Katta adron kollayderi qayerda joylashgan?
2008 yilda CERN (Yevropa yadroviy tadqiqotlar kengashi) Katta adron kollayderi deb nomlangan o'ta kuchli zarracha tezlatgichini qurishni yakunladi. Ingliz tilida: LHC – Katta adron kollayderi. CERN 1955 yilda tashkil etilgan xalqaro hukumatlararo ilmiy tashkilotdir. Darhaqiqat, bu yuqori energiya, zarralar fizikasi va boshqa sohalarda dunyodagi birinchi laboratoriya quyosh energiyasi. Tashkilotga 20 ga yaqin davlat aʼzo.
Katta adron kollayderi nima uchun kerak?
Jeneva yaqinidagi 27 kilometrlik (26 659 m) dumaloq beton tunnelda protonlarni tezlashtirish uchun o‘ta o‘tkazuvchan magnitlar halqasi yaratildi. Kutilishicha, tezlatgich nafaqat materiya mikrotuzilmasi sirlariga kirib borishga yordam beradi, balki materiya chuqurligidagi yangi energiya manbalari haqidagi savolga javob izlashda oldinga siljish imkonini beradi.
Shu maqsadda tezlatkichning o'zi (narxi 2 milliard dollardan ortiq) qurilishi bilan bir vaqtda to'rtta zarracha detektori yaratildi. Ulardan ikkitasi katta universal (CMS va ATLAS) va ikkitasi ko'proq ixtisoslashgan. Detektorlarning umumiy qiymati ham 2 milliard dollarga yaqinlashmoqda. Har bir yirik CMS va ATLAS loyihalarida 50 ta davlatdan 150 dan ortiq institutlar, jumladan, Rossiya va Belarusiya ham ishtirok etdi.
Tutib bo'lmaydigan Xiggs bozoniga ov
Hadron kollayderi tezlatgichi qanday ishlaydi? Kollayder to'qnashuv nurlarida ishlaydigan eng katta proton tezlatgichidir. Tezlanish natijasida nurlarning har biri laboratoriya tizimida 7 teraelektron volt (TeV), ya'ni 7x1012 elektron volt energiyaga ega bo'ladi. Protonlar to'qnashganda, ko'plab yangi zarralar hosil bo'ladi, ular detektorlar tomonidan qayd etiladi. Ikkilamchi zarrachalarni tahlil qilgandan so'ng, olingan ma'lumotlar mikrodunyo fizikasi va astrofizikasi bilan shug'ullanadigan olimlarni qiziqtiradigan fundamental savollarga javob berishga yordam beradi. Asosiy masalalar qatorida Xiggs bozonini eksperimental aniqlash kiradi.
Hozirda "mashhur" Xiggs bozoni standart, klassik model deb ataladigan asosiy tarkibiy qismlardan biri bo'lgan faraziy zarrachadir. elementar zarralar. 1964 yilda uning mavjudligini bashorat qilgan ingliz nazariyotchisi Piter Xiggs nomi bilan atalgan. Xiggs bozonlari, Xiggs maydonining kvantlari bo'lib, fizikaning asosiy savollariga mos keladi. Xususan, elementar zarrachalar massalarining kelib chiqishi haqidagi tushunchaga.
2012 yil 2-4 iyulda bir qator kollayder tajribalari Xiggs bozoni bilan bog'lanishi mumkin bo'lgan ma'lum bir zarrachani aniqladi. Bundan tashqari, ma'lumotlar ATLAS tizimi va CMS tizimi tomonidan o'lchanganida tasdiqlangan. Mashhur Xiggs bozoni haqiqatan ham topilganmi yoki u boshqa zarrachami, degan bahs hali ham davom etmoqda. Gap shundaki, topilgan bozon hozirgacha aniqlangan eng og'ir bozondir. Asosiy savolni hal qilish uchun dunyoning etakchi fiziklari taklif qilindi: Jerald Guralnik, Karl Xeygen, Fransua Englert va Piter Xiggsning o'zi, ular 1964 yilda uning sharafiga nomlangan bozonning mavjudligini nazariy asoslab bergan. Ma'lumotlar majmuasini tahlil qilgandan so'ng, tadqiqot ishtirokchilari Xiggs bozoni haqiqatan ham topilganiga ishonishadi.
Ko'pgina fiziklar Xiggs bozonini o'rganish "yangi fizika" deb ataladigan narsa haqida gapirishga olib keladigan "anomaliyalarni" ochib beradi deb umid qilishgan. Biroq, 2014 yil oxiriga kelib, LHCda o'tkazilgan tajribalar natijasida oldingi uch yil davomida to'plangan deyarli barcha ma'lumotlar to'plami qayta ishlandi va hech qanday qiziqarli og'ishlar (alohida holatlar bundan mustasno) aniqlanmadi. Aslida, taniqli Xiggs bozonining ikki fotonli parchalanishi tadqiqotchilarning fikriga ko'ra, "juda standart" bo'lib chiqdi. Biroq, 2015 yilning bahorida rejalashtirilgan tajribalar ajablantirishi mumkin ilmiy dunyo yangi kashfiyotlar.
Faqat bozon emas
Xiggs bozonini izlash ulkan loyihaning maqsadi emas. Olimlar uchun tabiatning yagona o'zaro ta'sirini baholashga imkon beradigan zarrachalarning yangi turlarini izlash ham muhimdir. erta bosqich koinotning mavjudligi. Endi olimlar tabiatning to'rtta asosiy o'zaro ta'sirini ajratib ko'rsatishadi: kuchli, elektromagnit, kuchsiz va tortishish. Nazariya shuni ko'rsatadiki, koinotning dastlabki bosqichlarida yagona o'zaro ta'sir bo'lgan bo'lishi mumkin. Agar yangi zarrachalar topilsa, bu versiya tasdiqlanadi.
Fiziklarni zarracha massasining sirli kelib chiqishi ham xavotirga solmoqda. Nima uchun zarrachalar umuman massaga ega? Va nima uchun ularda bunday massa bor, boshqalari emas? Aytgancha, bu erda biz doimo formulani nazarda tutamiz E=mc². Har qanday moddiy ob'ekt energiyaga ega. Savol - uni qanday chiqarish kerak. Uni maksimal samaradorlik bilan moddadan chiqarishga imkon beradigan texnologiyalarni qanday yaratish mumkin? Bu bugungi kunda asosiy energiya muammosi.
Boshqacha qilib aytganda, “Katta adron kollayderi” loyihasi olimlarga fundamental savollarga javob topishga va mikrokosmos va shu tariqa koinotning kelib chiqishi va rivojlanishi haqidagi bilimlarni kengaytirishga yordam beradi.
Belarus va Rossiya olimlari va muhandislarining LHC ni yaratishga qo'shgan hissasi
Qurilish bosqichida CERNning evropalik hamkorlari loyihaning boshidanoq LHC uchun detektorlarni yaratishda ishtirok etish uchun ushbu sohada jiddiy tajribaga ega bo'lgan bir guruh belarus olimlariga murojaat qilishdi. O‘z navbatida, belarus olimlari Dubna ilm-fan shahridagi Qo‘shma yadroviy tadqiqotlar instituti va Rossiyaning boshqa institutlaridagi hamkasblarini hamkorlikka taklif qilishdi. Mutaxassislar yagona jamoa sifatida CMS detektori - "Compact Muon Solenoid" ustida ishlashni boshladilar. U ko'plab murakkab quyi tizimlardan iborat bo'lib, ularning har biri muayyan vazifalarni bajarish uchun mo'ljallangan va ular birgalikda LHCda proton to'qnashuvi paytida hosil bo'lgan barcha zarrachalarning energiyalari va chiqish burchaklarini aniqlash va aniq o'lchashni ta'minlaydi.
ATLAS detektorini yaratishda Belarus-Rossiya mutaxassislari ham ishtirok etishdi. Bu 20 m balandlikdagi o'rnatish zarrachalar traektoriyalarini yuqori aniqlik bilan o'lchashga qodir: 0,01 mm gacha. Detektor ichidagi sezgir sensorlar 10 milliardga yaqin tranzistorni o'z ichiga oladi. ATLAS tajribasining ustuvor maqsadi Xiggs bozonini aniqlash va uning xususiyatlarini o'rganishdir.
Mubolag‘asiz, olimlarimiz CMS va ATLAS detektorlarini yaratishga katta hissa qo‘shdilar. Ba'zi muhim komponentlar nomidagi Minsk mashinasozlik zavodida ishlab chiqarilgan. Oktyabr inqilobi(MZOR). Xususan, CMS tajribasi uchun oxirgi yuzli hadron kalorimetrlari. Bundan tashqari, zavod ATLAS detektorining magnit tizimining juda murakkab elementlarini ishlab chiqardi. Bu metallni qayta ishlashning maxsus texnologiyalari va o'ta aniq ishlov berishni talab qiladigan yirik o'lchamli mahsulotlar. CERN texnik xodimlariga ko'ra, buyurtmalar ajoyib tarzda bajarilgan.
"Tarixga shaxslarning hissasi"ni ham e'tibordan chetda qoldirib bo'lmaydi. Masalan, muhandis texnika fanlari nomzodi Roman Stefanovich CMS loyihasida o'ta aniq mexanika uchun javobgardir. Ular hatto hazil bilan usiz CMS qurilmasdi, deyishadi. Ammo jiddiy tarzda, biz aniq aytishimiz mumkin: busiz, kerakli sifat bilan yig'ish va ishga tushirish muddatlari bajarilmaydi. Bizning boshqa elektronik muhandisimiz Vladimir Chexovskiy juda qiyin tanlovdan o'tib, bugungi kunda CMS detektori va uning muon kameralarining elektronikasini tuzatmoqda.
Olimlarimiz detektorlarni ishga tushirishda ham, laboratoriya qismida ham, ularni ishlatish, texnik xizmat ko‘rsatish va yangilashda ishtirok etmoqda. Dubnalik olimlar va ularning belaruslik hamkasblari CERN xalqaro fizika hamjamiyatida o'z o'rinlarini to'liq egallaydilar. yangi ma'lumotlar materiyaning chuqur xossalari va tuzilishi haqida.
Video
Tezlatgichning ishlash printsipini aniq ko'rsatadigan Simple Science kanalidan sharh:
Uanaal Galileodan sharh:
Uanaal Galileodan sharh:
Hadron Collider ishga tushirilishi 2015:
TANK, birinchi navbatda, katta dahshatli voqea. Ammo bu haqiqatan ham shunchalik xavflimi va biz bundan qo'rqishimiz kerakmi? Ha va yo'q! Birinchidan, fiziklar va astrofiziklar o'rganmoqchi bo'lgan hamma narsa va undan ham ko'proq narsa allaqachon ma'lum (pastga qarang). Va haqiqiy tahdid nima bo'lsa, ularning taxminlari maydonidan butunlay boshqa tahdid bo'lib chiqadi. Nega men bu haqda shunchalik ishonchli gapiryapman, lekin men koinot efirining xususiyatlari haqida 60 ta ilmiy kashfiyotlar qilganim uchun va shuning uchun efir haqida hamma narsa ma'lum, lekin hozirgacha men yolg'izman. Birinchidan, ilm-fan qora tuynuklar haqida tubdan noto'g'ri. "Qora tuynuklar" barcha galaktikalarning yadrosidir. Ular juda katta va hech qanday tarzda sun'iy ravishda miniatyurada yaratib bo'lmaydi. Va shuning uchunmi? Har qanday galaktika gigant tabiiy osilator bo'lib, u o'nlab milliard yillar davrlari bilan tsiklik ravishda kengayib, qisqaradi. Qisqartirish oxirida ko'pchilik galaktikalar sferik (yadro) bo'ladi. Butun olam, shu jumladan barcha galaktikalar asosan efirdan iborat. Eter ideal ajralmas siqilgan suyuqlik bo'lib, juda katta bosimga siqiladi, juda katta zichlikka ega va eng muhimi, uning yopishqoqligi nolga teng. Yadro "qora tuynuk" dir, lekin u haqidagi umume'tirof etilgan g'oyadan farqli o'laroq, unda hech qanday shaklda hech qanday materiya mavjud emas va bo'lishi ham mumkin emas - faqat efir. Galaktikaning qisqarishi darhol uning kengayishi bilan birga keladi. Xususan, sharsimon shakldan qo'shimcha disk shaklidagi shakl shakllana boshlaydi. Undagi efirning kengayishi natijasida uning ichidagi statik bosimi pasayadi. Millionlab yillar o'tgach, birinchi tanqidiy bosim paydo bo'ladi, bunda efirdan shudring tomchilari kabi turli xil subelementar zarrachalar, shu jumladan fotonlar, qattiq nurlanish - rentgen nurlari, "Xudo zarralari" va boshqalar paydo bo'ladi. Galaktika ko'rinadigan va yorqin bo'ladi. Agar u biz tomon burilsa, u holda o'q atrofida markazda joylashgan qora nuqta yoki qora nuqta - materiya hosil bo'lmagan efir. Katta diametrlarda hosil bo'ladi. Materiya hosil bo'lgan zona yoki ko'rinadigan kamar mavjud. Bundan tashqari, disk shaklidagi qism kengayganligi sababli, masala yanada murakkablashadi. Subelementar zarralar har tomondan efir tomonidan siqilgan holda topiladi. Zarrachalar orasidagi efirning o'zi ularni o'rab turgan efirdagidan kamroq statik bosimga ega aylanish paraboloidlarini hosil qiladi. Eng kichik ko'ndalang kesim paraboloidlarni ushbu zarrachalarning massa markazlari orasidagi masofaning o'rtasida va zarrachalarning qarama-qarshi tomondan kompensatsiyalanmagan bosimdan siqish kuchlarini aniqlang. Siqilish kuchlari ta'sirida zarralar harakatlana boshlaydi. Zarrachalar juda ko'p, shuning uchun bosim kuchlaridan kelib chiqadigan kuchlar uzoq vaqt davomida nolga teng bo'lib chiqadi. Yuz millionlab yillar davomida bu muvozanat asta-sekin buziladi. Ulardan ba'zilari bir-biriga yopishib, harakatlarini sekinlashtiradi, boshqalari o'tishga vaqtlari yo'q va siqish kuchlari ta'sirida bir-biriga yopishgan kattaroq zarralar atrofida aylana boshlaydi va atomlarni hosil qiladi. Keyin, milliard yillar o'tgach, molekulalar xuddi shu tarzda hosil bo'ladi. Materiya asta-sekin murakkablashadi: gaz yulduzlari, keyin sayyoralar bilan yulduzlar hosil bo'ladi. Sayyoralarda bir xil siqish kuchlari ta'sirida materiya yanada murakkablashadi. Shakllangan: gazsimon, suyuq va qattiq moddalar. Keyin, ularning ba'zilarida, o'simlik va fauna va nihoyat, aql bilan ta'minlangan tirik mavjudotlar - odamlar va o'zga sayyoraliklar. Shunday qilib, galaktikaning uzoq zonalarida disk shaklidagi qism kengaygan sari, materiya yadro markazidan qanchalik uzoq bo'lsa, shunchalik murakkablashadi. Yadroning o'zida statik bosim, aftidan, har doim kritikdan yuqori bo'lib chiqadi, shuning uchun undagi materiyaning shakllanishi imkonsiz bo'lib chiqadi. Bunday tortishish umuman mavjud emas. Koinotda va, xususan, galaktikalarda universal siqilish (ekstruziya) qonuni ishlaydi. Galaktikaning yadrosi "qora tuynuk" dir, ammo u moddani so'ruvchi kuchlarga ega emas. Bunday teshikka kiradigan yorug'lik, bu mumkin emasligi haqidagi bayonotlardan farqli o'laroq, u orqali erkin o'tadi. Olamning efiri bo'linmas siqiladigan suyuqlik bo'lgani uchun uning harorati yo'q. Faqat materiyaning harorati bor, chunki u diskret (zarrachalardan iborat). Shu sababli, shov-shuvli Katta portlash va termal koinot nazariyasi noto'g'ri bo'lib chiqadi. Koinotda universal siqilish (ekstruziya) qonuni ishlayotganligi sababli, olimlar tomonidan oddiygina e'tiqodga ko'ra qabul qilingan tushunarsiz tortishish yo'q. Shuning uchun, GTR - A. Eynshteynning umumiy nisbiylik nazariyasi va har xil turdagi maydonlar va zaryadlarga asoslangan barcha nazariyalar - asossiz bo'lib chiqadi. Hech qanday maydon yoki to'lov yo'q. To'rtta ajoyib o'zaro ta'sirning oddiy va tushunarli izohini topadi. Bundan tashqari, tortishish siqish bilan, itarish esa ekstruziya bilan izohlanadi. Zaryadlarga kelsak: zaryadlardan farqli o'laroq tortadi (hodisalar siqib chiqadi) va zaryadlar kabi qaytaradi (hodisalar itarib yuboradi). Shu sababli, boshqa bir qator nazariyalar ham asossiz bo'lib qoladi. Biroq, LHC - Katta Adron Kollayderida "qora tuynuklar" paydo bo'lishi tufayli qo'rquvdan hushidan ketmaslik kerak. U asosini qanchalik ko‘p bo‘lmasin, qanday qasam ichmasin, uni hech qachon yaratmaydi. "Xudo zarralari" (Giggs bozoni) yaratish mumkin emas va tavsiya etilmaydi. Bu zarralarning o'zi bizga galaktikamizning birinchi zonasidan tayyor shaklda etib keladi." Somon yo'li”, va siz ulardan qo'rqmasligingiz kerak. Bozon milliardlab yillar davomida Yerga hujum qilmoqda va bu vaqt ichida hech qanday xavfli narsa sodir bo'lmadi. Biroq, nimadan qo'rqish kerak? LHCda tajriba o'tkazganlar hatto bilishmaydi ham, juda katta xavf bor! LHCda nisbatan og'ir zarralar yorug'likning ilgari erishib bo'lmaydigan tezligiga tezlashadi. Va agar biron sababga ko'ra ular berilgan harakat traektoriyasidan chetga chiqsa va shuning uchun detektorga yoki boshqa joyga tushsa, ular yuqori tezlik va o'ziga xos energiyaga ega bo'lib, uni ko'paytirishga harakat qilib, elektronlarni urib tushira boshlaydilar. radioaktiv bo'lmagan moddalarning atomlari, shu bilan ilgari noma'lum yadro reaktsiyasi. Shundan so'ng deyarli barcha moddalar yadrolarining o'z-o'zidan bo'linishi boshlanadi. Bundan tashqari, bu misli ko'rilmagan kuchning atom portlashi bo'ladi. Shu sababli, u yo'qoladi: birinchi navbatda Shveytsariya bilan LHC, keyin Evropa va butun dunyo. Garchi hamma narsa shu erda to'xtasa ham, hammamiz endi u erda bo'lmaymiz. Bu kosmik miqyosdagi falokat bo'ladi. Shuning uchun, juda kech bo'lmasdan oldin, LHC xodimlari jasorat ko'rsatishlari va haqiqiy sabab aniqlanmaguncha LHCda tajribalarni darhol to'xtatib turishlari kerak: shunday bo'ladimi yoki yo'qmi? Ehtimol, xayriyatki, men xato qilyapman. Agar shunday bo'lsa yaxshi bo'lardi. Bu savolga faqat olimlar guruhi to'g'ri javob bera oladi.
Kolpakov Anatoliy Petrovich, muhandis-mexanik
Katta adron kollayderi (LHC) protonlar va og'ir ionlarni (qo'rg'oshin ionlari) tezlashtirish va ularning to'qnashuvi mahsulotlarini o'rganish uchun mo'ljallangan odatiy (juda kuchli bo'lsa ham) to'qnashuvchi zarracha tezlatgichidir. LHC bu mikroskop bo'lib, uning yordamida fiziklar materiya nimadan va qanday hosil bo'lganligini ochib, uning tuzilishi haqida yangi, yanada mikroskopik darajada ma'lumot olishadi. Ko'pchilik uning ishga tushirilishidan keyin nima bo'lishini intiqlik bilan kutayotgan edi, lekin aslida hech narsa sodir bo'lmadi - bizning dunyomiz haqiqatan ham qiziqarli va ulug'vor narsa sodir bo'lishi uchun juda zerikarli. Mana, tsivilizatsiya va uning yaratilish toji - inson, u o'tgan asr davomida birlashgan tsivilizatsiya va odamlarning o'ziga xos koalitsiyasiga aylandi. geometrik progressiya Biz erni ifloslantiramiz va millionlab yillar davomida to'plangan hamma narsani behuda yo'q qilamiz. Biz bu haqda boshqa postda gaplashamiz, shuning uchun bu erda.
Xalqlar va ommaviy axborot vositalarining ko'p va xilma-xil umidlaridan farqli o'laroq, hamma narsa tinch va osoyishta o'tdi. Oh, qanday qilib hamma narsa bo'rttirilgan edi, masalan, gazetalar sonidan soniga takrorladi: "LHC = dunyoning oxiri!", "Faqat yo'li yoki kashfiyot?", "Yo'q qilish falokati", ular deyarli oxirini bashorat qilishdi. dunyo va butun yerni so'rib oladigan ulkan qora tuynuk. Ko'rinishidan, bu nazariyalarni maktabda ushbu fan bo'yicha 5 raqami bilan tamomlaganlik to'g'risida sertifikat ololmagan hasadgo'y fiziklar ilgari surgan.
Misol uchun, shunday faylasuf Demokrit bor edi, u o'z davrida qadimgi Yunoniston(Aytgancha, zamonaviy maktab o'quvchilari buni bir so'z bilan yozadilar, chunki ular buni SSSR, Chexoslovakiya, Avstriya-Vengriya, Saksoniya, Kurlandiya va boshqalar kabi mavjud bo'lmagan g'alati mamlakat sifatida qabul qilishadi - "Qadimgi Gretsiya") u moddaning bo'linmas zarrachalardan iboratligi haqidagi ma'lum bir nazariya - atomlar, ammo olimlar buning dalillarini faqat taxminan 2350 yildan keyin topdilar. Atom (bo'linmas) ham bo'linishi mumkin, bu 50 yildan keyin kashf etilgan elektronlar va yadrolar, va yadro- protonlar va neytronlar uchun. Ammo ular, ma'lum bo'lishicha, eng kichik zarralar emas va o'z navbatida, kvarklardan iborat. Bugungi kunda fiziklar bunga ishonishadi kvarklar- materiyaning bo'linish chegarasi va undan kam narsa yo'q. Kvarklarning oltita turi ma'lum: yuqori, g'alati, jozibali, go'zallik, haqiqiy, pastga - va ular glyuonlar yordamida bog'langan.
"Kollayder" so'zi inglizcha to'qnashuv - to'qnashuvdan kelib chiqqan. Kollayderda ikkita zarracha uchishi bir-biriga qarab uchadi va ular to'qnashganda nurlarning energiyalari qo'shiladi. Bir necha o'n yillar davomida qurilgan va ishlayotgan an'anaviy tezlatgichlarda (ularning nisbatan o'rtacha o'lchamdagi va quvvatdagi birinchi modellari 30-yillarda Ikkinchi Jahon urushidan oldin paydo bo'lgan), nur statsionar nishonga tegadi va bunday to'qnashuvning energiyasi juda katta. Ozroq.
Kollayder "adron" deb ataladi, chunki u adronlarni tezlashtirish uchun mo'ljallangan. Adronlar- bu elementar zarralar oilasi bo'lib, ular proton va neytronlarni o'z ichiga oladi, ular barcha atomlarning yadrolarini, shuningdek, turli mezonlarni tashkil qiladi; Muhim mulk adronlar - ular haqiqatan ham elementar zarralar emas, balki glyuonlar tomonidan "bir-biriga yopishgan" kvarklardan iborat.
Kollayder o'zining kattaligi tufayli kattalashdi - bu dunyodagi eng katta jismoniy eksperimental qurilma, faqat tezlatgichning asosiy halqasi 26 km dan oshiqroqqa cho'zilgan.
LHC tomonidan tezlashtirilgan protonlarning tezligi yorug'lik tezligining 0,999999998 ga teng bo'ladi va tezlatgichda har soniyada sodir bo'ladigan zarrachalar to'qnashuvi soni 800 millionga etadi, deb taxmin qilinadi teraelektrovoltlar va qo'rg'oshin yadrolari - har bir to'qnashuvchi nuklon juftligi uchun 5,5 GeV. Nuklonlar(lotincha yadro — yadro) — proton va neytronlarning umumiy nomi.
Bugungi kunda tezlatgichlarni yaratish texnologiyasi haqida turli xil fikrlar mavjud: ba'zilari u o'zining mantiqiy chegaralariga yetgan deb da'vo qiladilar, boshqalari esa mukammallikka cheklov yo'qligini ta'kidlaydilar - va turli sharhlar o'lchamlari 1000 baravar kichikroq va unumdorligi yuqori bo'lgan dizaynlarni ko'rib chiqadi. LHC' A ga qaraganda. Elektronikada yoki kompyuter texnologiyalarida miniatyura doimiy ravishda ishlashning bir vaqtning o'zida o'sishi bilan amalga oshiriladi.
Katta Hardon Kollayderi, LHC - protonlar va og'ir ionlarni (qo'rg'oshin ionlari) tarqatish va ularning to'qnashuvi mahsulotlarini o'rganish uchun mo'ljallangan nurlardagi zaryadlangan zarralarning tipik (juda bo'lsa ham) tezlatgichi. BAC bu mikroskop bo'lib, unda fizika ochib beradi, uning qurilmasi haqida ma'lumot olish masalasini yangi, yanada mikroskopik darajada nima va qanday qilish kerak.
Ko'pchilik intiqlik bilan kutdi, lekin uning yugurishidan keyin nima bo'ladi, lekin printsipial jihatdan hech narsa sodir bo'lmadi - bizning dunyomizga juda ko'p narsa etishmayapti, bu haqiqatan ham qiziqarli va shuhratparast narsadir. Mana, bu tsivilizatsiya va uning yaratilish tojidir inson, faqat bir asrdan ko'proq vaqt davomida erning geometrik progressiyasida tsivilizatsiya va xalqning o'ziga xos koalitsiyasiga ega bo'ldi va millionlab yillar davomida to'plangan hamma narsani yo'q qildi. Bu haqda biz boshqa xabarda gaplashamiz va shuning uchun u Adron Collider.
Xalqlar va ommaviy axborot vositalarining ko'p va xilma-xil umidlariga qaramay, hamma tinch va osoyishta o'tdi. Oh, bularning hammasi qanday shishib ketdi, xonalar soni bo'yicha gazeta firmasi: "BAC = dunyoning oxiri!", "Kashfiyotga yo'lmi yoki falokatmi?", "Yo'q qilish falokati", deyarli dunyoning oxiri va narsalar butun erni zasosetdagi ulkan qora tuynukdir. Ehtimol, bu nazariyalar maktab 5-rasmdan ushbu mavzu bo'yicha tugatilganligi to'g'risida sertifikat olmagan fizikaga hasadni ilgari surgan.
Bu erda, masalan, faylasuf Demokrit edi, u qadimgi Yunonistonda (va darvoqe, bugungi talabalar buni bir so'z bilan yozadilar, SSSR, Chexoslovakiya, Avstriya-Vengriya, Saksoniya, Kurland va boshqalar kabi g'alati mavjud bo'lmagan narsalarni ko'rdilar. . - "Drevnyayagretsiya"), u materiya bo'linmas zarrachalar - atomlardan iborat degan nazariyaga ega edi, ammo olimlar buning isbotini faqat 2350 yildan keyin topdilar. Atom (bo'linmas) - ham bo'linishi mumkin, u 50 yildan keyin ham elektronlar va yadrolarda va yadroda - proton va neytronlarda topiladi. Ammo ular, ma'lum bo'lishicha, eng kichik zarralar emas va o'z navbatida, kvarklardan iborat. Bugungi kunga kelib, fiziklar kvarklar - materiyaning bo'linish chegarasi va undan kam narsa mavjud emasligiga ishonishadi. Biz kvarklarning olti turini bilamiz: shift, g'alati, maftunkor, maftunkor, haqiqiy, pastki - va ular glyuonlar orqali bog'langan.
"Collider" so'zi inglizcha to'qnashuv - yuz so'zidan kelib chiqqan. Kollayderda ikkita zarracha bir-biriga qarab ucha boshlaydi va to'qnashuv energiya nurlari qo'shiladi. Qurilish bosqichida bo'lgan va bir necha o'n yillar davomida ishlayotgan an'anaviy tezlatgichlarda (ularning birinchi modellari o'rtacha o'lcham va quvvatga ega bo'lib, Ikkinchi Jahon urushidan oldin 30-yillarda paydo bo'lgan), puchek belgilangan nishonlarga zarba beradi va to'qnashuvning energiyasi juda katta. kichikroq.
"Hadronic" kollayderi adronlarni tarqatish uchun mo'ljallanganligi sababli nomlangan. Adronlar - elementar zarralar oilasi bo'lib, ular proton va neytronlarni o'z ichiga oladi, barcha atomlarning yadrosidan, shuningdek, turli mezonlardan iborat. Hadronlarning muhim xususiyati shundaki, ular haqiqatan ham elementar zarrachalar emas, ular kvarklardan, “yopishgan” glyuonlardan tashkil topgan.
Katta kollayder o'zining kattaligi bilan bog'liq edi - bu dunyodagi eng katta jismoniy eksperimental qurilma, faqat asosiy tezlatgich halqasi 26 km dan ortiqroqqa cho'zilgan.
Dispers tankning tezligi yorug'lik tezligiga 0,9999999998 proton, tezlatgichda har soniyada paydo bo'ladigan zarrachalarning to'qnashuvi soni 800 million to'qnashuvchi protonlarning umumiy energiyasi 14 TeV (14 teraelektro-volt, va qo'rg'oshin yadrolari - har bir to'qnashuvchi nuklonlar juftligi uchun 5,5 GeV (lot. yadro - yadro) - proton va neytronlarning umumiy nomi.
Bugungi kunga qadar tezlatgich texnologiyasini yaratish bo'yicha turli xil qarashlar mavjud: kimdir uning mantiqiy tomoniga kelganini aytadi, boshqalari esa mukammallikka cheklov yo'qligini aytadi - va turli so'rovlar 1000 baravar kichikroq, lekin undan yuqoriroq tuzilmalarning umumiy ko'rinishini taqdim etdi. mahsuldorlik BUCK 'Ha. Elektron yoki kompyuter texnologiyalarida samaradorlik o'sishi bilan birga doimiy ravishda miniatyura qilinadi.
LHC (Large Adron Collider, LHC) Jenevada Fransiya-Shveytsariya chegarasida joylashgan va CERNga tegishli bo'lgan dunyodagi eng katta zarracha tezlatgichidir. Katta adron kollayderini qurishdan asosiy maqsad standart modelning oxirgi elementi bo‘lgan tutib bo‘lmaydigan zarracha bo‘lgan Xiggs bozonini izlash edi. Kollayder vazifani bajardi: fiziklar haqiqatda bashorat qilingan energiyalarda elementar zarrachani topdilar. Bundan tashqari, LHC ushbu yorug'lik oralig'ida ishlaydi va odatda ishlaydigan maxsus ob'ektlar sifatida ishlaydi: olimlarning iltimosiga binoan. Esingizda bo'lsin, Opportunity roverining bir yarim oylik missiyasi 10 yilga cho'zildi.
Atrofingizda ko‘rayotgan hamma narsa elementar zarrachalardan – kvark va leptonlardan iborat bo‘lib, ular birlashib, proton yoki atom kabi yirikroq zarrachalarni hosil qilishi mumkin. Lekin bu to'xtab qolmaydi: bu subatomik zarralar ham biz ilgari hech qachon ko'rmagan ekzotik usullarda birlashishi mumkin. LHCb hamkorligi "pentakvarklar" deb nomlangan yangi zarralar kashf etilganini e'lon qildi. Ularning ish natijalari standart modelning muhim qismi bo'lgan kvark nazariyasining ko'plab sirlarini ochishga yordam berishi mumkin.
CERN dunyodagi eng katta zarracha tezlatgichidir. Va uni faqat hozirda o'tkazilayotgan tajribalar uchun qurishga arziydi. Biroq, tajribalar shunday miqyosga yetdiki, fiziklar endi ularni mustaqil ravishda qura olmaydilar. Bunda ularga malakali muhandislar yordam beradi. Fiziklar va muhandislar LHCni yangilash va mashhur zarracha tezlatgichining davomchisini yaratish ustida qanday ishlayotganini bilmoqchimisiz?
Katta adron kollayderi (LHC) zaryadlangan zarracha tezlatgichi boʻlib, fiziklarga materiyaning xossalari haqida avval maʼlum boʻlganidan koʻra koʻproq maʼlumot olishga yordam beradi. Tezlatgichlar yuqori energiyali zaryadlangan elementar zarrachalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Deyarli har qanday tezlatgichning ishlashi zaryadlangan zarrachalarning elektr va magnit maydonlari bilan o'zaro ta'siriga asoslangan. Elektr maydoni to'g'ridan-to'g'ri zarracha ustida ishlaydi, ya'ni uning energiyasini oshiradi va magnit maydon Lorentz kuchini yaratib, zarrachani energiyasini o'zgartirmasdan faqat og'irlashtiradi va zarrachalar harakatlanadigan orbitani o'rnatadi.
Kollayder (inglizcha to'qnashuv - "to'qnashmoq") - bu to'qnashuv nurlari yordamida ularning to'qnashuv mahsulotlarini o'rganish uchun mo'ljallangan tezlatgich. Moddaning elementar zarrachalariga yuqori kinetik energiya berishga, to'qnashuv hosil qilish uchun ularni bir-biriga yo'naltirishga imkon beradi.
Nima uchun "katta hadron"
Kollayder, aslida, kattaligi tufayli katta deb ataladi. Asosiy tezlatgich halqasining uzunligi 26659 m; hadronik - adronlarni, ya'ni kvarklardan tashkil topgan og'ir zarralarni tezlashtirishi tufayli.
LHC Shveytsariya va Fransiya chegarasida, Jeneva yaqinidagi Yadroviy tadqiqotlar bo'yicha Yevropa kengashi (CERN) tadqiqot markazida qurilgan. Bugungi kunda LHC dunyodagi eng katta eksperimental inshootdir. Ushbu yirik loyihaning rahbari britaniyalik fizigi Lin Evans bo'lib, 100 dan ortiq davlatdan 10 mingdan ortiq olim va muhandislar qurilish va tadqiqot ishlarida qatnashgan va ishtirok etmoqda.
Tarixga qisqa ekskursiya
O'tgan asrning 60-yillari oxirida fiziklar standart model deb nomlangan modelni ishlab chiqdilar. U to'rtta asosiy o'zaro ta'sirlardan uchtasini birlashtiradi - kuchli, zaif va elektromagnit. Gravitatsion o'zaro ta'sir hali ham umumiy nisbiylik nuqtai nazaridan tasvirlangan. Ya'ni, bugungi kunda fundamental o'zaro ta'sirlar ikkita umumiy qabul qilingan nazariya bilan tavsiflanadi: umumiy nisbiylik nazariyasi va standart model.
Standart model mikrodunyo tuzilishining chuqurroq nazariyasining bir qismi bo'lishi kerak, deb ishoniladi, bu qism 1 TeV (teraelektronvolt) dan past energiyadagi to'qnashuvlarda tajribalarda ko'rinadi. Katta adron kollayderining asosiy maqsadi, hech bo'lmaganda, bu chuqurroq nazariya nima ekanligi haqida birinchi maslahatlarni olishdir.
Kollayderning asosiy maqsadlari qatoriga Xiggs Bozonini aniqlash va tasdiqlash ham kiradi. Ushbu kashfiyot elementar atom zarralari va standart moddaning kelib chiqishining standart modelini tasdiqlaydi. Kollayder to'liq quvvat bilan ishlaganda, standart modelning yaxlitligi buziladi. Biz xossalarini faqat qisman tushunadigan elementar zarralar o'zlarining strukturaviy yaxlitligini saqlay olmaydilar. Standart model mavjud yuqori chegara energiya 1 TeV, ortishi bilan zarracha parchalanadi. 7 TeV energiyasida massalari hozir ma'lum bo'lganidan o'n baravar katta bo'lgan zarralar yaratilishi mumkin edi.
Texnik xususiyatlari
U tushayotgan zarrachalarning massa markazi tizimida umumiy energiyasi 14 TeV (yaʼni 14 teraelektronvolt yoki 14·1012 elektronvolt) boʻlgan tezlatkich protonlarida, shuningdek energiyaga ega boʻlgan qoʻrgʻoshin yadrolarida toʻqnashishi kutilmoqda. To‘qnashuvchi nuklonlarning har bir jufti uchun 5 GeV (5·109 elektronvolt).
Ishlashning birinchi haftalarida LHC ning yorqinligi 1029 zarracha/sm²·s dan oshmadi, ammo u doimiy ravishda o'sishda davom etmoqda. Maqsad 1,7 × 1034 zarracha/sm² s nominal yorqinlikka erishishdir, bu BaBar (SLAC, AQSh) va Belle (KEK, Yaponiya) yorqinliklari bilan bir xil kattalik tartibidir.
Tezlatgich avval Frantsiya va Shveytsariyadagi yer ostidagi Katta elektron-pozitron kollayderi egallagan tunnelda joylashgan. Tunnelning chuqurligi 50 dan 175 metrgacha, tunnel halqasi esa er yuzasiga nisbatan taxminan 1,4% ga egilgan. Proton nurlarini ushlab turish, to'g'rilash va fokuslash uchun umumiy uzunligi 22 km dan ortiq bo'lgan 1624 ta super o'tkazgich magnitlari ishlatiladi. Magnitlar 1,9 K (-271 ° C) haroratda ishlaydi, bu geliyning super suyuqlikka aylanadigan haroratidan bir oz pastroqdir.
BAK detektorlari
LHC 4 ta asosiy va 3 ta yordamchi detektorga ega:
- ALICE (katta ionli kollayder tajribasi)
- ATLAS (Toroidal LHC apparati)
- CMS (ixcham muon solenoidi)
- LHCb (Katta adron kollayderining go'zallik tajribasi)
- TOTEM (TOTal Elastik va difraksion kesma o'lchovi)
- LHCf (Katta adron kollayderi)
- MoEDAL (LHC da monopol va ekzotika detektori).
Ulardan birinchisi og'ir ion to'qnashuvlarini o'rganish uchun tuzilgan. Bu holda hosil bo'lgan yadroviy moddaning harorati va energiya zichligi glyuon plazmasining tug'ilishi uchun etarli. Ichki tizim ALICE-dagi kuzatuv (ITS) ta'sir nuqtasini o'rab turgan va paydo bo'ladigan zarrachalarning xususiyatlarini va aniq pozitsiyalarini o'lchaydigan oltita silindrsimon silikon datchiklardan iborat. Shu tarzda, tarkibida og'ir kvark bo'lgan zarrachalarni osongina aniqlash mumkin.
Ikkinchisi protonlar orasidagi to'qnashuvlarni o'rganish uchun mo'ljallangan. ATLAS uzunligi 44 metr, diametri 25 metr va og'irligi taxminan 7000 tonnani tashkil qiladi. Tunnel markazida proton nurlari to'qnashadi va bu o'z turidagi eng katta va eng murakkab sensorga aylanadi. Sensor proton to'qnashuvi paytida va undan keyin sodir bo'lgan hamma narsani yozib oladi. Loyihaning maqsadi koinotimizda ilgari qayd etilmagan yoki aniqlanmagan zarralarni aniqlashdir.
CMS LHCdagi ikkita ulkan universal zarracha detektorlaridan biridir. 38 mamlakatdagi 183 laboratoriya va universitetlardan 3600 ga yaqin olimlar CMS ishini qo‘llab-quvvatlamoqda (rasmda CMS qurilmasi ko‘rsatilgan).
Ko'pchilik ichki qatlam- kremniy asosidagi kuzatuvchi. Traker dunyodagi eng katta kremniy sensori hisoblanadi. U 76 million kanalni o'z ichiga olgan 205 m2 silikon datchiklarga ega (taxminan tennis korti maydoni). Kuzatuvchi elektromagnit maydonda zaryadlangan zarrachalar izlarini o'lchash imkonini beradi.
Ikkinchi darajada elektromagnit kalorimetr mavjud. Keyingi darajadagi adron kalorimetri har bir holatda ishlab chiqarilgan alohida adronlarning energiyasini o'lchaydi.
Katta adron kollayderi CMS ning keyingi qatlami ulkan magnitdir. Katta elektromagnit magnitning uzunligi 13 metr va diametri 6 metrga teng. U niobiy va titandan tayyorlangan sovutilgan rulonlardan iborat. Ushbu ulkan solenoid magnit solenoid magnit zarralarining ishlash muddatini maksimal darajada oshirish uchun to'liq quvvat bilan ishlaydi.
Beshinchi qatlam - muon detektorlari va qaytib bo'yinturuq. CMS energetik LHC to'qnashuvlarida aniqlanishi mumkin bo'lgan turli xil fizika turlarini tekshirish uchun mo'ljallangan. Ushbu tadqiqotning ba'zilari standart model parametrlarining o'lchovlarini tasdiqlash yoki yaxshilashga qaratilgan bo'lsa, boshqalari yangi fizikani qidirishda.
Katta adron kollayderi haqida uzoq vaqt ko'p gapirish mumkin. Umid qilamizki, bizning maqolamiz LHC nima ekanligini va nima uchun olimlarga kerakligini tushunishga yordam berdi.
