Gdje se nalazi Veliki hadronski sudarač?

CERN (Evropski savjet za nuklearna istraživanja) je 2008. godine završio izgradnju super-moćnog akceleratora čestica nazvanog Veliki hadronski sudarač. Na engleskom: LHC – Large Hadron Collider. CERN je međunarodna međuvladina naučna organizacija osnovana 1955. godine. Zapravo, to je vodeća svjetska laboratorija u oblastima visoke energije, fizike čestica i solarna energija. Oko 20 zemalja su članice organizacije.

Zašto je potreban Veliki hadronski sudarač?

U blizini Ženeve stvoren je prsten supravodljivih magneta koji ubrzavaju protone u kružnom betonskom tunelu dugom 27 kilometara (26.659 m). Očekuje se da će akcelerator ne samo pomoći da se pronikne u misterije mikrostrukture materije, već će omogućiti i napredak u potrazi za odgovorom na pitanje novih izvora energije u dubinama materije.

U tu svrhu, istovremeno sa izgradnjom samog akceleratora (koja košta preko 2 milijarde dolara), stvorena su četiri detektora čestica. Od toga su dva velika univerzalna (CMS i ATLAS) i dva više specijalizovana. Ukupna cijena detektora također se približava 2 milijarde dolara. Preko 150 instituta iz 50 zemalja, uključujući Rusiju i Belorusiju, učestvovalo je u svakom od velikih CMS i ATLAS projekata.

Lov na neuhvatljivi Higsov bozon

Kako radi akcelerator hadronskog sudarača? Kolajder je najveći protonski akcelerator koji radi na sudarajućim snopovima. Kao rezultat ubrzanja, svaki od snopova će imati energiju u laboratorijskom sistemu od 7 teraelektron volti (TeV), odnosno 7x1012 elektron volti. Kada se protoni sudare, nastaju mnoge nove čestice koje će detektori zabilježiti. Nakon analize sekundarnih čestica, dobijeni podaci pomoći će da se odgovori na fundamentalna pitanja koja se tiču ​​naučnika koji se bave fizikom mikrosvijeta i astrofizikom. Među glavnim problemima je eksperimentalno otkrivanje Higgsovog bozona.

Sada poznati Higsov bozon je hipotetička čestica koja je jedna od glavnih komponenti takozvanog standardnog, klasičnog modela elementarnih čestica. Ime je dobio po britanskom teoretičaru Peteru Higgsu, koji je predvidio njegovo postojanje 1964. godine. Smatra se da su Higsovi bozoni, kao kvanti Higsovog polja, relevantni za fundamentalna pitanja fizike. Konkretno, na koncept porijekla masa elementarnih čestica.

Od 2. do 4. jula 2012. godine, serija eksperimenata na sudaraču otkrila je određenu česticu koja se može povezati sa Higsovim bozonom. Štaviše, podaci su potvrđeni kada su mjereni i ATLAS sistemom i CMS sistemom. Još uvijek se vodi debata o tome da li je ozloglašeni Higsov bozon zaista otkriven ili je u pitanju još jedna čestica. Činjenica je da je otkriveni bozon najteži ikada otkriven. Da riješe fundamentalno pitanje pozvani su vodeći svjetski fizičari: Gerald Guralnik, Carl Hagen, Francois Englert i sam Peter Higgs, koji je teoretski potkrijepio postojanje bozona nazvanog u njegovu čast još 1964. godine. Nakon analize niza podataka, učesnici studije su skloni vjerovati da je Higsov bozon zaista otkriven.

Mnogi fizičari su se nadali da će proučavanje Higgsovog bozona otkriti “anomalije” koje će dovesti do govora o takozvanoj “novoj fizici”. Međutim, do kraja 2014. godine obrađen je gotovo cijeli skup podataka akumuliranih u prethodne tri godine kao rezultat eksperimenata na LHC-u, i nisu otkrivena nikakva intrigantna odstupanja (osim izolovanih slučajeva). U stvari, pokazalo se da je dvofotonski raspad ozloglašenog Higgsovog bozona bio, prema istraživačima, "previše standardan". Međutim, eksperimenti planirani za proljeće 2015. mogli bi iznenaditi naučni svijet novim otkrićima.

Ne samo bozon

Potraga za Higsovim bozonom nije sama po sebi cilj džinovskog projekta. Za naučnike je takođe važno da tragaju za novim tipovima čestica koje omogućavaju suđenje o jedinstvenoj interakciji prirode u ranoj fazi postojanja Univerzuma. Naučnici sada razlikuju četiri fundamentalne interakcije prirode: jaku, elektromagnetnu, slabu i gravitacionu. Teorija sugerira da je u ranim fazama svemira možda postojala samo jedna sila. Ako se otkriju nove čestice, ova verzija će biti potvrđena.

Fizičari su takođe zabrinuti zbog misterioznog porekla mase čestica. Zašto čestice uopšte imaju masu? I zašto oni imaju takve mase, a ne druge? Inače, ovdje uvijek mislimo na formulu E=mc². Svaki materijalni objekat ima energiju. Pitanje je kako to osloboditi. Kako stvoriti tehnologije koje bi omogućile oslobađanje od supstance sa maksimalnom efikasnošću? Ovo je danas glavno energetsko pitanje.

Drugim riječima, projekat Velikog hadronskog sudarača pomoći će naučnicima da pronađu odgovore na fundamentalna pitanja i prošire znanje o mikrokosmosu, a time i o nastanku i razvoju Univerzuma.

Doprinos bjeloruskih i ruskih naučnika i inženjera stvaranju LHC-a

U fazi izgradnje, evropski partneri iz CERN-a su se obratili grupi beloruskih naučnika sa ozbiljnim iskustvom u ovoj oblasti da učestvuju u kreiranju detektora za LHC od samog početka projekta. Zauzvrat, bjeloruski naučnici su pozvali kolege iz Zajedničkog instituta za nuklearna istraživanja iz naučnog grada Dubne i drugih ruskih instituta na saradnju. Stručnjaci su kao jedan tim započeli rad na takozvanom CMS detektoru - “Compact Muon Solenoid”. Sastoji se od mnogo složenih podsistema, od kojih je svaki dizajniran za obavljanje specifičnih zadataka, a zajedno obezbeđuju identifikaciju i precizno merenje energija i uglova odlaska svih čestica proizvedenih tokom sudara protona na LHC-u.

Bjelorusko-ruski stručnjaci također su učestvovali u stvaranju detektora ATLAS. Ovo je instalacija visoka 20 m koja može mjeriti putanje čestica sa velikom preciznošću: do 0,01 mm. Osjetljivi senzori unutar detektora sadrže oko 10 milijardi tranzistora. Prioritetni cilj eksperimenta ATLAS je otkrivanje Higgsovog bozona i proučavanje njegovih svojstava.

Bez pretjerivanja, naši naučnici su dali značajan doprinos stvaranju CMS i ATLAS detektora. Neke važne komponente proizvedene su u Minskoj mašinskoj fabrici po imenu. Oktobarska revolucija (MZOR). Konkretno, krajnji hadronski kalorimetri za CMS eksperiment. Pored toga, postrojenje je proizvodilo veoma složene elemente magnetnog sistema detektora ATLAS. To su proizvodi velikih dimenzija koji zahtijevaju posebne tehnologije obrade metala i ultra preciznu obradu. Prema riječima tehničara CERN-a, narudžbe su briljantno izvršene.

Ne može se potcijeniti ni „doprinos pojedinaca istoriji“. Na primer, inženjer kandidat tehničkih nauka Roman Stefanović je odgovoran za ultra-preciznu mehaniku u CMS projektu. Čak u šali kažu da bez njega CMS ne bi bio izgrađen. Ali ozbiljno, možemo sasvim sigurno reći: bez toga, rokovi montaže i puštanja u rad sa traženim kvalitetom ne bi bili ispoštovani. Još jedan naš inženjer elektronike, Vladimir Čehovski, koji je prošao prilično teško takmičenje, danas otklanja greške u elektronici CMS detektora i njegovih mionskih komora.

Naši naučnici su uključeni kako u lansiranje detektora tako i u laboratorijski dio, u njihov rad, održavanje i ažuriranje. Naučnici iz Dubne i njihove bjeloruske kolege u potpunosti zauzimaju svoja mjesta u međunarodnoj zajednici fizike CERN, koja radi na dobijanju novih informacija o dubinskim svojstvima i strukturi materije.

Definicija Velikog hadronskog sudarača je sljedeća: LHC je akcelerator nabijenih čestica, a stvoren je s ciljem ubrzavanja teških jona i protona olova, te proučavanja procesa koji se dešavaju prilikom njihovog sudara. Ali zašto je to potrebno? Da li ovo predstavlja opasnost? U ovom članku ćemo odgovoriti na ova pitanja i pokušati razumjeti zašto je potreban Veliki hadronski sudarač.

Šta je BAK

Veliki hadronski sudarač je ogroman tunel u obliku prstena. Izgleda kao velika cijev koja raspršuje čestice. LHC se nalazi ispod teritorije Švajcarske i Francuske, na dubini od 100 metara. U njegovom stvaranju su učestvovali naučnici iz cijelog svijeta.

Svrha njegove izgradnje:

• Pronađite Higsov bozon. Ovo je mehanizam koji česticama daje masu.
• Proučavanje kvarkova - to su fundamentalne čestice koje su dio hadrona. Zato je ime sudarača “hadron”.

Mnogi ljudi misle da je LHC jedini akcelerator na svijetu. Ali ovo je daleko od istine. Od 50-ih godina 20. vijeka napravljeno je na desetine sličnih sudarača širom svijeta. Ali Veliki hadronski sudarač smatra se najvećom strukturom, njegova dužina je 25,5 km. Osim toga, uključuje još jedan akcelerator, manje veličine.

Mediji o LHC-u

Još od nastanka sudarača, u medijima se pojavio ogroman broj članaka o opasnostima i visokoj cijeni akceleratora. Većina ljudi vjeruje da je novac bačen, ne mogu razumjeti zašto bi trošili toliko novca i truda tražeći neku česticu.

• Veliki hadronski sudarač nije najskuplji naučni projekat u istoriji.
• Glavni cilj ovog rada je Higsov bozon, za čije otkriće je stvoren sudarač dronova. Rezultati ovog otkrića donijet će čovječanstvu mnoge revolucionarne tehnologije. Uostalom, i izum mobilnog telefona je svojevremeno dočekan negativno.

Princip rada rezervoara

Pogledajmo kako izgleda rad hadronskog sudarača. On sudara snopove čestica pri velikim brzinama, a zatim prati njihove naknadne interakcije i ponašanje. U pravilu se jedan snop čestica prvo ubrzava na pomoćnom prstenu, a nakon toga se šalje na glavni prsten.

Unutar sudarača, čestice se drže na mjestu pomoću mnogih jakih magneta. Budući da se sudar čestica događa u djeliću sekunde, njihovo kretanje se bilježi pomoću visoko preciznih instrumenata.

Organizacija koja upravlja sudaračem je CERN. Upravo je ona 4. jula 2012. godine, nakon ogromnih finansijskih ulaganja i rada, zvanično objavila da je Higsov bozon pronađen.

Zašto je LHC potreban?

Sada je potrebno razumjeti šta LHC daje običnim ljudima i zašto je potreban hadronski sudarač.

Otkrića vezana za Higsov bozon i proučavanje kvarkova mogu na kraju dovesti do novog talasa naučnog i tehnološkog napretka.

• Grubo rečeno, masa je energija u mirovanju, što znači da je u budućnosti moguće pretvoriti materiju u energiju. I, stoga, neće biti problema s energijom i pojavit će se mogućnost međuzvjezdanog putovanja.
• U budućnosti će proučavanje kvantne gravitacije omogućiti kontrolu gravitacije.
• To omogućava detaljnije proučavanje M-teorije, koja tvrdi da svemir uključuje 11 dimenzija. Ova studija će nam omogućiti da bolje razumijemo strukturu Univerzuma.

O nategnutoj opasnosti od hadronskog sudarača

Ljudi se po pravilu plaše svega novog. Hadron Collider također izaziva njihovu zabrinutost. Njegova opasnost je nategnuta i u medijima je potpiruju ljudi koji nemaju prirodno naučno obrazovanje.

• Hadroni se sudaraju u LHC-u, a ne bozoni, kako pišu neki novinari, plašeći ljude.
• Takvi uređaji rade već decenijama i ne štete, već koriste nauci.
• Kvantna teorija gravitacije opovrgava ideju o sudarima protona visoke energije koji bi mogli proizvesti crne rupe.
• Samo zvijezda čija je masa 3 puta veća od Sunčeve može se srušiti u crnu rupu. Pošto takve mase ne postoje u Sunčevom sistemu, nema gde da nastane crna rupa.
• Zbog dubine na kojoj se sudarač nalazi pod zemljom, njegovo zračenje ne predstavlja opasnost.

Naučili smo šta je LHC i čemu služi hadronski sudarač i shvatili da ga se ne trebamo bojati, već čekati otkrića koja nam obećavaju veliki tehnički napredak.

Veliki hadronski sudarač je nazvan ili "mašina sudnjeg dana" ili ključ misterije svemira, ali njegov značaj nije sporan.

Kao što je čuveni britanski mislilac Bertrand Rasel jednom rekao: „Filozofija je ono što znaš, filozofija je ono što ne znaš“. Čini se da je pravo naučno znanje odavno odvojeno od svog porekla, što se može naći u filozofskim istraživanjima antičke Grčke, ali to nije sasvim tačno.

Tokom dvadesetog veka naučnici su pokušavali da u nauci pronađu odgovor na pitanje strukture sveta. Taj je proces bio sličan potrazi za smislom života: ogroman broj teorija, pretpostavki, pa čak i suludih ideja. Do kakvih su zaključaka došli naučnici na početku 21. vijeka?

Cijeli svijet se sastoji od elementarne čestice, koji predstavljaju konačne oblike svih stvari, odnosno ono što se ne može podijeliti na manje elemente. To uključuje protone, elektrone, neutrone i tako dalje. Ove čestice su u stalnoj interakciji jedna s drugom. Početkom našeg veka izražavao se u 4 osnovna tipa: gravitacioni, elektromagnetni, jak i slab. Prvi je opisan Općom teorijom relativnosti, ostale tri su kombinovane u okviru Standardnog modela (kvantne teorije). Također je sugerirano da postoji još jedna interakcija, kasnije nazvana Higsovo polje.

Postepeno, ideja o ujedinjenju svih fundamentalnih interakcija u okviru „ teorije svega", što se u početku doživljavalo kao šala, ali je brzo preraslo u snažan naučni pravac. Zašto je to potrebno? To je jednostavno! Bez razumijevanja kako svijet funkcionira, mi smo kao mravi u vještačkom gnijezdu – nećemo prekoračiti svoje mogućnosti. Ljudsko znanje ne može (pa, ili ćao ne možete, ako ste optimista) obuhvatiti cjelokupnu strukturu svijeta.

Razmatra se jedna od najpoznatijih teorija koja tvrdi da "prihvata sve". teorija struna. To implicira da su cijeli Univerzum i naši životi višedimenzionalni. Unatoč razrađenom teorijskom dijelu i podršci poznatih fizičara poput Briana Greenea i Stephena Hawkinga, nema eksperimentalne potvrde.

Naučnici su se, decenijama kasnije, umorili od emitovanja sa tribina i odlučili su da naprave nešto što bi trebalo jednom zauvijek staviti tačku na i. U tu svrhu stvorena je najveća eksperimentalna instalacija na svijetu - Veliki hadronski sudarač (LHC).

"U sudarač!"

Šta je sudarač? Naučno rečeno, ovo je akcelerator nabijenih čestica dizajniran da ubrza elementarne čestice radi daljeg razumijevanja njihove interakcije. U nenaučnom smislu, to je velika arena (ili sandbox, ako želite) u kojoj se naučnici bore da potvrde svoje teorije.

Ideja o sudaru elementarnih čestica i viđenju onoga što se događa prvi put je potekla od američkog fizičara Donalda Williama Kersta 1956. godine. On je sugerisao da će zahvaljujući tome naučnici moći da proniknu u tajne Univerzuma. Čini se da šta nije u redu sa sudarom dva snopa protona ukupne energije milion puta veće od one iz termonuklearne fuzije? Vremena su bila odgovarajuća: Hladni rat, trka u naoružanju i sve to.

Istorija stvaranja LHC-a

Brücke-Osteuropa / wikimedia.org
(CC0 1.0)

Ideja o stvaranju akceleratora za proizvodnju i proučavanje nabijenih čestica pojavila se početkom 1920-ih, ali su prvi prototipovi stvoreni tek početkom 1930-ih. U početku su to bili visokonaponski linearni akceleratori, odnosno nabijene čestice koje su se kretale pravolinijski. Verzija prstena predstavljena je 1931. godine u SAD-u, nakon čega su se slični uređaji počeli pojavljivati ​​u brojnim razvijenim zemljama - Velikoj Britaniji, Švicarskoj i SSSR-u. Dobili su ime ciklotroni, a kasnije se počeo aktivno koristiti za stvaranje nuklearnog oružja.

Treba napomenuti da su troškovi izgradnje akceleratora čestica nevjerovatno visoki. Evropa, koja nije igrala primarnu ulogu tokom Hladnog rata, povjerila je njegovo stvaranje Evropska organizacija za nuklearna istraživanja (na ruskom se često čita kao CERN), koji je kasnije preuzeo izgradnju LHC-a.

CERN je nastao kao posljedica globalne zabrinutosti oko nuklearnih istraživanja u SAD-u i SSSR-u, koja bi mogla dovesti do općeg istrebljenja. Stoga su naučnici odlučili da udruže snage i usmjere ih u mirnom pravcu. 1954. godine CERN je dobio službeno rođenje.

1983. godine, pod pokroviteljstvom CERN-a, otkriveni su W i Z bozoni, nakon čega je pitanje otkrića Higgsovih bozona postalo samo pitanje vremena. Iste godine započeli su radovi na izgradnji Velikog elektronsko-pozitronskog sudarača (LEPC), koji je imao primarnu ulogu u proučavanju otkrivenih bozona. Međutim, već tada je postalo jasno da će se snaga stvorenog uređaja uskoro pokazati nedovoljnom. A 1984. godine donesena je odluka o izgradnji LHC-a, odmah nakon što je BEPK demontiran. Ovo se desilo 2000. godine.

Izgradnju LHC-a, koja je počela 2001. godine, olakšala je činjenica da se odvijala na mjestu nekadašnjeg BEPK-a, u dolini Ženevskog jezera. U vezi sa pitanjima finansiranja (1995. godine trošak je procijenjen na 2,6 milijardi švajcarskih franaka, do 2001. je premašio 4,6 milijardi, 2009. godine iznosio je 6 milijardi dolara).

Trenutno se LHC nalazi u tunelu obima 26,7 km i prolazi kroz teritorije dvije evropske zemlje - Francuske i Švicarske. Dubina tunela varira od 50 do 175 metara. Također treba napomenuti da energija sudara protona u akceleratoru dostiže 14 teraelektronvolti, što je 20 puta veće od rezultata postignutih primjenom BEPK.

“Radoznalost nije porok, ali je velika odvratna stvar.”

27-kilometarski tunel CERN sudarača nalazi se 100 metara ispod zemlje u blizini Ženeve. Ovdje će biti ogromni supravodljivi elektromagneti. Desno su transportna vozila. Juhanson / wikipedia.org (CC BY-SA 3.0)

Zašto je potrebna ova umjetna “Mašina Sudnjeg dana”? Naučnici očekuju da vide svijet kakav je bio neposredno nakon Velikog praska, odnosno u trenutku nastanka materije.

Ciljevi koje su naučnici sebi postavili tokom izgradnje LHC-a:

1. Potvrda ili opovrgavanje Standardnog modela sa ciljem daljeg stvaranja „teorije svega“.
2. Dokaz postojanja Higsovog bozona kao čestice pete fundamentalne sile. Prema teorijskim istraživanjima, trebalo bi da utiče na električne i slabe interakcije, narušavajući njihovu simetriju.
3. Proučavanje kvarkova, koji su fundamentalna čestica koja je 20 hiljada puta manja od protona koji se sastoje od njih.
4. Dobijanje i proučavanje tamne materije, koja čini većinu Univerzuma.

Ovo su daleko od jedinih ciljeva koje su naučnici dodijelili LHC-u, ali ostali su više povezani ili čisto teoretski.

Šta ste postigli?

Bez sumnje, najveće i najznačajnije dostignuće bila je zvanična potvrda postojanja Higgsov bozon. Otkriće pete interakcije (Higsovo polje), koja, prema naučnicima, utiče na sticanje mase svim elementarnim česticama. Vjeruje se da kada se simetrija naruši tokom utjecaja Higsovog polja na druga polja, W i Z bozoni postaju masivni. Otkriće Higsovog bozona je toliko značajno da su im brojni naučnici dali naziv "božje čestice".

Kvarkovi se spajaju u čestice (protone, neutrone i druge), koje se nazivaju hadrona. Oni su ti koji ubrzavaju i sudaraju se u LHC-u, otuda i njegovo ime. Tokom rada sudarača, dokazano je da je jednostavno nemoguće odvojiti kvark od adrona. Ako pokušate to učiniti, jednostavno ćete otkinuti drugu vrstu elementarne čestice iz, na primjer, protona - meson. Unatoč činjenici da je ovo samo jedan od hadrona i da ne sadrži ništa novo, daljnje proučavanje interakcije kvarkova trebalo bi provoditi u malim koracima. U istraživanju osnovnih zakona funkcionisanja Univerzuma žurba je opasna.

Iako sami kvarkovi nisu otkriveni tokom upotrebe LHC-a, njihovo postojanje se do određene tačke doživljavalo kao matematička apstrakcija. Prve takve čestice pronađene su 1968. godine, ali je tek 1995. službeno dokazano postojanje “pravog kvarka”. Eksperimentalni rezultati su potvrđeni sposobnošću njihove reprodukcije. Stoga se postizanje sličnog rezultata od strane LHC-a ne doživljava kao ponavljanje, već kao učvršćujući dokaz njihovog postojanja! Iako problem sa realnošću kvarkova nije nigdje nestao, jer oni jednostavno jesu ne može se odabrati od hadrona.

koji su ti planovi?

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

Glavni zadatak stvaranja “teorije svega” nije riješen, ali je u toku teorijsko proučavanje mogućih opcija za njeno ispoljavanje. Do sada, jedan od problema kombinovanja Opće teorije relativnosti i Standardnog modela ostaje različit opseg njihovog djelovanja, pa stoga drugi ne uzima u obzir karakteristike prvog. Stoga je važno ići dalje od Standardnog modela i doći do ruba Nova fizika.

supersimetrija - naučnici vjeruju da povezuje bozonska i fermionska kvantna polja, toliko da se mogu pretvoriti jedno u drugo. Upravo ova vrsta konverzije prevazilazi standardni model, budući da postoji teorija da se simetrično preslikavanje kvantnih polja zasniva na gravitoni. Oni, shodno tome, mogu biti elementarne čestice gravitacije.

Madala Boson– hipoteza o postojanju bozona Madala pretpostavlja da postoji još jedno polje. Samo ako Higsov bozon reaguje sa poznatim česticama i materijom, tada Madala bozon interaguje sa Crna materija. Uprkos činjenici da zauzima veći dio Univerzuma, njegovo postojanje nije uključeno u Standardni model.

Mikroskopska crna rupa - Jedno od istraživanja LHC-a je stvaranje crne rupe. Da, da, upravo ta crna, svepoželjna regija u svemiru. Na sreću, u tom pravcu nisu napravljena značajna dostignuća.

Danas je Veliki hadronski sudarač višenamjenski istraživački centar, na osnovu čijeg rada se stvaraju i eksperimentalno potvrđuju teorije koje će nam pomoći da bolje razumijemo strukturu svijeta. Često postoje talasi kritika oko brojnih tekućih studija koje su označene opasnim, uključujući i Stephena Hawkinga, ali igra je definitivno vrijedna svijeće. Ne možemo ploviti u crnom okeanu zvanom Univerzum sa kapetanom koji nema ni kartu, ni kompas, ni osnovna znanja o svijetu oko nas.

Ako pronađete grešku, označite dio teksta i kliknite Ctrl+Enter.

Datum objave: 17.09.2012

Šta je Veliki hadronski sudarač? Zašto je to potrebno? Može li to uzrokovati smak svijeta? Hajde da sve razbijemo na komade.

Šta je BAK?

Ovo je ogroman tunel u obliku prstena, sličan cijevi za ubrzanje čestica. Nalazi se na dubini od oko 100 metara ispod teritorije Francuske i Švajcarske. U njegovoj izgradnji učestvovali su naučnici iz cijelog svijeta.

LHC je napravljen da pronađe Higsov bozon, mehanizam koji česticama daje masu. Sekundarni cilj je takođe proučavanje kvarkova, osnovnih čestica koje čine hadrone (otuda i naziv "hadronski" sudarač).

Mnogi ljudi naivno vjeruju da je LHC jedini akcelerator čestica na svijetu. Međutim, od 50-ih godina, širom svijeta je izgrađeno više od deset sudarača. LHC se smatra najvećim - njegova dužina je 25,5 km. Osim toga, njegova struktura uključuje još jedan, manjeg promjera, akcelerator.

LHC i mediji

Od početka izgradnje pojavilo se mnogo članaka o visokoj cijeni i opasnosti akceleratora. Većina ljudi misli da je novac bačen i ne razumije zašto je bilo potrebno potrošiti toliko novca i truda da bi se pronašla neka čestica.

Prvo, LHC nije najskuplji naučni projekat u istoriji. Na jugu Francuske nalazi se naučni centar Cadarache sa skupim termonuklearnim reaktorom. Cadarache je izgrađen uz podršku 6 zemalja (uključujući Rusiju); Trenutno je u njega već uloženo oko 20 milijardi dolara. Drugo, otkriće Higgsovog bozona donijet će svijetu mnoge revolucionarne tehnologije. Štaviše, kada je izumljen prvi mobilni telefon, ljudi su negativno reagovali na njegov izum...

Kako funkcioniše BAK?

LHC sudara zrake čestica pri velikim brzinama i prati njihovo naknadno ponašanje i interakcije. U pravilu se jedan snop čestica prvo ubrzava na pomoćnom prstenu, a zatim šalje na glavni prsten.

Mnogi moćni magneti drže čestice unutar sudarača. A instrumenti visoke preciznosti bilježe kretanje čestica, budući da se sudar događa u djeliću sekunde.

Rad sudarača organizira CERN (organizacija za nuklearna istraživanja).

Kao rezultat toga, nakon enormnog rada i finansijskih ulaganja, 4. jula 2012. godine CERN je službeno objavio da je Higsov bozon pronađen. Naravno, neka svojstva bozona otkrivena u praksi razlikuju se od teorijskih aspekata, ali naučnici ne sumnjaju u "stvarnost" Higgsovog bozona.

Zašto nam treba BAK?

Kako je LHC koristan za obične ljude? Naučna otkrića vezana za otkriće Higgsovog bozona i proučavanje kvarkova mogu u budućnosti dovesti do nove naučne i tehnološke revolucije.

Prvo, pošto je masa energija u mirovanju (grubo rečeno), moguće je u budućnosti materiju pretvoriti u energiju. Tada neće biti problema sa energijom, što znači da će biti moguće putovati na udaljene planete. A ovo je korak ka međuzvjezdanim putovanjima...

Drugo, proučavanje kvantne gravitacije će u budućnosti omogućiti kontrolu gravitacije. Međutim, to se neće dogoditi uskoro, budući da gravitoni još nisu dobro shvaćeni, pa stoga uređaj koji kontrolira gravitaciju može biti nepredvidiv.

Treće, postoji mogućnost detaljnijeg razumijevanja M-teorije (derivacije teorije struna). Ova teorija kaže da se univerzum sastoji od 11 dimenzija. M-teorija tvrdi da je "teorija svega", što znači da će nam njeno proučavanje omogućiti mnogo bolje razumijevanje strukture Univerzuma. Ko zna, možda će osoba u budućnosti naučiti da se kreće i utiče na druge dimenzije.

LHC i kraj svijeta

Mnogi ljudi tvrde da bi rad LHC-a mogao uništiti čovječanstvo. O tome po pravilu govore ljudi koji su slabo upućeni u fiziku. Puštanje u rad LHC-a je mnogo puta odlagano, ali je 10. septembra 2008. godine pušteno u rad. Međutim, vrijedi napomenuti da LHC nikada nije bio ubrzan do pune snage. Naučnici planiraju pokrenuti LHC punim kapacitetom u decembru 2014. Pogledajmo moguće uzroke smaka svijeta i drugih glasina...

1. Stvaranje crne rupe

Crna rupa je zvijezda sa ogromnom gravitacijom, koja privlači ne samo materiju, već i svjetlost, pa čak i vrijeme. Crna rupa se ne može pojaviti niotkuda, te stoga naučnici iz CERN-a vjeruju da su šanse da se pojavi stabilna crna rupa izuzetno male. Međutim, moguće je. Kada se čestice sudare, mogla bi se stvoriti mikroskopska crna rupa, dovoljno velika da uništi našu planetu za nekoliko godina (ili manje). Ali čovječanstvo se ne treba bojati, jer zahvaljujući Hawkingovom zračenju crne rupe brzo gube svoju masu i energiju. Iako među naučnicima ima pesimista koji smatraju da jako magnetno polje unutar sudarača neće dozvoliti da se crna rupa raspadne. Kao rezultat toga, šansa da se stvori crna rupa koja će uništiti planetu je vrlo mala, ali takva mogućnost postoji.

2. Formiranje “tamne materije”

To je i „čudna materija“, strapelka (čudna kapljica), „davljenik“. To je materija koja je u sudaru sa drugom materijom pretvara u nešto slično sebi. One. Kada se strangelet sudari s običnim atomom, formiraju se dvije strangelet, stvarajući lančanu reakciju. Ako se takva materija pojavi u sudaraču, čovječanstvo će biti uništeno za nekoliko minuta. Međutim, šansa da se to dogodi je mala kao i stvaranje crne rupe.

3. Antimaterija

Verzija vezana za činjenicu da se tokom rada sudarača može pojaviti tolika količina antimaterije da će uništiti planetu izgleda najzabludnije. A poenta nije čak ni u tome da su šanse za stvaranje antimaterije vrlo male, već da na zemlji već postoje uzorci antimaterije, pohranjeni u posebnim posudama gdje nema gravitacije. Malo je vjerovatno da će se na Zemlji pojaviti tolika količina antimaterije koja će biti sposobna uništiti planetu.

zaključci

Mnogi stanovnici Rusije ne znaju ni kako pravilno napisati frazu "veliki hadronski sudarač", a kamoli njihovo znanje o njegovoj svrsi. A neki pseudo-proroci tvrde da u Univerzumu ne postoje inteligentne civilizacije jer svaka civilizacija, postižući naučni napredak, stvara sudarač. Tada se formira crna rupa koja uništava civilizaciju. Stoga oni objašnjavaju veliki broj masivnih crnih rupa u centru galaksija.

Međutim, postoje i ljudi koji smatraju da treba brzo pokrenuti LHC, inače će nas, kada stignu vanzemaljci, uhvatiti, jer će nas smatrati divljacima.

Kao rezultat toga, jedina šansa da saznamo šta će nam donijeti LHC je da jednostavno čekamo. Prije ili kasnije saznat ćemo šta nas čeka: uništenje ili napredak.

Najnoviji savjeti iz odjeljka Nauka i tehnologija:

Da li vam je ovaj savjet pomogao? Možete pomoći projektu tako što ćete donirati bilo koji iznos po svom nahođenju za njegov razvoj. Na primjer, 20 rubalja. Ili više:)

Kako radi Veliki hadronski sudarač

LHC akcelerator će raditi na osnovu efekta supravodljivosti, tj. sposobnost određenih materijala da provode električnu energiju bez otpora ili gubitka energije, obično na vrlo niskim temperaturama. Da bi se snop čestica održao na svom kružnom putu, potrebna su jača magnetna polja od onih koja su se ranije koristila u drugim CERN-ovim akceleratorima.

Veliki hadronski sudarač, protonski akcelerator izgrađen u Švicarskoj i Francuskoj, nema analoga u svijetu. Ova prstenasta struktura duga 27 km izgrađena je na dubini od 100 metara.

U njemu je pomoću 120 moćnih elektromagneta na temperaturi blizu apsolutne nule - minus 271,3 stepena Celzijusa planirano ubrzanje sudarajućih protonskih snopova do brzine svjetlosti (99,9 posto).Međutim, na brojnim mjestima njihove rute će se ukrštati, što će omogućiti sudaranje protona. Nekoliko hiljada supravodljivih magneta će voditi čestice.Kada ima dovoljno energije, čestice će se sudariti, stvarajući tako model Velikog praska.Hiljade senzora će zabilježiti trenutak sudara. Posljedice sudara protona postat će glavni predmet proučavanja svijeta. [ http://dipland.ru /Cybernetics/Large_andron_collider_92988]

Specifikacije

Akcelerator bi trebao sudarati protone ukupne energije od 14 TeV (odnosno 14 tera elektron-volt ili 14·1012 elektronvolti) insistem centra mase incidentne čestice, kao i jezgra olovo sa energijom od 5 GeV (5 109 elektron volti) za svaki par sudara nukleoni Početkom 2010 LHC je već malo nadmašio prethodnog rekordera u energiji protona - sudarač proton-antiproton Tevatron , koji je do kraja 2011. godine radio uNational Accelerator Laboratory. Enrico Fermi(SAD ). Uprkos činjenici da postavljanje opreme traje godinama i još nije završeno, LHC je već postao akcelerator čestica najviše energije na svijetu, nadmašujući energiju drugih sudarača za red veličine, uključujući Relativistički sudarač teških jona RHIC, djeluje u Brookhaven Laboratory(SAD).

Detektori

LHC ima 4 glavna i 3 pomoćna detektora:

· ALICE (Eksperiment velikog ionskog sudarača)

ATLAS (Toroidalni LHC aparat)

CMS (kompaktni mionski solenoid)

LHCb (Eksperiment lepote Velikog hadronskog sudarača)

TOTEM (Ukupno mjerenje elastičnog i difrakcionog presjeka)

LHCf (Veliki hadronski sudarač naprijed)

MOEDAL (Detektor monopola i egzotike na LHC-u).

ATLAS, CMS, ALICE, LHCb su veliki detektori koji se nalaze oko tačaka sudara snopa. TOTEM i LHCf detektori su pomoćni, nalaze se na udaljenosti od nekoliko desetina metara od tačaka ukrštanja zraka koje zauzimaju CMS i ATLAS detektori, respektivno, i koristiće se zajedno sa glavnim.

CMS detektor

ATLAS i CMS detektori su detektori opće namjene dizajnirani za traženje Higgsovog bozona i "nestandardne fizike", posebno Crna materija , ALICE - za učenjekvark-gluonska plazma u sudarima teških jona olova, LHCb - za istraživanje fizikeb-kvarkovi , što će nam omogućiti da bolje razumijemo razlike između materije i antimaterije , TOTEM - dizajniran za proučavanje raspršivanja čestica pod malim uglovima, kao što je ono što se dešava tokom bliskih letova bez sudara (tzv. nesudarne čestice, čestice napred), što omogućava preciznije merenje veličine protona, kao i kontrolu luminoznosti sudarača, i, konačno, LHCf - za istraživanjekosmičke zrake , modelirano korištenjem istih čestica koje se ne sudaraju.

Uz rad LHC-a povezan je i sedmi, prilično beznačajan u smislu budžeta i složenosti, detektor (eksperiment) MoEDAL, dizajniran da traži sporo pokretne teške čestice.

U toku rada sudarača, sudari se odvijaju istovremeno na sve četiri tačke preseka snopova, bez obzira na vrstu ubrzanih čestica (protoni ili jezgra). U ovom slučaju, svi detektori istovremeno prikupljaju statistiku.

Potrošnja energije

Tokom rada sudarača, procijenjena potrošnja energije će biti 180 M W . Ukupna procijenjena potrošnja energije CERN za 2009. godinu, uzimajući u obzir radni sudarač - 1000 GWh, od čega će 700 GWh otpadati na akcelerator. Ovi troškovi energije iznose oko 10% ukupne godišnje potrošnje energije Kanton Ženeva . CERN sam po sebi ne proizvodi energiju, ima samo rezervudizel generatori.[ http://ru.wikipedia.org/wiki/ ]

Možda će za nekoliko godina Internet ustupiti mjesto novoj, dubljoj integraciji udaljenih računara, omogućavajući ne samo daljinski prijenos informacija koje se nalaze u različitim dijelovima svijeta, već i automatsko korištenje udaljenih računarskih resursa. U vezi sa lansiranjem Velikog hadronskog sudarača, CERN već nekoliko godina radi na stvaranju takve mreže.

Odavno je činjenica iz udžbenika da je internet (ili ono što se naziva web) izmišljen u Evropskoj organizaciji za nuklearna istraživanja (CERN). Oko natpisa „World Wide Web je stvoren u ovim hodnicima“ u jednom od običnih hodnika obične zgrade CERN-a tokom dana otvorenih vrata uvijek je gomila posmatrača. Sada internet za svoje praktične potrebe koriste ljudi širom svijeta, a prvobitno je stvoren da bi naučnici koji rade na istom projektu, ali koji se nalaze u različitim dijelovima planete, mogli međusobno komunicirati, dijeliti podatke, objavljivati ​​informacije kojima bi se moglo pristupiti za daljinski pristup.

GRID sistem se razvija u CERN-u (na engleskom grid - rešetka, mreža) je još jedan korak naprijed, nova faza u integraciji korisnika računara.

Ne samo da omogućava objavljivanje podataka koji se nalaze negdje drugdje na planeti, već i korištenje udaljenih mašinskih resursa bez napuštanja vašeg mjesta.

Naravno, obični računari ne igraju posebnu ulogu u obezbeđivanju računarske snage, pa je prva faza integracije povezivanje svetskih superkompjuterskih centara.

Stvaranje ovog sistema izazvao je Veliki hadronski sudarač. Iako se GRID već koristi za mnoštvo drugih zadataka, bez kolajdera ne bi postojao, i obrnuto, bez GRID obrade rezultati kolajdera su nemogući.

GRID server mapa //

Ljudi koji rade u LHC kolaboracijama nalaze se u različitim dijelovima svijeta. Poznato je da na ovom uređaju ne rade samo Evropljani, već i svih 20 zemalja - zvaničnih učesnika CERN-a, ukupno oko 35 zemalja. Teoretski, da bi se osigurao rad LHC-a, postojala je alternativa GRID-u - proširenje sopstvenih računarskih resursa CERN-ovog računarskog centra. Ali resursi koji su bili dostupni u vrijeme kada je problem postavljen bili su potpuno nedovoljni za simulaciju rada akceleratora, pohranjivanje informacija iz njegovih eksperimenata i njihovu naučnu obradu. Stoga bi računarski centar trebalo veoma značajno obnoviti i modernizovati, nabavkom više računara i prostora za skladištenje podataka. Ali to bi značilo da bi sva sredstva bila koncentrisana u CERN-u. Ovo nije bilo prihvatljivo za zemlje koje se nalaze daleko od CERN-a. Naravno, nisu bili zainteresovani za sponzorisanje resursa koji bi bili veoma teški za korišćenje i bili su prilično skloni da povećaju svoj računarski i mašinski potencijal. Stoga se rodila ideja da se resursi koriste tamo gdje jesu.

Ne pokušavajte da koncentrišete sve na jednom mestu, već kombinujte ono što već postoji na različitim delovima planete.