alanın var olduğunu varsaymaktadır. Ancak Higgs bozonu bilinen parçacıklar ve maddeyle etkileşime girerse, Madala bozonu da bilinen parçacıklarla ve maddeyle etkileşime girer. karanlık madde. Evrenin büyük bir kısmını kaplamasına rağmen varlığı Standart Model çerçevesinde yer almamaktadır.

Mikroskobik kara delik - LHC'nin araştırmalarından biri kara delik yaratmaktır. Evet, evet, tam olarak uzaydaki o siyah, her şeyi tüketen bölge. Neyse ki bu yönde kayda değer bir başarı sağlanamadı.

Bugün Büyük Hadron Çarpıştırıcısı, dünyanın yapısını daha iyi anlamamıza yardımcı olacak teorilerin oluşturulduğu ve deneysel olarak doğrulandığı çalışmalara dayanan çok amaçlı bir araştırma merkezidir. Stephen Hawking de dahil olmak üzere, devam eden ve tehlikeli olarak nitelendirilen bir dizi çalışma etrafında sıklıkla eleştiri dalgaları oluyor, ancak oyun kesinlikle muma değer. Ne haritası, ne pusulası, ne de etrafımızdaki dünyaya dair temel bilgisi olmayan bir kaptanla Evren denen kara okyanusta yelken açamayız.

Bir hata bulursanız lütfen metnin bir kısmını vurgulayın ve tıklayın. Ctrl+Enter.

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), protonları ve ağır iyonları (kurşun iyonları) hızlandırmak ve bunların çarpışmalarının ürünlerini incelemek için tasarlanmış tipik (süper güçlü de olsa) çarpışan bir parçacık hızlandırıcıdır. LHC, fizikçilerin maddenin neden ve nasıl oluştuğunu çözecekleri ve yapısı hakkında yeni, daha da mikroskobik düzeyde bilgi elde edecekleri bir mikroskoptur.

Birçoğu lansmandan sonra ne olacağını sabırsızlıkla bekliyordu ama gerçekte hiçbir şey olmadı; dünyamız gerçekten ilginç ve görkemli bir şeyin gerçekleşmesi için çok sıkıcı. İşte medeniyet ve onun yaratılış tacı insandır, sadece medeniyet ve insanlardan oluşan belirli bir koalisyon ortaya çıktı, geçen yüzyıl boyunca bir araya gelerek dünyayı geometrik ilerlemeyle kirletiyoruz ve biriken her şeyi ahlaksızca yok ediyoruz. milyonlarca yıldır. Bunu başka bir yazıda konuşacağız, işte burada HADRON ÇARPIŞTIRICI.

Halkların ve medyanın çok sayıda ve çeşitli beklentilerinin aksine, her şey sakin ve huzur içinde geçti. Ah, ne kadar da abartılıydı her şey, mesela gazeteler sayıdan sayıya tekrarlıyordu: “LHC = dünyanın sonu!”, “Felakete giden yol mu, keşif mi?”, “İmha Felaketi”, neredeyse 20. yüzyılın sonunu tahmin ediyorlardı. dünya ve tüm dünyayı içine çekecek dev bir kara delik. Görünüşe göre bu teoriler, okulda bu konuda 5 numara ile bitirme sertifikası alamayan kıskanç fizikçiler tarafından ortaya atılmıştı.

Örneğin, antik Yunanistan'da (bu arada, modern okul çocukları bunu tek kelimeyle yazıyorlar, çünkü onu SSCB, Çekoslovakya, Avusturya-Macaristan, Saksonya gibi var olmayan garip bir ülke olarak algılıyorlar) bir filozof Demokritos vardı. , Courland, vb. - “Antik Yunan”), maddenin bölünmez parçacıklardan oluştuğuna dair belirli bir teoriyi ifade etti - atomlar ancak bilim insanları bunun kanıtını ancak yaklaşık 2350 yıl sonra buldular. Bölünemeyen atomun da bölünebildiği, 50 yıl sonra keşfedildi. elektronlar ve çekirdekler ve çekirdek– protonlar ve nötronlar için. Ancak bunların en küçük parçacıklar olmadığı ve kuarklardan oluştuğu ortaya çıktı. Bugün fizikçiler buna inanıyor kuarklar- Maddenin bölünmesinin sınırı vardır ve daha azı yoktur. Bilinen altı kuark türü vardır: yukarı, garip, çekicilik, güzellik, gerçek, aşağı - ve bunlar gluonlar kullanılarak bağlanır.

"Çarpıştırıcı" kelimesi İngilizce collide - çarpışmak anlamına gelir. Çarpıştırıcıda iki parçacık fırlatması birbirine doğru uçar ve çarpıştıklarında ışınların enerjileri toplanır. Birkaç on yıldır inşa edilen ve çalışan geleneksel hızlandırıcılarda (nispeten orta büyüklükte ve güce sahip ilk modelleri 30'larda İkinci Dünya Savaşı'ndan önce ortaya çıktı), ışın sabit bir hedefe çarpıyor ve böyle bir çarpışmanın enerjisi çok fazla. az.

Çarpıştırıcı hadronları hızlandırmak için tasarlandığı için “hadron” olarak adlandırılmıştır. Hadronlar- bu, protonları ve nötronları içeren bir temel parçacık ailesidir; çeşitli mezonların yanı sıra tüm atomların çekirdeğini oluştururlar. Önemli özellik hadronlar - aslında temel parçacıklar değiller, ancak gluonlar tarafından "birbirine yapıştırılmış" kuarklardan oluşuyorlar.

Çarpıştırıcı, boyutundan dolayı büyüdü; dünyada var olan en büyük fiziksel deney tesisidir, yalnızca hızlandırıcının ana halkası 26 km'den fazla uzanır.

LHC tarafından hızlandırılan protonların hızının ışık hızının 0,9999999998'i olacağı ve hızlandırıcıda her saniye meydana gelen parçacık çarpışmalarının sayısının 800 milyona ulaşacağı varsayılmaktadır. Çarpışan protonların toplam enerjisi 14 TeV (14) olacaktır. teraelektrovolt ve kurşun çekirdekler - çarpışan her nükleon çifti için 5,5 GeV. Nükleonlar(enlem. çekirdekten - çekirdek) - ortak ad protonlar ve nötronlar için.

Bugün hızlandırıcı oluşturma teknolojisi hakkında farklı görüşler var: Bazıları mantıksal sınırlarına ulaştığını iddia ediyor, bazıları ise mükemmelliğin sınırı olmadığını iddia ediyor ve çeşitli incelemeler, boyutu 1000 kat daha küçük ve performansı daha yüksek olan tasarımların incelemelerini sunuyor. LHC'A'dan daha. Elektronikte veya bilgisayar teknolojisi Minyatürleştirme sürekli olarak verimlilikte eş zamanlı bir artışla gerçekleşmektedir.

Büyük Hardon Çarpıştırıcısı, LHC - protonları ve ağır iyonları (kurşun iyonları) dağıtmak ve çarpışmalarının ürünlerini incelemek için tasarlanmış, ışınlardaki yüklü parçacıkların tipik (aşırı da olsa) hızlandırıcısı. BAC, fiziğin, cihazı hakkında yeni, daha da mikroskobik bir düzeyde bilgi edinme meselesinin ne ve nasıl yapılacağını çözeceği bu mikroskoptur.

Birçoğu sabırsızlıkla bekledi, ancak onun koşusundan sonra gelen şey, ancak prensipte hiçbir şey olmadı ve dünyamızda olup bitenlerin çoğu eksik, gerçekten ilginç ve iddialı bir şey. Burada bir uygarlık ve onun yaratılışındaki insan tacı var, bir tür uygarlık ve halk koalisyonu var, bir asırdan fazla bir süredir birlik, geometrik bir ilerlemeyle toprak zagajhivaem ve beschinno milyonlarca yıl birikmiş her şeyi yok ediyor. Bu konuyu başka bir mesajda konuşacağız ve böylece Hadron Çarpıştırıcısı ortaya çıkacak.

Halkların ve medyanın çok ve çeşitli beklentilerine rağmen her şey sessiz ve barış içinde geçti. Ah, her şey nasıl da şişirilmişti, oda sayısına göre gazete firması gibi: “BAC = dünyanın sonu!”, “Keşfe mi yoksa felakete giden yol mu?”, “İmha felaketi”, neredeyse dünyanın sonu ve Zasoset'te tüm karadaki şeyler devasa bir kara deliktir. Belki de bu teoriler, okulun Şekil 5'ten bitirme sertifikası alamadığı fizik konusunda kıskançlıkla ortaya atılmıştır.

Örneğin, antik Yunan'da filozof Demokritos vardı (ve tesadüfen bugünün öğrencileri SSCB, Çekoslovakya, Avusturya-Macaristan, Saksonya, Kurland vb. gibi var olmayan bu garip varlığı tek kelimeyle yazıyorlar). - “Drevnyayagretsiya”), maddenin bölünmez parçacıklardan - atomlardan oluştuğuna dair bir teorisi vardı, ancak bilim adamları bunun kanıtını ancak yaklaşık 2350 yıl sonra buldular. Atom (bölünmez) - aynı zamanda bölünebilir, 50 yıl sonra bile elektronlarda ve çekirdeklerde ve çekirdekte - protonlar ve nötronlarda bulunur. Ancak ortaya çıktığı gibi, en küçük parçacıklar değiller ve kuarklardan oluşuyorlar. Bugüne kadar fizikçiler, maddenin bölünmesinin sınırı olan kuarkların ve bundan daha azının var olmadığına inanıyorlar. Altı tür kuark biliyoruz: tavan, garip, tılsımlı, büyüleyici, gerçek, alt ve bunlar gluonlar aracılığıyla birbirine bağlı.

“Çarpıştırıcı” kelimesi İngilizce collide – face kelimesinden gelmektedir. Çarpıştırıcıda iki parçacık birbirine doğru uçmaya başlar ve çarpışma enerjisi ışınları da eklenir. Yapım aşamasında olan ve onlarca yıldır çalışan geleneksel hızlandırıcılarda (orta büyüklükte ve güçteki modellerinden ilki, 30'lu yıllarda İkinci Dünya Savaşı'ndan önce ortaya çıktı), puchek sabit hedeflere saldırıyor ve çarpışmanın enerjisi çok fazla daha küçük.

Hadron çarpıştırıcısı hadronları dağıtmak için tasarlandığı için bu ismi almıştır. Hadronlar, tüm atomların çekirdeğinin yanı sıra çeşitli mezonlardan oluşan, protonları ve nötronları içeren bir temel parçacık ailesidir. Hadronların önemli bir özelliği onların gerçek anlamda temel parçacıklar olmaması ve kuarklardan yani "yapıştırılmış" gluonlardan oluşmasıdır.

Büyük çarpıştırıcı, boyutundan dolayı dünyadaki en büyük fiziksel deney düzeneğidir ve yalnızca ana hızlandırıcı halkası 26 km'den fazla uzanır.

Dağınık tankın hızının ışık hızına 0,9999999998 proton olacağı ve hızlandırıcıdan çıkan parçacıkların her saniyede çarpışma sayısının 800 milyon çarpışan protonun toplam enerjisinin 14 TeV (14 teraelektro-volt, ve kurşun çekirdekleri - çarpışan her nükleon çifti için 5,5 GeV (Lat. çekirdekten - çekirdek) - protonların ve nötronların genel adı.

Bugüne kadar hızlandırıcı teknolojisinin yaratılmasıyla ilgili farklı görüşler var: Bazıları işin mantıksal yönüne geldiğini söylerken, diğerleri mükemmelliğin sınırı olmadığını söylüyor ve çeşitli araştırmalar 1000 kat daha küçük ama daha yüksek olan yapılara genel bir bakış sağlıyor. üretkenlik BUCK 'Evet. Elektronik veya bilgisayar teknolojisinde verimlilik artarken sürekli minyatürleşme yaşanıyor.

Çarpıştırıcının konumunun işaretlendiği harita

Temel etkileşimleri tek bir teoride daha da birleştirmek için çeşitli yaklaşımlar kullanılır: M teorisinde geliştirilen sicim teorisi (brane teorisi), süper yerçekimi teorisi, döngü kuantum çekimi vb. Bazılarının dahili sorunları vardır ve hiçbiri yoktur. deneysel onayı var. Sorun şu ki, ilgili deneyleri gerçekleştirmek için modern yüklü parçacık hızlandırıcılarıyla ulaşılamayan enerjilere ihtiyaç duyuluyor.

LHC, daha önce yapılması imkansız olan deneylere izin verecek ve muhtemelen bu teorilerden bazılarını doğrulayacak veya çürütecektir. Dolayısıyla, boyutları dörtten büyük olan ve "süpersimetrinin" varlığını varsayan bir dizi fiziksel teori vardır - örneğin, süpersimetri olmadığında fiziksel anlamını yitirdiği için bazen süpersicim teorisi olarak adlandırılan sicim teorisi. Dolayısıyla süpersimetrinin varlığının doğrulanması, bu teorilerin doğruluğunun dolaylı bir doğrulaması olacaktır.

Üst kuarkların incelenmesi

İnşaat tarihi

LHC hızlandırıcısını barındıracak şekilde tasarlanmış 27 km'lik yer altı tüneli

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı projesi fikri 1984 yılında doğdu ve on yıl sonra resmi olarak onaylandı. İnşaatı, bir önceki hızlandırıcı olan Büyük Elektron-Pozitron Çarpıştırıcısının tamamlanmasının ardından 2001 yılında başladı.

Hızlandırıcının, gelen parçacıkların kütle merkezi sisteminde toplam 14 TeV enerjili (yani 14 teraelektronvolt veya 14 10 12 elektronvolt) protonları ve ayrıca 5,5 GeV enerjili kurşun çekirdekleri çarpması gerekiyor. (5,5 10 9 elektronvolt) her bir çarpışan nükleon çifti için. Böylece LHC, dünyadaki en yüksek enerjili parçacık hızlandırıcısı olacak ve enerji açısından en yakın rakiplerine (şu anda Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı'nda faaliyet gösteren Tevatron proton-antiproton çarpıştırıcısına) göre bir kat üstün olacak. Enrico Fermi (ABD) ve Brookhaven Laboratuvarı'nda (ABD) çalışan göreli ağır iyon çarpıştırıcısı RHIC.

Hızlandırıcı, daha önce Büyük Elektron-Pozitron Çarpıştırıcısı'nın bulunduğu aynı tünelde bulunuyor. Çevresi 26,7 km olan tünel, Fransa ve İsviçre'de yerin yaklaşık yüz metre derinliğinde döşeniyor. Proton ışınlarını tutmak ve düzeltmek için toplam uzunluğu 22 km'yi aşan 1624 süper iletken mıknatıs kullanılır. Bunlardan sonuncusu 27 Kasım 2006'da tünele yerleştirildi. Mıknatıslar 1,9 K'de (−271 °C) çalışacaktır. Soğutma mıknatısları için özel kriyojenik hattın inşaatı 19 Kasım 2006'da tamamlandı.

Testler

Özellikler

Çarpıştırıcıda parçacıkların hızlandırılması işlemi

LHC'de çarpışan ışınlar üzerindeki parçacıkların hızı, ışığın boşluktaki hızına yakındır. Parçacıkların bu kadar yüksek hızlara hızlandırılması birkaç aşamada sağlanır. İlk aşamada, düşük enerjili doğrusal hızlandırıcılar Linac 2 ve Linac 3, daha fazla hızlanma için protonları ve kurşun iyonlarını enjekte ediyor. Parçacıklar daha sonra PS güçlendiriciye ve ardından PS'nin kendisine (proton sinkrotron) girerek 28 GeV'lik bir enerji elde eder. Bundan sonra parçacık enerjisinin 450 GeV'ye ulaştığı SPS'de (Süper Synchrotron Proton Synchrotron) parçacık ivmesi devam eder. Işın daha sonra 26,7 kilometrelik ana halkaya yönlendiriliyor ve dedektörler çarpışma noktalarında meydana gelen olayları kaydediyor.

Enerji tüketimi

Çarpıştırıcının çalışması sırasında tahmini enerji tüketimi 180 MW olacaktır. Tüm Cenevre kantonunun tahmini enerji tüketimi. CERN'in kendisi güç üretmiyor, yalnızca yedek dizel jeneratörleri var.

Dağıtılmış Bilgi İşlem

LHC hızlandırıcı ve dedektörlerden gelecek verileri yönetmek, depolamak ve işlemek için dağıtılmış bir bilgi işlem ağı (LCG) oluşturuluyor. L H.C. C bilgi işlem G RID ), ızgara teknolojisini kullanarak. Belirli bilgi işlem görevleri için LHC@home dağıtılmış bilgi işlem projesi kullanılacaktır.

Kontrolsüz fiziksel süreçler

Bazı uzmanlar ve kamuoyu, çarpıştırıcıda yapılan deneylerin kontrolden çıkıp belirli koşullar altında teorik olarak tüm gezegeni yok edebilecek bir zincirleme reaksiyon geliştirme ihtimalinin sıfır olmayan bir olasılık olduğuna dair endişelerini dile getirdi. LHC'nin çalışmasıyla ilgili felaket senaryolarını destekleyenlerin bakış açıları ayrı bir web sitesinde sunulmaktadır. Benzer düşünceler nedeniyle LHC bazen şu şekilde deşifre edilir: Son Hadron Çarpıştırıcısı ( Son Hadron Çarpıştırıcısı).

Bu bağlamda, en sık bahsedilen, çarpıştırıcıda mikroskobik kara deliklerin ortaya çıkmasının teorik olasılığının yanı sıra, çevredeki maddenin yakalanmasının ardından zincirleme bir reaksiyonla antimadde ve manyetik monopol yığınlarının oluşumunun teorik olasılığıdır.

Bu teorik olasılıklar, tüm bu korkuların temelsiz olduğunun kabul edildiği ilgili bir rapor hazırlayan özel bir CERN grubu tarafından değerlendirildi. İngiliz teorik fizikçi Adrian Kent, CERN'in benimsediği güvenlik standartlarını eleştiren bilimsel bir makale yayınladı; çünkü beklenen hasar, yani bir olayın kurban sayısına göre olasılığının çarpımı, ona göre kabul edilemez. Ancak LHC'de felaket senaryosu olasılığının maksimum üst sınırı 10-31'dir.

Felaket senaryolarının asılsız olduğu yönündeki temel argümanlar arasında Dünya, Ay ve diğer gezegenlerin çok daha yüksek enerjilere sahip kozmik parçacık akımları tarafından sürekli olarak bombalandığı gerçeğine yapılan atıflar yer alıyor. Brookhaven'daki göreli ağır iyon çarpıştırıcısı RHIC de dahil olmak üzere daha önce devreye alınan hızlandırıcıların başarılı işleyişinden de bahsediliyor. Mikroskobik kara deliklerin oluşma olasılığı CERN uzmanları tarafından reddedilmiyor, ancak üç boyutlu uzayımızda bu tür nesnelerin ancak LHC'deki ışınların enerjisinden 16 kat daha büyük enerjilerde görünebileceği belirtiliyor. Varsayımsal olarak, LHC'deki deneylerde, ek uzaysal boyutlara sahip teorilerin tahminlerinde mikroskobik kara delikler ortaya çıkabilir. Bu tür teorilerin henüz deneysel bir doğrulaması yoktur. Ancak kara delikler LHC'deki parçacık çarpışmaları sonucu oluşmuş olsa bile, Hawking radyasyonu nedeniyle son derece kararsız olmaları ve sıradan parçacıklar gibi neredeyse anında buharlaşmaları bekleniyor.

21 Mart 2008'de Walter Wagner tarafından Hawaii federal bölge mahkemesinde (ABD) bir dava açıldı. Walter L. Wagner) ve Luis Sancho (eng. Luis Sancho CERN'i dünyanın sonunu getirmeye çalışmakla suçlayarak, çarpıştırıcının güvenliği garanti altına alınana kadar fırlatılmasının yasaklanmasını talep ediyorlar.

Doğal hızlar ve enerjilerle karşılaştırma

Hızlandırıcı, hadronlar ve atom çekirdeği gibi parçacıkları çarpıştırmak için tasarlanmıştır. Bununla birlikte, hızı ve enerjisi çarpıştırıcıdakinden çok daha yüksek olan doğal parçacık kaynakları da vardır (bkz: Zevatron). Bu tür doğal parçacıklar kozmik ışınlarda tespit edilir. Dünya gezegeninin yüzeyi bu ışınlardan kısmen korunuyor ancak kozmik ışın parçacıkları atmosferden geçerken atomlarla ve hava molekülleriyle çarpışıyor. Bu doğal çarpışmalar sonucunda Dünya atmosferinde kararlı ve kararsız birçok parçacık oluşur. Sonuç olarak gezegende milyonlarca yıldır doğal bir arka plan radyasyonu var. Aynı şey (temel parçacıkların ve atomların çarpışması) LHC'de de gerçekleşecek, ancak daha düşük hızlarda, enerjilerde ve çok daha küçük miktarlarda.

Mikroskobik kara delikler

Eğer temel parçacıkların çarpışması sırasında kara delikler oluşabiliyorsa, bunlar da kuantum mekaniğinin en temel ilkelerinden biri olan CPT değişmezliği ilkesine uygun olarak temel parçacıklara bozunacaktır.

Dahası, eğer kararlı kara mikro deliklerin varlığına ilişkin hipotez doğruysa, o zaman bunlar, Dünya'nın kozmik temel parçacıklar tarafından bombardımanının bir sonucu olarak büyük miktarlarda oluşacaktır. Ancak uzaydan gelen yüksek enerjili temel parçacıkların çoğunun elektrik yükü vardır, dolayısıyla bazı kara delikler de elektrik yüklü olabilir. Bu yüklü kara delikler Dünya'nın manyetik alanı tarafından yakalanırdı ve eğer gerçekten tehlikeli olsalardı, Dünya'yı uzun zaman önce yok ederlerdi. Kara delikleri elektriksel olarak nötr hale getiren Schwimmer mekanizması Hawking etkisine çok benzer ve Hawking etkisi işe yaramazsa çalışamaz.

Ek olarak, yüklü veya elektriksel olarak nötr olan herhangi bir kara delik, beyaz cüceler tarafından yakalanacak ve nötron yıldızları(Dünya gibi kozmik radyasyonun bombardımanına uğrayan) ve onları yok etti. Sonuç olarak beyaz cücelerin ve nötron yıldızlarının yaşamları gerçekte gözlemlenenden çok daha kısa olacaktır. Ayrıca yok edilebilir beyaz cüceler ve nötron yıldızları gerçekte gözlemlenmeyen ek radyasyon yayacaktır.

Son olarak, mikroskobik kara deliklerin ortaya çıkışını öngören ek uzaysal boyutlara sahip teoriler, yalnızca ek boyutların sayısının en az üç olması durumunda deneysel verilerle çelişmez. Ancak bu kadar çok ekstra boyut varken, kara deliğin Dünya'ya ciddi bir zarar vermesi için milyarlarca yılın geçmesi gerekiyor.

Strapelki

Moskova Devlet Üniversitesi Nükleer Fizik Araştırma Enstitüsü'nden Fizik ve Matematik Bilimleri Doktoru Eduard Boos ise LHC'de makroskobik kara deliklerin ve dolayısıyla "solucan deliklerinin" ve zaman yolculuğunun ortaya çıktığını reddediyor.

Notlar

1. LHC için nihai rehber (İngilizce) S.30.
2. LHC: Temel Gerçekler. "Büyük bilimin unsurları." Erişim tarihi: 15 Eylül 2008.
3. Tevatron Elektrozayıf Çalışma Grubu, Üst Alt Grup
4. LHC senkronizasyon testi başarılı
5. Enjeksiyon sisteminin ikinci testi kesintilerle geçti ancak amacına ulaştı. “Büyük Bilimin Unsurları” (24 Ağustos 2008). Erişim tarihi: 6 Eylül 2008.
6. LHC dönüm noktası günü hızlı başlıyor
7. LHC'deki ilk ışın, bilimi hızlandırıyor.
8. LHC ekibi için görev tamamlandı. fizikworld.com.tr Erişim tarihi: 12 Eylül 2008.
9. LHC'de istikrarlı bir şekilde dolaşan bir ışın başlatılır. “Büyük Bilimin Unsurları” (12 Eylül 2008). Erişim tarihi: 12 Eylül 2008.
10. Büyük Hadron Çarpıştırıcısındaki bir kaza, deneyleri süresiz olarak geciktirir. “Büyük Bilimin Unsurları” (19 Eylül 2008). Erişim tarihi: 21 Eylül 2008.
11. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı CERN baharına kadar çalışmaya devam etmeyecek. RIA Novosti (23 Eylül 2008). Erişim tarihi: 25 Eylül 2008.
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. Hasarlı mıknatısların onarılması, önceden düşünülenden daha kapsamlı olacaktır. “Büyük bilimin unsurları” (09 Kasım 2008). Erişim tarihi: 12 Kasım 2008.
16. 2009 yılı takvimi. “Büyük Bilimin Unsurları” (18 Ocak 2009). Erişim tarihi: 18 Ocak 2009.
17. CERN'in basın açıklaması
18. Büyük Hadron Çarpıştırıcısının 2009-2010 çalışma planı onaylandı. “Büyük Bilimin Unsurları” (6 Şubat 2009). Erişim tarihi: 5 Nisan 2009.
19. LHC deneyleri.
20. "Pandora'nın Kutusu" açılır. Vesti.ru (9 Eylül 2008). Erişim tarihi: 12 Eylül 2008.
21. Parçacık Çarpıştırıcı Deneylerinde Tehlike Potansiyeli
22. Dimopoulos S., Landsberg G. Büyük Hadron Çarpıştırıcısındaki Kara Delikler (İngilizce) Phys. Rev. Lett. 87 (2001)
23. Blaizot J.-P. ve ark. LHC'deki Ağır İyon Çarpışmaları Sırasında Potansiyel Olarak Tehlikeli Olayların İncelenmesi.
24. LHC Çarpışmalarının Güvenliğinin İncelenmesi LHC Güvenlik Değerlendirme Grubu
25. Hızlandırıcıların Risklerinin Eleştirel Bir İncelemesi. Proza.ru (23 Mayıs 2008). Erişim tarihi: 17 Eylül 2008.
26. LHC'de felaket olasılığı nedir?
27. kıyamet günü
28. Bir Yargıçtan Dünyayı Kurtarmasını İstemek ve Belki Çok Daha Fazlası
29. LHC'nin neden güvenli olacağını açıklamak
30. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-es.pdf (İspanyolca)
31. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-de.pdf (Almanca)
32. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-fr.pdf (Fransızca)
33. H. Heiselberg. Kuark damlacıklarında tarama // Fiziksel İnceleme D. - 1993. - T. 48. - No. 3. - S. 1418-1423. DOI:10.1103/PhysRevD.48.1418
34. M. Alford, K. Rajagopal, S. Reddy, A. Steiner. Garip yıldız kabuklarının ve garipciklerin kararlılığı // Amerikan Fizik Derneği. Fiziksel İnceleme D. - 2006. - T. 73, 114016.

Avrupa'da deney yapıldığı haberi kamuoyunda huzuru sarsarak tartışılan konuların başında yer aldı. Hadron Çarpıştırıcısı Her yerde ortaya çıktı - televizyonda, basında ve internette. LJ kullanıcıları, yüzlerce duyarlı insanın bilimin yeni buluşu hakkındaki görüşlerini aktif olarak ifade ettiği ayrı topluluklar oluşturursa ne söyleyebiliriz? "Delo" size bilmeden edemeyeceğiniz 10 gerçek sunuyor hadron çarpıştırıcısı.

Gizemli bir bilimsel ifade, kelimelerin her birinin anlamını anladığımız anda ortadan kalkar. Hadron– temel parçacıklardan oluşan bir sınıfın adı. Çarpıştırıcı- Yüksek enerjiyi maddenin temel parçacıklarına aktarmanın ve onları en yüksek hıza hızlandırarak birbirleriyle çarpışmalarını yeniden üretmenin mümkün olduğu özel bir hızlandırıcı.

2. Neden herkes onun hakkında konuşuyor?

Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi CERN'deki bilim adamlarına göre deney, milyarlarca yıl önce Evrenin oluşumuyla sonuçlanan patlamanın minyatür olarak yeniden üretilmesini mümkün kılacak. Ancak kamuoyunun en çok endişe duyduğu şey, deneyin başarısız olması halinde mini patlamanın gezegen üzerindeki sonuçlarının ne olacağıdır. Bazı bilim adamlarına göre ultra göreceli hızlarda uçan temel parçacıkların zıt yönlerde çarpışması sonucunda mikroskobik kara delikler oluşacak ve diğer tehlikeli parçacıklar dışarı fırlayacak. Kara deliklerin buharlaşmasına yol açan özel radyasyona güvenmenin özel bir anlamı yok; işe yaradığına dair deneysel bir kanıt yok. Şüpheci bilim adamlarının aktif olarak körüklediği bu tür bilimsel yeniliklere güvensizliğin ortaya çıkmasının nedeni budur.

3. Bu şey nasıl çalışıyor?

Temel parçacıklar zıt yönlerde farklı yörüngelere hızlandırılır ve ardından tek bir yörüngeye yerleştirilirler. Karmaşık cihazın değeri, bu sayede bilim adamlarının, 150 megapiksel çözünürlüklü, başına 600 milyon kare çekebilen dijital kameralar şeklinde özel dedektörler tarafından kaydedilen temel parçacıkların çarpışma ürünlerini inceleme fırsatına sahip olmalarıdır. ikinci.

4. Çarpıştırıcı yaratma fikri ne zaman ortaya çıktı?

Bir makine yapma fikri 1984'te doğdu, ancak tünelin inşaatı ancak 2001'de başladı. Hızlandırıcı, önceki hızlandırıcı olan Büyük Elektron-Pozitron Çarpıştırıcısının bulunduğu tünelde bulunuyor. 26,7 kilometrelik halka, Fransa ve İsviçre'de yerin yaklaşık yüz metre derinliğinde döşeniyor. 10 Eylül'de ilk proton ışını hızlandırıcıdan fırlatıldı. İkinci ışın önümüzdeki birkaç gün içinde fırlatılacak.

5. İnşaatın maliyeti ne kadardı?

Projenin geliştirilmesine Ruslar da dahil olmak üzere dünyanın her yerinden yüzlerce bilim insanı katıldı. Maliyetinin 10 milyar dolar olduğu tahmin ediliyor ve ABD bunun 531 milyonunu hadron çarpıştırıcısının inşasına yatırdı.

6. Ukrayna hızlandırıcının yaratılmasına ne gibi katkılarda bulundu?

Ukrayna Teorik Fizik Enstitüsü'nden bilim adamları hadron çarpıştırıcısının yapımında doğrudan rol aldılar. Özellikle araştırma için bir dahili izleme sistemi (ITS) geliştirdiler. O "Alice"in kalbidir - bölüm çarpıştırıcı Minyatür bir "büyük patlamanın" meydana gelmesi gereken yer. Açıkçası, bu arabanın en az önemli kısmı değil. Ukrayna'nın projeye katılım hakkı için yıllık 200 bin Grivnası ödemesi gerekiyor. Bu, diğer ülkelerden projeye yapılan katkılardan 500-1000 kat daha azdır.

7. Dünyanın sonunu ne zaman beklemeliyiz?

Temel parçacık ışınlarının çarpışmasına ilişkin ilk deneyin 21 Ekim'de yapılması planlanıyor. Bu zamana kadar bilim insanları parçacıkları ışık hızına yakın hızlara çıkarmayı planlıyor. Einstein'ın genel görelilik teorisine göre kara delikler bizi tehdit etmiyor. Ancak ek uzaysal boyutları olan teoriler doğru çıkarsa, Dünya gezegenindeki tüm sorunlarımızı çözmek için fazla zamanımız kalmayacak.

8. Kara delikler neden korkutucudur?

Kara delik-uzay-zamanda yerçekimsel çekimi o kadar güçlü ki, ışık hızında hareket eden nesnelerin bile oradan ayrılamayacağı bir bölge. Kara deliklerin varlığı Einstein denklemlerinin çözümleri ile doğrulanmaktadır. Birçoğunun Avrupa'da oluşan ve büyüyen kara deliğin tüm gezegeni nasıl yutacağını zaten hayal etmesine rağmen, alarmı çalmaya gerek yok. Kara delikler Bazı teorilere göre çalışırken ortaya çıkabilecek olan çarpıştırıcı Aynı teorilere göre, o kadar kısa bir süre var olacak ki, maddeyi emme sürecine başlamak için zamanları olmayacak. Bazı bilim adamlarına göre çarpıştırıcının duvarlarına ulaşmaya bile zamanları olmayacak.

9. Araştırma nasıl faydalı olabilir?

Bu çalışmaların, insanlığın temel parçacıkların bileşimini bilmesini sağlayacak bir başka inanılmaz bilim başarısı olmasının yanı sıra, insanlığın bu kadar riske attığı kazancın tamamı bu değildir. Belki yakın gelecekte siz ve ben dinozorları kendi gözlerimizle görebileceğiz ve Napolyon'la en etkili askeri stratejileri tartışabileceğiz. Rus bilim insanları, deney sonucunda insanlığın bir zaman makinesi yaratabileceğine inanıyor.

10. Hadron Çarpıştırıcısı konusunda nasıl bilimsel bilgi sahibi olunur?

Ve son olarak, önceden bir cevapla donanmış biri size hadron çarpıştırıcısının ne olduğunu sorarsa, size herkesi hoş bir şekilde şaşırtabilecek değerli bir cevap sunuyoruz. O halde emniyet kemerlerinizi bağlayın! Hadron Çarpıştırıcısı, çarpışan ışınlardaki protonları ve ağır iyonları hızlandırmak için tasarlanmış yüklü bir parçacık hızlandırıcıdır. Avrupa Nükleer Araştırma Konseyi'nin araştırma merkezinde inşa edilen tünel, 100 metre derinliğe döşenen 27 kilometrelik bir tünel. Protonlar elektriksel olarak yüklü olduğundan, ultrarelativistik bir proton, protonun yakınında uçan neredeyse gerçek fotonlardan oluşan bir bulut üretir. Bu foton akışı, çekirdeğin büyük elektrik yükü nedeniyle nükleer çarpışma modunda daha da güçlü hale gelir. Yaklaşan bir protonla çarpışarak tipik foton-hadron çarpışmaları oluşturabilirler ya da birbirleriyle çarpışabilirler. Bilim insanları, deney sonucunda uzay-zamanın tipolojik bir özelliği olan uzay-zaman “tünellerinin” uzayda oluşmasından korkuyor. Deney sonucunda süpersimetrinin varlığı da kanıtlanabilecek ve bu da süpersicim teorisinin doğruluğunun dolaylı bir doğrulaması olacak.

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı nerede bulunuyor?

2008 yılında CERN (Avrupa Nükleer Araştırma Konseyi), Büyük Hadron Çarpıştırıcısı adı verilen süper güçlü bir parçacık hızlandırıcının yapımını tamamladı. İngilizce: LHC – Büyük Hadron Çarpıştırıcısı. CERN, 1955 yılında kurulan uluslararası hükümetlerarası bilimsel bir organizasyondur. Aslında yüksek enerji, parçacık fiziği ve bilimi alanlarında dünyanın önde gelen laboratuvarıdır. güneş enerjisi. Yaklaşık 20 ülke örgüte üyedir.

Büyük Hadron Çarpıştırıcısına neden ihtiyaç duyuldu?

Cenevre civarında, 27 kilometrelik (26.659 m) dairesel bir beton tünelde protonları hızlandırmak için süper iletken mıknatıslardan oluşan bir halka oluşturuldu. Hızlandırıcının, maddenin mikro yapısının gizemlerine nüfuz etmeye yardımcı olmasının yanı sıra, maddenin derinliklerinde yeni enerji kaynakları sorusuna cevap arayışında ilerlemeyi de mümkün kılması bekleniyor.

Bu amaçla, hızlandırıcının inşasıyla eş zamanlı olarak (maliyeti 2 milyar doların üzerinde) dört parçacık dedektörü oluşturuldu. Bunlardan ikisi büyük evrenseldir (CMS ve ATLAS) ve ikisi daha uzmanlaşmıştır. Dedektörlerin toplam maliyeti de 2 milyar dolara yaklaşıyor. Büyük CMS ve ATLAS projelerinin her birine Rusya ve Belarus'un da aralarında bulunduğu 50 ülkeden 150'den fazla enstitü katıldı.

Bulunması zor Higgs bozonunun avı

Hadron çarpıştırıcısı hızlandırıcı nasıl çalışır? Çarpıştırıcı, çarpışan ışınlar üzerinde çalışan en büyük proton hızlandırıcıdır. Hızlanma sonucunda ışınların her biri laboratuvar sisteminde 7 teraelektron volt (TeV), yani 7x1012 elektron volt enerjiye sahip olacaktır. Protonlar çarpıştığında, dedektörler tarafından kaydedilecek birçok yeni parçacık oluşur. İkincil parçacıkları analiz ettikten sonra elde edilecek veriler, mikro dünya fiziği ve astrofizikle ilgilenen bilim adamlarını ilgilendiren temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olacak. Ana konular arasında Higgs bozonunun deneysel tespiti yer alıyor.

Artık ünlü olan Higgs bozonu, temel parçacıkların standart, klasik modeli olarak adlandırılan modelin ana bileşenlerinden biri olan varsayımsal bir parçacıktır. Adını 1964 yılında varlığını tahmin eden İngiliz teorisyen Peter Higgs'ten almıştır. Higgs alanının kuantumu olan Higgs bozonlarının fizikteki temel sorularla ilgili olduğuna inanılıyor. Özellikle temel parçacıkların kütlelerinin kökeni kavramına.

2-4 Temmuz 2012'de çarpıştırıcıda yapılan bir dizi deney, Higgs bozonuyla ilişkilendirilebilecek belirli bir parçacığı ortaya çıkardı. Ayrıca veriler hem ATLAS sistemi hem de CMS sistemi tarafından ölçüldüğünde doğrulandı. Kötü şöhretli Higgs bozonunun gerçekten keşfedilip keşfedilmediği ya da onun başka bir parçacık olup olmadığı konusunda hâlâ tartışmalar sürüyor. Gerçek şu ki, keşfedilen bozon şimdiye kadar tespit edilen en ağır bozondur. Temel soruyu çözmek için dünyanın önde gelen fizikçileri davet edildi: Gerald Guralnick, Carl Hagen, Francois Englert ve 1964'te onuruna adlandırılan bir bozonun varlığını teorik olarak kanıtlayan Peter Higgs'in kendisi. Veri dizisini analiz ettikten sonra, çalışmaya katılanlar Higgs bozonunun gerçekten keşfedildiğine inanma eğilimindeler.

Pek çok fizikçi, Higgs bozonu üzerindeki çalışmanın, "Yeni Fizik" olarak adlandırılan kavramdan söz etmeye yol açacak "anomalileri" ortaya çıkaracağını umuyordu. Bununla birlikte, 2014'ün sonuna gelindiğinde, LHC'de yapılan deneyler sonucunda önceki üç yılda biriken veri setinin neredeyse tamamı işlenmişti ve (münferit vakalar hariç) hiçbir ilgi çekici sapma tespit edilmedi. Aslında araştırmacılara göre kötü şöhretli Higgs bozonunun iki fotonlu bozunmasının "fazla standart" olduğu ortaya çıktı. Ancak 2015 baharında yapılması planlanan deneyler yeni keşiflerle bilim dünyasını şaşırtabilir.

Sadece bir bozon değil

Higgs bozonunun araştırılması dev bir projenin tek başına amacı değildir. Bilim adamlarının, doğanın birleşik etkileşimini yargılamayı mümkün kılan yeni parçacık türlerini araştırması da önemlidir. erken aşama Evrenin varlığı. Bilim insanları artık doğanın dört temel etkileşimini birbirinden ayırıyor: güçlü, elektromanyetik, zayıf ve yerçekimsel. Teori şunu öne sürüyor başlangıç ​​aşaması Evrenin tek bir etkileşimi olmuş olabilir. Yeni parçacıklar keşfedilirse bu sürüm doğrulanacak.

Fizikçiler aynı zamanda parçacık kütlesinin gizemli kökeni konusunda da kaygılılar. Parçacıkların neden kütlesi var? Ve neden bu kadar kitleleri var da diğerleri yok? Bu arada, burada her zaman formülü kastediyoruz e=mc². Herhangi bir maddi nesnenin enerjisi vardır. Sorun bunun nasıl serbest bırakılacağıdır. Bir maddeden maksimum verimlilikle salınmasını sağlayacak teknolojiler nasıl yaratılır? Günümüzün temel enerji sorunu budur.

Başka bir deyişle Büyük Hadron Çarpıştırıcısı projesi, bilim adamlarının temel sorulara yanıt bulmasına ve mikrokozmos ve dolayısıyla Evrenin kökeni ve gelişimi hakkındaki bilgileri genişletmesine yardımcı olacak.

Belaruslu ve Rus bilim adamlarının ve mühendislerinin LHC'nin yaratılmasına katkısı

İnşaat aşamasında, CERN'den Avrupalı ​​ortaklar, projenin en başından itibaren LHC için dedektörlerin oluşturulmasında yer almak üzere bu alanda ciddi deneyime sahip bir grup Belaruslu bilim adamına başvurdu. Buna karşılık Belaruslu bilim adamları, bilim şehri Dubna'daki Ortak Nükleer Araştırma Enstitüsü'nden meslektaşlarını ve diğerlerini işbirliği yapmaya davet etti. Rus kurumları. Uzmanlar tek bir ekip olarak CMS dedektörü - “Kompakt Muon Solenoid” üzerinde çalışmaya başladı. Her biri belirli görevleri yerine getirmek üzere tasarlanmış birçok karmaşık alt sistemden oluşur ve bunlar birlikte LHC'deki proton çarpışmaları sırasında üretilen tüm parçacıkların enerjilerinin ve ayrılma açılarının tanımlanmasını ve doğru ölçümünü sağlar.

ATLAS dedektörünün oluşturulmasına Belaruslu-Rus uzmanlar da katıldı. Bu, parçacık yörüngelerini yüksek doğrulukla ölçebilen 20 m yüksekliğinde bir kurulumdur: 0,01 mm'ye kadar. Dedektörün içindeki hassas sensörler yaklaşık 10 milyar transistör içerir. ATLAS deneyinin öncelikli hedefi Higgs bozonunu tespit etmek ve özelliklerini incelemektir.

Abartmadan, bilim adamlarımız CMS ve ATLAS dedektörlerinin oluşturulmasına önemli katkılarda bulundular. Bazı önemli bileşenler kendi adını taşıyan Minsk Makine İmalat Fabrikasında üretildi. Ekim Devrimi(MZOR). Özellikle CMS deneyi için uç uç hadron kalorimetreleri. Ayrıca tesis, ATLAS dedektörünün manyetik sisteminin oldukça karmaşık elemanlarını üretti. Bunlar, özel metal işleme teknolojileri ve ultra hassas işleme gerektiren büyük boyutlu ürünlerdir. CERN teknisyenlerine göre siparişler mükemmel bir şekilde tamamlandı.

“Bireylerin tarihe katkısı” da küçümsenemez. Örneğin, Teknik Bilimler Mühendisi Adayı Roman Stefanovich, CMS projesinde ultra hassas mekaniklerden sorumludur. Hatta şaka yollu bir şekilde, o olmasaydı CMS'nin inşa edilmeyeceğini söylüyorlar. Ancak ciddi olarak şunu kesinlikle söyleyebiliriz: O olmasaydı, gerekli kalitede montaj ve devreye alma son tarihleri ​​karşılanamazdı. Oldukça zorlu bir rekabeti geçen bir diğer elektronik mühendisimiz Vladimir Chekhovsky, bugün CMS dedektörünün ve onun müon odalarının elektronik aksamındaki hataları ayıklıyor.

Bilim adamlarımız hem dedektörlerin piyasaya sürülmesinde hem de laboratuvar kısmında bunların çalıştırılması, bakımı ve güncellenmesi aşamalarında yer alıyor. Dubna'dan bilim adamları ve Belaruslu meslektaşları, uluslararası fizik topluluğu CERN'de tam olarak yerlerini alıyorlar. yeni bilgi Maddenin derin özellikleri ve yapısı hakkında.

Video

Kanaldan inceleme Basit Bilim hızlandırıcının çalışma prensibini açıkça gösteren:

Uanaal Galileo'dan inceleme:

Uanaal Galileo'dan inceleme:

Hadron Çarpıştırıcısı lansmanı 2015: