Chiziqli adron kollayderi. Katta adron kollayderida qilingan kashfiyotlar

Katta adron kollayderi yoki "Qiyomat kuni mashinasi" yoki koinot sirining kaliti deb ataladi, ammo uning ahamiyati shubhasizdir.

Mashhur ingliz mutafakkiri Bertran Rassell aytganidek: "Falsafa - bu siz bilgan narsadir, falsafa - siz bilmagan narsadir". Haqiqiy ilmiy bilimlar qadimgi Yunonistonning falsafiy tadqiqotlarida topilishi mumkin bo'lgan kelib chiqishidan uzoq vaqtdan beri ajralganga o'xshaydi, ammo bu mutlaqo to'g'ri emas.

Yigirmanchi asr davomida olimlar fanda dunyoning tuzilishi haqidagi savolga javob topishga harakat qilishdi. Bu jarayon hayotning ma'nosini qidirishga o'xshardi: juda ko'p nazariyalar, taxminlar va hatto aqldan ozgan g'oyalar. XXI asr boshlarida olimlar qanday xulosalarga kelishdi?

Butun dunyo undan tashkil topgan elementar zarralar, barcha narsalarning yakuniy shakllarini, ya'ni kichikroq elementlarga bo'linib bo'lmaydigan narsalarni ifodalaydi. Bularga protonlar, elektronlar, neytronlar va boshqalar kiradi. Bu zarralar bir-biri bilan doimiy o'zaro ta'sirda bo'ladi. Asrimizning boshlarida u 4 ta asosiy turda ifodalangan: gravitatsion, elektromagnit, kuchli va kuchsiz. Birinchisi umumiy nisbiylik nazariyasi tomonidan tasvirlangan, qolgan uchtasi standart model (kvant nazariyasi) doirasida birlashtirilgan. Bundan tashqari, keyinchalik Xiggs maydoni deb ataladigan boshqa o'zaro ta'sir borligi ham taklif qilindi.

Asta-sekin, barcha fundamental o'zaro ta'sirlarni "" doirasida birlashtirish g'oyasi paydo bo'ldi. hamma narsaning nazariyalari", dastlab hazil sifatida qabul qilingan, ammo tezda kuchli bo'lib qoldi ilmiy yo'nalish. Bu nima uchun kerak? Hammasi oddiy! Dunyo qanday ishlashini tushunmasdan, biz sun'iy uyadagi chumolilarga o'xshaymiz - biz o'z imkoniyatlarimizdan tashqariga chiqolmaymiz. Inson bilimi mumkin emas (yaxshi yoki Xayr Agar optimist bo'lsangiz) dunyoning butun tuzilishini qamrab ololmaydi.

"Hamma narsani qamrab olish" deb da'vo qiladigan eng mashhur nazariyalardan biri ko'rib chiqiladi torlar nazariyasi. Bu butun olam va bizning hayotimiz ko'p o'lchovli ekanligini anglatadi. Rivojlangan nazariy qismga va Brayan Grin va Stiven Xoking kabi mashhur fiziklarning qo'llab-quvvatlashiga qaramay, u hech qanday eksperimental tasdiqga ega emas.

Bir necha o'n yillar o'tgach, olimlar tribunadan eshittirishdan charchadilar va i belgisini bir marta va umuman qo'yishi kerak bo'lgan narsani qurishga qaror qilishdi. Shu maqsadda dunyodagi eng katta eksperimental qurilma yaratildi - Katta adron kollayderi (LHC).

— Kollayderga!

Kollayder nima? Ilmiy so'z bilan aytganda, bu elementar zarrachalarni ularning o'zaro ta'sirini yanada tushunish uchun tezlashtirish uchun mo'ljallangan zaryadlangan zarracha tezlatgichi. Ilmiy bo'lmagan ma'noda, bu olimlar o'z nazariyalarini tasdiqlash uchun kurashadigan katta maydon (yoki agar xohlasangiz, qum qutisi).

Elementar zarrachalarning to'qnashuvi va nima sodir bo'lishini ko'rish g'oyasi birinchi marta amerikalik fizik Donald Uilyam Kerstdan 1956 yilda paydo bo'lgan. U bu tufayli olimlar koinot sirlariga kirib borishlarini taklif qildi. Ko'rinib turibdiki, termoyadro termoyadroviy sintezidan million marta ko'p umumiy energiyaga ega ikkita proton nurlarining to'qnashuvida nima yomon? Vaqt mos edi: Sovuq urush, qurollanish poygasi va boshqalar.

LHC ning yaratilish tarixi

Brücke-Osteuropa / wikimedia.org
(CC0 1.0)

Zaryadlangan zarralarni ishlab chiqarish va o'rganish uchun tezlatgichni yaratish g'oyasi 1920-yillarning boshlarida paydo bo'lgan, ammo birinchi prototiplar faqat 1930-yillarning boshlarida yaratilgan. Dastlab, ular yuqori kuchlanishli chiziqli tezlatgichlar edi, ya'ni zaryadlangan zarralar to'g'ri chiziq bo'ylab harakatlanardi. Ring versiyasi 1931 yilda AQShda taqdim etilgan, shundan so'ng shunga o'xshash qurilmalar bir qator rivojlangan mamlakatlarda - Buyuk Britaniya, Shveytsariya va SSSRda paydo bo'la boshladi. Ular nom oldilar siklotronlar, va keyinchalik yadro qurolini yaratishda faol foydalanila boshlandi.

Shuni ta'kidlash kerakki, zarrachalar tezlatgichini qurish narxi nihoyatda yuqori. Evropada o'ynamoqda sovuq urush asosiy rol emas, uni yaratish ishonib topshirilgan Yevropa yadroviy tadqiqotlar tashkiloti (rus tilida ko'pincha CERN deb o'qiladi), keyinchalik LHC qurilishini boshlagan.

CERN global xavotirlarga javoban yaratilgan yadroviy tadqiqotlar AQSh va SSSRda umumiy qirg'inga olib kelishi mumkin. Shuning uchun olimlar kuchlarni birlashtirib, ularni tinch yo'nalishga yo'naltirishga qaror qilishdi. 1954 yilda CERN o'zining rasmiy tug'ilishini oldi.

1983 yilda CERN homiyligida W va Z bozonlari kashf qilindi, shundan so'ng Xiggs bozonlarini ochish masalasi faqat vaqt masalasiga aylandi. Xuddi shu yili kashf etilgan bozonlarni o'rganishda asosiy rol o'ynagan Katta elektron-pozitron kollayderini (LEPC) qurish bo'yicha ishlar boshlandi. Biroq, o'shanda ham yaratilgan qurilmaning kuchi tez orada etarli emasligi aniq bo'ldi. Va 1984 yilda BEPK demontaj qilingandan so'ng darhol LHC qurish to'g'risida qaror qabul qilindi. Bu 2000 yilda sodir bo'lgan voqea.

2001 yilda boshlangan LHC qurilishiga uning sobiq BEPK o'rnida, Jeneva ko'li vodiysida bo'lganligi yordam berdi. Moliyaviy masalalar bilan bog'liq holda (1995 yilda xarajat 2,6 milliard shveytsariya frankiga baholangan bo'lsa, 2001 yilga kelib u 4,6 milliarddan oshdi, 2009 yilda u 6 milliard dollarni tashkil etdi).

Yoniq bu daqiqa LHC aylanasi 26,7 km bo'lgan tunnelda joylashgan va ikkita hududdan o'tadi. Yevropa davlatlari- Frantsiya va Shveytsariya. Tunnelning chuqurligi 50 dan 175 metrgacha o'zgarib turadi. Shuni ham ta'kidlash kerakki, tezlatkichdagi protonlarning to'qnashuv energiyasi 14 teraelektronvoltga etadi, bu BEPK yordamida erishilgan natijalardan 20 barobar ko'pdir.

"Qiziquvchanlik illat emas, lekin bu juda jirkanch narsa."

CERN kollayderining 27 kilometrlik tunneli Jeneva yaqinida 100 metr chuqurlikda joylashgan. Bu yerda ulkan o'ta o'tkazuvchan elektromagnitlar bo'ladi. O'ng tomonda transport vositalari joylashgan. Juhanson / wikipedia.org (CC BY-SA 3.0)

Bu inson tomonidan yaratilgan "Qiyomat mashinasi" nima uchun kerak? Olimlar dunyoni Katta portlashdan so'ng darhol, ya'ni materiya paydo bo'lgan paytdagidek ko'rishni kutishadi.

Maqsadlar Olimlar LHC qurilishida o'zlariga qo'yganlari:

1. Keyinchalik "hamma narsa nazariyasini" yaratish maqsadida standart modelni tasdiqlash yoki rad etish.
2. Beshinchi asosiy kuchning zarrasi sifatida Xiggs bozonining mavjudligini isbotlash. Nazariy tadqiqotlarga ko'ra, u elektr va zaif o'zaro ta'sirlarga ta'sir qilishi, ularning simmetriyasini buzishi kerak.
3. Ulardan tashkil topgan protonlardan 20 ming marta kichik bo'lgan asosiy zarra bo'lgan kvarklarni o'rganish.
4. Koinotning katta qismini tashkil etuvchi qorong'u materiyani olish va o'rganish.

Bular olimlar tomonidan LHCga qo'yilgan yagona maqsadlardan uzoqdir, ammo qolganlari ko'proq bog'liq yoki faqat nazariydir.

Nimaga erishdingiz?

Shubhasiz, eng katta va eng muhim yutuq borligining rasmiy tasdiqlanishi edi Xiggs bozoni. Olimlarning fikriga ko'ra, barcha elementar zarralar tomonidan massa olishiga ta'sir qiluvchi beshinchi o'zaro ta'sirning (Xiggs maydoni) kashfiyoti. Xiggs maydonining boshqa maydonlarga ta'sirida simmetriya buzilganda, W va Z bozonlari massiv bo'ladi, deb ishoniladi. Xiggs bozonining kashfiyoti shunchalik muhimki, bir qator olimlar ularga "xudo zarralari" nomini berishgan.

Kvarklar zarrachalarga (protonlar, neytronlar va boshqalar) birlashadi, ular deyiladi hadronlar. Aynan ular LHCda tezlashadi va to'qnashadi, shuning uchun uning nomi. Kollayderning ishlashi davomida kvarkni adrondan ajratishning iloji yo'qligi isbotlandi. Agar siz buni qilishga harakat qilsangiz, siz oddiygina boshqa turdagi elementar zarrachani, masalan, protondan yirtib tashlaysiz - mezon. Bu adronlardan faqat bittasi va yangi hech narsa yo'qligiga qaramay, kvarklarning o'zaro ta'sirini keyingi o'rganish kichik bosqichlarda amalga oshirilishi kerak. Tadqiqotda asosiy qonunlar Koinotning ishlashi, shoshqaloqlik xavflidir.

Kvarklarning o'zi LHC dan foydalanish paytida kashf etilmagan bo'lsa-da, ularning mavjudligi ma'lum bir nuqtaga qadar matematik mavhumlik sifatida qabul qilingan. Birinchi bunday zarralar 1968 yilda topilgan, ammo faqat 1995 yilda "haqiqiy kvark" mavjudligi rasman isbotlangan. Eksperimental natijalar ularni ko'paytirish qobiliyati bilan tasdiqlanadi. Shuning uchun, LHC tomonidan shunga o'xshash natijaga erishish takrorlash sifatida emas, balki ularning mavjudligini tasdiqlovchi dalil sifatida qabul qilinadi! Kvarklarning haqiqati bilan bog'liq muammo hech qanday joyda yo'qolmagan bo'lsa-da, chunki ular oddiy tanlab bo‘lmaydi adronlardan.

Nima rejalar?

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

"Hamma narsaning nazariyasini" yaratishning asosiy vazifasi hal qilinmadi, balki nazariy ishlab chiqish mumkin bo'lgan variantlar uning namoyon bo'lishi davom etmoqda. Hozirgacha umumiy nisbiylik nazariyasi va standart modelni birlashtirish muammolaridan biri ularning harakat doirasining har xilligi bo'lib qolmoqda va shuning uchun ikkinchisi birinchisining xususiyatlarini hisobga olmaydi. Shuning uchun standart modeldan tashqariga chiqish va chekkaga erishish muhimdir Yangi fizika.

Supersimmetriya - olimlarning fikricha, u bosonik va fermionik kvant maydonlarini shunchalik bog'laydiki, ular bir-biriga aylanishi mumkin. Aynan shu turdagi konvertatsiya standart modeldan tashqariga chiqadi, chunki kvant maydonlarining simmetrik xaritasi quyidagilarga asoslangan degan nazariya mavjud. gravitonlar. Ular, shunga ko'ra, tortishishning elementar zarrasi bo'lishi mumkin.

Madala boson– Madala bozonining mavjudligi haqidagi gipoteza boshqa maydon mavjudligini taxmin qiladi. Faqat Xiggs bozoni ma'lum zarralar va moddalar bilan o'zaro ta'sir qilsa, Madala bozoni bilan o'zaro ta'sir qiladi. qorong'u materiya. Koinotning katta qismini egallashiga qaramay, uning mavjudligi standart modelga kiritilmagan.

Mikroskopik qora tuynuk - LHC tadqiqotlaridan biri qora tuynuk yaratishdir. Ha, ha, aynan o'sha qora, kosmosdagi hamma narsani iste'mol qiladigan hudud. Yaxshiyamki, bu yo'nalishda sezilarli yutuqlarga erishilmadi.

Bugungi kunda Katta adron kollayderi ko'p maqsadli tadqiqot markazi bo'lib, uning ishi asosida dunyo tuzilishini yaxshiroq tushunishga yordam beradigan nazariyalar yaratilgan va eksperimental tasdiqlangan. Ko'pincha bir qator davom etayotgan tadqiqotlar atrofida, jumladan, Stiven Xoking tomonidan xavfli deb atalgan tanqidlar to'lqinlari mavjud, ammo o'yin, albatta, shamga arziydi. Biz na xaritaga, na kompasga va na atrofimizdagi dunyo haqida asosiy bilimga ega bo'lgan kapitan bilan Koinot deb nomlangan qora okeanda suzib keta olmaymiz.

Agar xato topsangiz, matnning bir qismini ajratib ko'rsating va bosing Ctrl+Enter.

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 - bu inson, shunchaki ma'lum bir tsivilizatsiya va odamlar koalitsiyasi paydo bo'ldi, o'tgan asr davomida birlashib, biz erni geometrik progressiya bilan ifloslantirmoqdamiz va to'plangan hamma narsani behuda yo'q qilamiz. millionlab yillar davomida. Biz bu haqda boshqa postda gaplashamiz, shuning uchun bu erda HADRON KOLLAYERI.

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, faylasuf Demokrit bor edi, u o'zining qadimgi Yunonistonda (darvoqe, zamonaviy maktab o'quvchilari buni bir so'z bilan yozadilar, chunki ular uni SSSR, Chexoslovakiya, Avstriya-Vengriya, Saksoniya kabi mavjud bo'lmagan g'alati mamlakat deb bilishadi. , Kurland va boshqalar - "Qadimgi Yunoniston") u materiya bo'linmas zarrachalardan iborat degan ma'lum bir nazariyani ifoda etdi - 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 bilan 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 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 katta bo'ldi - bu dunyodagi eng katta jismoniy eksperimental qurilma, faqat tezlatgichning asosiy halqasi 26 km dan ortiqroqqa 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(lot. yadrodan — yadro) — umumiy ism protonlar va neytronlar uchun.

Bugungi kunda tezlatgichlarni yaratish texnologiyasi haqida turli xil fikrlar mavjud: kimdir uning mantiqiy chegarasiga yetganini da'vo qiladi, boshqalari esa mukammallikka cheklov yo'qligini ta'kidlaydi - va turli sharhlar o'lchamlari 1000 baravar kichikroq va unumdorligi yuqori bo'lgan dizaynlarni ko'rib chiqadi. LHC' A ga qaraganda. Elektronikada yoki kompyuter texnologiyasi Bir vaqtning o'zida samaradorlikning oshishi bilan miniatyura doimiy ravishda 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 va 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.

Kollayderning joylashuvi ko'rsatilgan xarita

Fundamental o'zaro ta'sirlarni bir nazariyada yanada birlashtirish uchun turli xil yondashuvlar qo'llaniladi: M-nazariyasida ishlab chiqilgan simlar nazariyasi (brana nazariyasi), o'ta tortishish nazariyasi, halqa kvant tortishish kuchi va boshqalar. Ulardan ba'zilarida ichki muammolar mavjud va ularning hech birida yo'q. eksperimental tasdiqlash. Muammo shundaki, tegishli tajribalarni amalga oshirish uchun zamonaviy zaryadlangan zarracha tezlatgichlari bilan erishib bo'lmaydigan energiya kerak.

LHC ilgari o'tkazish imkonsiz bo'lgan tajribalarga ruxsat beradi va ehtimol bu nazariyalarning ba'zilarini tasdiqlaydi yoki rad etadi. Shunday qilib, o'lchamlari to'rtdan katta bo'lgan fizik nazariyalarning butun majmuasi mavjud bo'lib, ular "supersimmetriya" mavjudligini taxmin qiladilar - masalan, simlar nazariyasi, uni ba'zan supersimmetriyasiz o'zining jismoniy ma'nosini yo'qotganligi sababli superstring nazariyasi deb ham atashadi. Shunday qilib, supersimmetriya mavjudligini tasdiqlash bu nazariyalarning haqiqatini bilvosita tasdiqlaydi.

Yuqori kvarklarni o'rganish

Qurilish tarixi

LHC tezlatgichini joylashtirish uchun mo'ljallangan 27 km er osti tunnel

Katta adron kollayderi loyihasi g‘oyasi 1984 yilda tug‘ilgan va o‘n yildan so‘ng rasman tasdiqlangan. Uning qurilishi 2001 yilda, oldingi tezlatkich - Katta elektron-pozitron kollayderi qurib bitkazilgandan keyin boshlangan.

Tezlatgich tushayotgan zarrachalarning massa markazi tizimida umumiy energiyasi 14 TeV (ya’ni 14 teraelektronvolt yoki 14 10 12 elektronvolt) bo‘lgan protonlarni, shuningdek energiyasi 5,5 GeV bo‘lgan qo‘rg‘oshin yadrolarini to‘qnashishi kerak. (5,5 10 9 elektronvolt) har bir juft to'qnashuvchi nuklon uchun. Shunday qilib, LHC dunyodagi eng yuqori energiya zarralari tezlatgichi bo'ladi, bu uning eng yaqin raqobatchilari - hozirda Milliy tezlatgich laboratoriyasida ishlayotgan Tevatron proton-antiproton kollayderidan ko'ra kattaroq energiya. Enriko Fermi (AQSh) va Brookhaven laboratoriyasida (AQSh) ishlaydigan relativistik og'ir ion to'qnashuvi RHIC.

Tezlatgich ilgari Katta elektron-pozitron kollayderi egallagan tunnelda joylashgan. Aylanasi 26,7 km bo‘lgan tunnel Fransiya va Shveytsariyada yer ostidan qariyb yuz metr chuqurlikda yotqizilgan. Proton nurlarini saqlash va to'g'rilash uchun umumiy uzunligi 22 km dan ortiq bo'lgan 1624 o'ta o'tkazuvchan magnit ishlatiladi. Ularning oxirgisi 2006 yil 27 noyabrda tunnelga o'rnatildi. Magnitlar 1,9 K (-271 °C) da ishlaydi. Magnitlarni sovutish uchun maxsus kriogen liniya qurilishi 2006 yil 19 noyabrda yakunlandi.

Testlar

Texnik xususiyatlari

Kollayderda zarrachalarni tezlashtirish jarayoni

LHCdagi zarrachalarning to'qnashuvchi nurlardagi tezligi vakuumdagi yorug'lik tezligiga yaqin. Zarrachalarning bunday yuqori tezlikka tezlashishi bir necha bosqichda amalga oshiriladi. Birinchi bosqichda Linac 2 va Linac 3 past energiyali chiziqli tezlatgichlar keyingi tezlashtirish uchun proton va qo'rg'oshin ionlarini yuboradi. Keyin zarralar PS kuchaytirgichga, so'ngra PSning o'ziga (proton sinxrotroniga) kirib, 28 GeV energiya oladi. Shundan so'ng SPS (Super Sinxrotron Proton Sinxrotron) da zarracha tezlashishi davom etadi, bu erda zarracha energiyasi 450 GeV ga etadi. Keyin nur 26,7 kilometrlik asosiy halqaga yo'naltiriladi va detektorlar to'qnashuv nuqtalarida sodir bo'lgan voqealarni qayd qiladi.

Quvvat iste'moli

Kollayderning ishlashi davomida taxminiy energiya iste'moli 180 MVtni tashkil qiladi. Jeneva kantonining taxminiy energiya iste'moli. CERNning o'zi quvvat ishlab chiqarmaydi, faqat zaxira dizel generatorlari mavjud.

Tarqalgan hisoblash

LHC tezlatkichlari va detektorlaridan keladigan ma'lumotlarni boshqarish, saqlash va qayta ishlash uchun LCG taqsimlangan hisoblash tarmog'i yaratilmoqda. L HC C hisoblash G RID ), grid texnologiyasidan foydalangan holda. Muayyan hisoblash vazifalari uchun LHC@home taqsimlangan hisoblash loyihasi qo'llaniladi.

Nazoratsiz jismoniy jarayonlar

Ba'zi ekspertlar va jamoatchilik vakillari kollayderda o'tkazilgan tajribalar nazoratdan chiqib ketishi va ma'lum sharoitlarda butun sayyorani nazariy jihatdan yo'q qilishi mumkin bo'lgan zanjirli reaksiya rivojlanishi ehtimoli nolga teng emasligidan xavotir bildirishdi. LHC ning ishlashi bilan bog'liq halokatli stsenariylar tarafdorlarining nuqtai nazari alohida veb-saytda keltirilgan. Shunga o'xshash his-tuyg'ular tufayli LHC ba'zan shifrlangan Oxirgi Adron kollayderi ( Oxirgi Adron kollayderi).

Shu nuqtai nazardan, kolayderda mikroskopik qora tuynuklar paydo bo'lishining nazariy imkoniyati, shuningdek, atrofdagi moddalarni tutib olishning keyingi zanjirli reaktsiyasi bilan antimateriya va magnit monopollarning hosil bo'lishining nazariy imkoniyati eng tez-tez tilga olinadi.

Ushbu nazariy imkoniyatlar CERNning maxsus guruhi tomonidan ko'rib chiqildi, ular tegishli hisobotni tayyorladilar, unda barcha bunday qo'rquvlar asossiz deb topildi. Ingliz nazariyotchi fizigi Adrian Kent CERN tomonidan qabul qilingan xavfsizlik standartlarini tanqid qiluvchi ilmiy maqola chop etdi, chunki kutilayotgan zarar, ya'ni qurbonlar soni bo'yicha hodisa ehtimoli ko'paytmasi, uning fikricha, qabul qilinishi mumkin emas. Biroq, LHCda halokatli stsenariy ehtimolining maksimal yuqori chegarasi 10 -31 ni tashkil qiladi.

Falokat stsenariylarining asossizligi foydasiga asosiy dalillar orasida Yer, Oy va boshqa sayyoralar doimiy ravishda ancha yuqori energiyaga ega kosmik zarralar oqimlari tomonidan bombardimon qilinayotganiga ishoralar mavjud. Ilgari ishga tushirilgan tezlatgichlarning muvaffaqiyatli ishlashi, jumladan, Brukxavendagi RHIC relativistik og'ir ion to'qnashuvi ham qayd etilgan. Mikroskopik qora tuynuklarning paydo bo'lish ehtimoli CERN mutaxassislari tomonidan inkor etilmaydi, ammo ta'kidlanishicha, bizning uch o'lchovli makonimizda bunday ob'ektlar faqat LHCdagi nurlarning energiyasidan 16 marta kattaroq energiyada paydo bo'lishi mumkin. Gipotetik jihatdan, mikroskopik qora tuynuklar LHCda o'tkazilgan tajribalarda qo'shimcha fazoviy o'lchamlarga ega bo'lgan nazariyalarni bashorat qilishda paydo bo'lishi mumkin. Bunday nazariyalar hali hech qanday eksperimental tasdiqga ega emas. Biroq, agar qora tuynuklar LHCda zarrachalar to'qnashuvi natijasida hosil bo'lsa ham, ular Xoking nurlanishi tufayli o'ta beqaror bo'lib, oddiy zarrachalar kabi deyarli bir zumda bug'lanadi.

2008 yil 21 martda Valter Vagnerning da'vosi Gavayi (AQSh) federal okrug sudiga topshirildi. Valter L. Vagner) va Luis Sancho (ingliz. Luis Sancho), unda ular CERNni dunyoni oxiratga olib kelishga urinishda ayblab, uning xavfsizligi kafolatlanmaguncha kollayderni ishga tushirishni taqiqlashni talab qilmoqdalar.

Tabiiy tezlik va energiya bilan taqqoslash

Tezlatgich adronlar va atom yadrolari kabi zarralarni to'qnashtirish uchun mo'ljallangan. Biroq, tezligi va energiyasi kollayderga qaraganda ancha yuqori bo'lgan zarrachalarning tabiiy manbalari mavjud (qarang: Zevatron). Bunday tabiiy zarralar kosmik nurlarda aniqlanadi. Yer sayyorasining yuzasi bu nurlardan qisman himoyalangan, ammo ular atmosferadan o'tayotganda, kosmik nurlar zarralari atomlar va havo molekulalari bilan to'qnashadi. Ushbu tabiiy to'qnashuvlar natijasida Yer atmosferasida ko'plab barqaror va beqaror zarralar hosil bo'ladi. Natijada, ko'p million yillar davomida sayyorada tabiiy fon radiatsiyasi mavjud. Xuddi shu narsa (elementar zarralar va atomlarning to'qnashuvi) LHCda sodir bo'ladi, lekin past tezlik va energiya bilan va juda kichikroq miqdorda.

Mikroskopik qora tuynuklar

Agar qora tuynuklar elementar zarrachalarning toʻqnashuvi vaqtida hosil boʻlishi mumkin boʻlsa, ular ham kvant mexanikasining eng asosiy tamoyillaridan biri boʻlgan CPT oʻzgarmasligi prinsipiga muvofiq elementar zarrachalarga aylanadi.

Bundan tashqari, agar barqaror qora mikro tuynuklar mavjudligi haqidagi gipoteza to'g'ri bo'lsa, ular Yerni kosmik elementar zarralar tomonidan bombardimon qilinishi natijasida ko'p miqdorda hosil bo'lar edi. Ammo koinotdan keladigan yuqori energiyali elementar zarralarning aksariyati elektr zaryadiga ega, shuning uchun ba'zi qora tuynuklar elektr zaryadlangan bo'lar edi. Bu zaryadlangan qora tuynuklar Yerning magnit maydoni tomonidan tutib olinadi va agar ular haqiqatan ham xavfli bo'lsa, Yerni ancha oldin yo'q qilgan bo'lar edi. Qora tuynuklarni elektr neytral holga keltiradigan Shvimmer mexanizmi Xoking effektiga juda o'xshaydi va agar Xoking effekti ishlamasa ishlamaydi.

Bundan tashqari, zaryadlangan yoki elektr neytral bo'lgan har qanday qora tuynuklar oq mittilar tomonidan tutiladi va neytron yulduzlari(ular Yer kabi, kosmik nurlanish bilan bombardimon qilingan) va ularni yo'q qildi. Natijada, oq mittilar va neytron yulduzlarning umri amalda kuzatilganidan ancha qisqaroq bo'lar edi. Bundan tashqari, halokatli oq mittilar va neytron yulduzlari aslida kuzatilmaydigan qo'shimcha nurlanishni chiqaradi.

Va nihoyat, mikroskopik qora tuynuklarning paydo bo'lishini bashorat qiladigan qo'shimcha fazoviy o'lchamlarga ega bo'lgan nazariyalar, agar qo'shimcha o'lchamlar soni kamida uchta bo'lsa, eksperimental ma'lumotlarga zid kelmaydi. Ammo qo'shimcha o'lchamlar juda ko'p, qora tuynuk Yerga jiddiy zarar etkazguncha milliardlab yillar o'tishi kerak.

Strapelki

Qarama-qarshi fikrlarni Moskva davlat universitetining Yadro fizikasi ilmiy-tadqiqot instituti fizika-matematika fanlari doktori Eduard Boos egallaydi, u LHCda makroskopik qora tuynuklarning paydo bo'lishini va shuning uchun "chuvalchanglar" va vaqt sayohatini rad etadi.

Eslatmalar

1. LHC bo'yicha yakuniy qo'llanma (inglizcha) P. 30.
2. LHC: Asosiy faktlar. "Katta fanning elementlari." 2008-yil 15-sentabrda olindi.
3. Tevatron Electroweak ishchi guruhi, Yuqori kichik guruh
4. LHC sinxronizatsiya sinovi muvaffaqiyatli
5. Inyeksiya tizimining ikkinchi sinovi uzilishlar bilan o'tdi, ammo maqsadiga erishdi. "Katta fanning elementlari" (2008 yil 24 avgust). 2008-yil 6-sentyabrda olindi.
6. LHC muhim kuni tez boshlanadi
7. LHCdagi birinchi nur - ilm-fanni tezlashtiradi.
8. LHC jamoasi uchun topshiriq tugallandi. physicsworld.com. 2008-yil 12-sentabrda olindi.
9. LHC da barqaror aylanma nur ishga tushirildi. "Katta fanning elementlari" (2008 yil 12 sentyabr). 2008-yil 12-sentabrda olindi.
10. Katta adron kollayderidagi avariya tajribalarni cheksiz muddatga kechiktiradi. "Katta fanning elementlari" (2008 yil 19 sentyabr). 2008-yil 21-sentabrda olindi.
11. Katta adron kollayderi bahorgacha ishlamaydi - CERN. RIA Novosti (2008 yil 23 sentyabr). 2008-yil 25-sentabrda olindi.
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. Zararlangan magnitlarni ta'mirlash oldindan o'ylangandan ko'ra kengroq bo'ladi. "Katta fan elementlari" (2008 yil 9 noyabr). 2008 yil 12-noyabrda olindi.
16. 2009 yil uchun taqvim. "Katta fanning elementlari" (2009 yil 18 yanvar). 2009 yil 18 yanvarda olindi.
17. CERN press-relizi
18. Yirik adron kollayderining 2009-2010 yillarga mo‘ljallangan ish rejasi tasdiqlandi. "Katta fanning elementlari" (2009 yil 6 fevral). 2009-yil 5-aprelda olindi.
19. LHC tajribalari.
20. "Pandora qutisi" ochiladi. Vesti.ru (2008 yil 9 sentyabr). 2008-yil 12-sentabrda olindi.
21. Zarrachalar to'qnashuvi tajribalarida xavf ehtimoli
22. Dimopulos S., Landsberg G. Katta adron kollayderidagi qora tuynuklar (inglizcha) fizik. Rev. Lett. 87 (2001)
23. Blaizot J.-P. va boshqalar. LHCda og'ir ionli to'qnashuvlar paytida potentsial xavfli hodisalarni o'rganish.
24. LHC to'qnashuvlari xavfsizligini ko'rib chiqish LHC xavfsizlikni baholash guruhi
25. Akseleratorlarning xavf-xatarlarini tanqidiy ko'rib chiqish. Proza.ru (2008 yil 23 may). 2008-yil 17-sentabrda olindi.
26. LHCda falokat ehtimoli qanday?
27. Qiyomat kuni
28. Sudyadan dunyoni qutqarishni so'rash va ehtimol yana ko'p narsalar
29. LHC nima uchun xavfsiz bo'lishini tushuntirish
30. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-es.pdf (ispancha)
31. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-de.pdf (nemis)
32. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-fr.pdf (frantsuz)
33. X. Geyselberg. Kvark tomchilarida skrining // Fizika tekshiruvi D. - 1993. - T. 48. - No 3. - B. 1418-1423. DOI: 10.1103/PhysRevD.48.1418
34. M. Alford, K. Rajagopal, S. Reddi, A. Shtayner. G'alati yulduz qobig'i va g'alati qobiqlarning barqarorligi // Amerika jismoniy jamiyati. Fizika tekshiruvi D. - 2006. - T. 73, 114016.

Yevropada olib borilayotgan eksperiment haqidagi xabar jamoatchilik tinchligini larzaga solib, muhokama qilinadigan mavzular ro‘yxatining birinchi pog‘onasiga ko‘tarildi. Adron kollayderi hamma joyda - televizorda, matbuotda va Internetda paydo bo'ldi. Agar LJ foydalanuvchilari yuzlab g'amxo'r odamlar ilm-fanning yangi ixtirosi haqida o'z fikrlarini faol ravishda bildirgan alohida jamoalarni yaratsa, nima deyishimiz mumkin. “Delo” sizga o‘zing bilmay bo‘lmaydigan 10 ta faktni taqdim etadi hadron kollayderi.

Sirli ilmiy ibora har bir so'zning ma'nosini anglaganimizdan so'ng, bunday bo'lishni to'xtatadi. Adron– elementar zarralar sinfining nomi. Kollayder- maxsus tezlatkich, uning yordamida yuqori energiyani moddaning elementar zarrachalariga o'tkazish va ularni eng yuqori tezlikka tezlashtirish, ularning bir-biri bilan to'qnashuvini takrorlash mumkin.

2. Nima uchun hamma u haqida gapiradi?

CERN Yevropa yadroviy tadqiqotlar markazi olimlarining fikricha, tajriba milliardlab yillar muqaddam koinot paydo bo‘lishi natijasida sodir bo‘lgan portlashni miniatyura shaklida takrorlash imkonini beradi. Biroq, jamoatchilikni eng ko'p tashvishlantirayotgan narsa, agar tajriba muvaffaqiyatsizlikka uchrasa, mini-portlashning sayyora uchun oqibatlari qanday bo'lishidir. Ba'zi olimlarning fikricha, qarama-qarshi yo'nalishda o'ta relyativistik tezlikda uchayotgan elementar zarrachalarning to'qnashuvi natijasida mikroskopik qora tuynuklar paydo bo'ladi va boshqa xavfli zarralar uchib ketadi. Qora tuynuklarning bug'lanishiga olib keladigan maxsus nurlanishga tayanishning alohida ma'nosi yo'q - uning ishlashi haqida hech qanday eksperimental dalil yo'q. Shuning uchun ham skeptik olimlar tomonidan faol ravishda qo'zg'atilgan bunday ilmiy yangiliklarga ishonchsizlik paydo bo'ladi.

3. Bu narsa qanday ishlaydi?

Elementar zarralar turli orbitalarga qarama-qarshi yo'nalishda tezlashadi, shundan so'ng ular bitta orbitaga joylashtiriladi. Murakkab qurilmaning ahamiyati shundaki, u tufayli olimlar 150 megapikselli raqamli kameralar ko'rinishidagi maxsus detektorlar tomonidan qayd etilgan, har biriga 600 million kadr olish imkoniyatiga ega bo'lgan elementar zarrachalarning to'qnashuv mahsulotlarini o'rganish imkoniyatiga ega bo'ldilar. ikkinchi.

4. Kollayder yaratish g'oyasi qachon paydo bo'lgan?

Mashinani qurish g'oyasi 1984 yilda tug'ilgan, ammo tunnel qurilishi faqat 2001 yilda boshlangan. Tezlatgich avvalgi tezlatkich - Katta elektron-pozitron kollayderi joylashgan tunnelda joylashgan. 26,7 kilometrlik halqa Fransiya va Shveytsariyada qariyb yuz metr er ostidan yotqizilgan. 10-sentabr kuni tezlatgichda protonlarning birinchi nurlari uchirildi. Ikkinchi nur yaqin kunlarda ishga tushiriladi.

5. Qurilish qanchaga tushdi?

Loyihani ishlab chiqishda butun dunyodan yuzlab olimlar, shu jumladan rossiyalik olimlar ishtirok etishdi. Uning qiymati 10 milliard dollarga baholanmoqda, shundan AQSh adron kollayderi qurilishiga 531 million sarmoya kiritgan.

6. Ukraina tezlatgichni yaratishga qanday hissa qo'shdi?

Ukraina Nazariy fizika instituti olimlari adron kollayderini qurishda bevosita ishtirok etishdi. Ular tadqiqot uchun maxsus ichki kuzatuv tizimini (ITS) ishlab chiqdilar. U "Alis" ning yuragi - qism kollayder, bu erda miniatyura "katta portlash" sodir bo'lishi kerak. Shubhasiz, bu avtomobilning eng muhim qismi emas. Ukraina loyihada ishtirok etish huquqi uchun har yili 200 ming grivna to‘lashi kerak. Bu boshqa mamlakatlarning loyihaga kiritgan hissasidan 500-1000 baravar kam.

7. Dunyoning oxirini qachon kutishimiz kerak?

Elementar zarrachalar nurlarining toʻqnashuvi boʻyicha birinchi tajriba 21-oktabrga belgilangan. Shu vaqtgacha olimlar zarrachalarni yorug'lik tezligiga yaqin tezlikka tezlashtirishni rejalashtirmoqda. Eynshteynning umumiy nisbiylik nazariyasiga ko'ra, qora tuynuklar bizga tahdid solmaydi. Biroq, agar qo'shimcha fazoviy o'lchamlarga ega bo'lgan nazariyalar to'g'ri bo'lsa, bizda Yer sayyorasidagi barcha muammolarimizni hal qilish uchun ko'p vaqtimiz qolmaydi.

8. Nima uchun qora tuynuklar qo'rqinchli?

Qora tuynuk- fazo-vaqtning tortishish kuchi shunchalik kuchliki, hatto yorug'lik tezligida harakatlanuvchi jismlar ham uni tark eta olmaydigan hudud. Qora tuynuklarning mavjudligi Eynshteyn tenglamalarining yechimlari bilan tasdiqlangan. Ko'pchilik Evropada paydo bo'lgan qora tuynuk butun sayyorani qanday yutib yuborishini allaqachon tasavvur qilishiga qaramay, signal berishning hojati yo'q. Qora tuynuklar, ba'zi nazariyalarga ko'ra, ishlayotganda paydo bo'lishi mumkin kollayder, xuddi shu nazariyalarga ko'ra, shu qadar qisqa vaqt davomida mavjud bo'ladiki, ular shunchaki materiyani yutish jarayonini boshlashga vaqtlari bo'lmaydi. Ba'zi olimlarning fikriga ko'ra, ular kollayder devorlariga etib borishga ham ulgurmaydi.

9. Tadqiqot qanday foydali bo'lishi mumkin?

Ushbu tadqiqotlar insoniyatga elementar zarrachalar tarkibini bilish imkonini beradigan fanning yana bir ajoyib yutug'i ekanligidan tashqari, bu insoniyatning bunday tavakkal qilgan foydasi emas. Ehtimol, yaqin kelajakda siz va men dinozavrlarni o'z ko'zimiz bilan ko'rishimiz va Napoleon bilan eng samarali harbiy strategiyalarni muhokama qilishimiz mumkin. Rossiyalik olimlarning fikricha, tajriba natijasida insoniyat vaqt mashinasini yaratishi mumkin.

10. Adron kollayderini qanday qilib ilmiy bilimdon deb topish mumkin?

Va nihoyat, agar kimdir oldindan javob bilan qurollangan bo'lsa, sizdan adron kollayderi nima ekanligini so'rasa, biz sizga har qanday odamni yoqimli ajablantiradigan munosib javobni taklif qilamiz. Shunday ekan, xavfsizlik kamarlaringizni mahkamlang! Hadron Collider - bu to'qnashuv nurlaridagi protonlar va og'ir ionlarni tezlashtirish uchun mo'ljallangan zaryadlangan zarracha tezlatgichi. Yadroviy tadqiqotlar bo‘yicha Yevropa kengashi tadqiqot markazida qurilgan bu 100 metr chuqurlikda yotqizilgan 27 kilometrlik tunnel. Protonlar elektr zaryadlanganligi sababli, ultrarelyativistik proton protonga yaqin uchadigan deyarli haqiqiy fotonlar bulutini hosil qiladi. Bu fotonlar oqimi yadro to'qnashuvi rejimida yadroning katta elektr zaryadi tufayli yanada kuchayadi. Ular yaqinlashib kelayotgan proton bilan to'qnashib, odatdagi foton-adron to'qnashuvlarini yoki bir-biri bilan to'qnashishi mumkin. Olimlar tajriba natijasida fazoda fazo-vaqtning tipologik xususiyati bo'lgan fazo-vaqt "tunnellari" paydo bo'lishi mumkinligidan qo'rqishadi. Tajriba natijasida supersimmetriya mavjudligini ham isbotlash mumkin, bu esa superstring nazariyasi haqiqatining bilvosita tasdig'iga aylanadi.

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 yaqinida 27 kilometrlik (26 659 m) dumaloq beton tunnelda protonlarni tezlashtirish uchun o'ta o'tkazuvchan magnitlar halqasi yaratilgan. 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, shu 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.

Hozirgi kunda mashhur Xiggs bozoni gipotetik zarracha bo'lib, elementar zarrachalarning standart, klassik modeli deb ataladigan asosiy komponentlardan biridir. 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 ilm-fan olamini yangi kashfiyotlar bilan hayratga solishi mumkin.

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 dastlabki bosqich Koinot bitta o'zaro ta'sirga ega 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 shahridagi Yadro tadqiqotlari qo‘shma instituti hamkasblarini va boshqalarni hamkorlikka taklif qilishdi. Rossiya muassasalari. 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 end-end 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 elektron muhandislarimizdan yana biri 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

Kanaldan sharh Oddiy fan, tezlatgichning ishlash printsipini aniq ko'rsatib:

Uanaal Galileodan sharh:

Uanaal Galileodan sharh:

Hadron Collider ishga tushirilishi 2015: