Зачем нужен адронный коллайдер: как работает, опасность, результаты работы и факты

Содержание

для чего нужен, где находится

Что такое адронный коллайдер
  • Что представляет собой большой адронный коллайдер

  • Где находится адронный коллайдер

  • Для чего нужен адронный коллайдер

  • Как работает адронный коллайдер

  • Опасность адронного коллайдера
  • Наверняка почти каждый человек на Земле, хоть раз, да слышал о большом адронном коллайдере. Вот только, несмотря на то, что многие слышали о нем, мало кто понимает, что такое адронный колладейр, каково его предназначение, в чем суть адронного коллайдера. В нашей сегодняшней статье мы ответим на эти вопросы.

    Что такое адронный коллайдер

    По сути адронный коллайдер представляет собой сложный ускоритель элементарных частиц. С его помощью физикам удается разогнать протоны и тяжелые ионы. Изначально адронный коллайдер создавался для подтверждения существования бозона Хиггса, неуловимой элементарной частицы, которую физики порой в шутку называют «частичкой Бога». И да, существование этой частички было подтверждено экспериментально с помощью коллайдера, а сам ее первооткрыватель Питер Хиггс получил за это нобелевскую премию по физике в 2013 году.

    Разумеется, одним лишь бозоном Хиггса дело не ограничилось, помимо него физиками были найдены и некоторые другие элементарные частицы. Теперь вы знаете ответ на вопрос, зачем нужен адронный коллайдер.

    Большой адронный коллайдер

    Что представляет собой большой адронный коллайдер

    Прежде всего, необходимо заметить, что большой адронный колайдер не возник на пустом месте, а появился как эволюция своего предшественника – большого электрон-позитронного коллайдера, представляющего собой 27-ми километровый подземный туннель, строительство которого началось еще в 1983 году. В 1988 году кольцевой тоннель сомкнулся, притом интересно то, что строители подошли к делу очень тщательно, настолько, что расхождение между двумя концами туннеля составляет лишь 1 сантиметр.

    Большой адронный коллайдер

    Так выглядит схема адронного коллайдера.

    Электрон-позитронный коллайдер проработал до 2000 года и за время его работы в физике был сделан с его помощью целый ряд открытий, среди которых открытие W и Z бозонов и их дальнейшее исследование.

    С 2001 года на месте электрон-позитронного коллайдера началось уже строительство коллайдера адронного, которое закончилось в 2007 году.

    Где находится адронный коллайдер

    Большой адронный коллайдер находится на границе Швейцарии и Франции, в долине женевского озера, всего лишь в 15 км от самой Женевы. И располагается он на глубине 100 метров.

    место расположения адронного коллайдера

    Место расположения адронного коллайдера.

    В 2008 году начались его первые испытания под патронатом ЦЕРН – Европейской организации по ядерным исследованиям, которая на данный момент является крупнейшей лабораторией в мире в области физики высоких энергий.

    Для чего нужен адронный коллайдер

    С помощью этого гигантского ускорителя элементарных частиц физики могут проникать так глубоко внутрь материи, как никогда раньше. Все это помогает, как подтверждать старые научные гипотезы, так и создавать новые интересные теории. Детальное изучение физики элементарных частиц помогает нам приблизиться в поисках ответов на вопросы об устройстве Вселенной, о том, как она зародилась.

    Глубокое погружение в микромир позволяет открыть революционно новые пространственно-временные теории, и как знать, может быть, даже удастся проникнуть в тайну времени, этого четвертого измерения нашего мира.

    Как работает адронный коллайдер

    Теперь давайте опишем, как собственно работает большой адронный коллайдер. О принципах его работы говорит название, так как само слово «коллайдер» с английского переводится как «тот, кто сталкивает». Главная его задача – устроить столкновение элементарных частиц. Причем частицы в коллайдере летают (и сталкиваются) на скоростях, близких к скоростям света. Результаты столкновений частиц фиксируют четыре основных больших детектора: ATLAS, CMS, ALICE и LHCb и множество вспомогательных детекторов.

    Более детально принцип работы адронного коллайдера описан в этом интересно видео.

    Опасность адронного коллайдера

    В целом людям свойственно боятся вещей, которые они не понимают. Именно это иллюстрирует отношение к адроному коллайдеру и различные опасения, с ним связанные. Самые радикальные из них, высказывались, что в случае возможного взрыва адронного коллайдера может погибнуть, не много, не мало, а все человечество вместе с планетой Землей, которую поглотит образовавшаяся после взрыва черная дыра. Разумеется, первые же опыты показали, что подобные опасения не более чем детская страшилка.

    А вот некоторые серьезные опасения относительно работы коллайдера были высказаны недавно умершим английским ученым Стивеном Хокингом. Причем опасения Хокинга связаны не столько с самим коллайдером, сколько с полученным с его помощью бозоном Хиггса. По мнению ученого этот бозон является крайне не стабильным материалом и в результате определенного стечения обстоятельств может привести к распаду вакуума и полному исчезновению таких понятий как пространство и время. Но не все так страшно, так согласно Хокингу, для того, чтобы произошло нечто подобное необходим коллайдер величиной с целую планету.

    место расположения адронного коллайдера

    Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

    При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту [email protected] или в Фейсбук, с уважением автор.


    Большой адронный коллайдер (БАК) – что это такое?

    Что такое большой адронный коллайдер?Что такое большой адронный коллайдер?

    Большой адронный коллайдер (сокр. БАК, англ. LHC) – это самый большой и мощный ускоритель частиц в мире, расположенный на франко-швейцарской границе около города Женева. Он предназначен для ускорения и столкновения встречных пучков протонов и тяжелых ионов (ионов свинца). БАК создан при Европейском совете ядерных исследований ЦЕНР. В его строительстве и обслуживании, участвовало более 10 тыс инженеров и ученых из более чем 100 стран мира. Стоимость проекта оценивается в 10 млрд. долларов.

    Коллайдер по сути является замкнутой туннельной системой, расположенной под земной поверхностью на глубине до 180 м. Название «коллайдер» уместно перевести на русский как «устройство для сталкивания». А сталкивает он адроны (класс составных частиц, подверженных сильному взаимодействию). Отсюда и название «адронный коллайдер». Приставку «большой» он получил за свои внушительные размеры, длина основного туннеля БАК составляет 26,7 км.

    По большей части эксперименты проводятся с протонами. Протон – элементарная частица, составляющая часть атома, ее отличительное свойство – наличие положительного заряда. БАК разгоняет потоки протонов внутри подземного туннеля до более 99,9% скорости света, направляя их навстречу друг другу. При столкновении на такой скорости моделируются условия, сходные с состоянием нашей Вселенной на ранних стадиях ее существования.

    Каково происхождение протонов для экспериментов в БАК?
    Их получают методом ионизации атома водорода. Как известно, в его составе имеется 1 протон и 1 электрон. Ионизация помогает избавиться от электрона, и сохранить необходимый для научных опытов протон.

    Предназначение

    Большой адронный коллайдер помогает исследовать сами элементарные частицы и особенности процессов их взаимодействия. БАК уже принес науке немало бесценных сведений в области квантовой физики, и ученым не терпится получить больше информации о том, как устроены наше пространство и время. Процессы, уловленные детекторами БАК во время столкновения протонов, дают исследователям возможность прийти к лучшему пониманию того, что представляла собой Вселенная в продолжение первых мгновений после Большого взрыва.

    Как известно, к началу 1970-х физики разработали так называемую Стандартную модель (СМ), в которой объединились 3 из 4 фундаментальных взаимодействий (кроме гравитационного):

    — сильное;

    — слабое;

    — электромагнитное.

    Однако СМ невозможно принять исчерпывающей теорией элементарных частиц. Предположительно, она – не более чем фрагмент более масштабной теоретической картины устройства микромира. Основополагающая цель создание Большого адронного коллайдера – приблизиться к пониманию сущности новой теории (поиск новой физики).

    В наше время наука применяет различные способы объединения фундаментальных взаимодействий:

    — теория струн;

    — теории супергравитации;

    — петлевая квантовая гравитация и пр.

    Не все они являются совершенными, и ни одна из них не была подтверждена экспериментальным методом. Препятствие заключается в недостатке энергии, доступной ученым на современных устройствах для ускорения частиц.

    БАК на картеБАК на картеБАК — самая большая экспериментальная установка

    Большой адронный коллайдер дал науке возможность реализовать эксперименты с недоступной прежде энергией, и по-видимому, это позволит оценить корректность некоторых из вышеупомянутых теоретических подходов. В частности, имеется большое число теоретических систем, допускающих наличие такого явления, как суперсимметрия – в частности, теория струн (она же теория суперструн), которая в случае доказанного отсутствия суперсимметрии утратит свой логический смысл. Соответственно, если будет получено доказательство существования суперсимметрии, то это станет и косвенным аргументом в подтверждение правоты данных теорий.

    Исследование топ-кварков

    Эти частицы – наиболее тяжелые не только из кварков, но также из всех известных науке элементарных частиц. Их масса слишком велика для того, чтобы топ-кварки можно было изучать на большинстве ускорителей. Помимо прямого научного интереса, данные частицы используются как средство для исследований бозона Хиггса. Бозоны появляются на свет в БАК совместно с парой топ-кварк/антикварк. Поэтому следует лучше представлять свойства кварков, чтобы выделять из их среды бозоны.

    Исследование электрослабой симметрии

    Среди основных задач БАК, помимо подтверждения существования бозона Хиггса, следует отметить то, каким образом данная нестабильная частица оказывает влияние на симметрию электрослабого взаимодействия. Бозон, как известно, — квант такого физического явления, как поле Хиггса. Преодолевающее эту среду элементарные частицы сталкиваются с сопротивлением, что физика осознает как поправки к массе.

    Исследование кварк-глюонной плазмы

    Помимо прочих экспериментов, в БАК проводятся опыты со столкновением ядер атомов свинца. В процессе неупругого контакта пары таких ядер на ультрарелятивистских скоростях на короткий срок появляется и исчезает сгусток ядерного в-ва высокой плотности и температуры. Изучение характерных для этого процессов (преобразование в-ва в кварк-глюонную плазму) необходимо для выстраивания более корректной теоретической модели сильных ядерных взаимодействий, которая позволит добиться существенного прогресса как собственно в физической науке, так и в понимании астрономических процессов.

    Исследование фотонных взаимодействий

    ЭМ взаимодействие понимается как обмен фотонами. Проще говоря, фотоны считаются носителями ЭМ поля. Протоны же обладают электрическим зарядом и электростатическим полем, которое допустимо считать совокупностью виртуальных фотонов.

    Когда протоны приходят в столкновение, окружающие их фотоны вступают во взаимодействие. Тем самым, изучая процесс столкновения протонов, физики занимаются исследованием поведения фотонов высокой энергии.

    Помимо этого, имеет место особая разновидность реакций – прямое взаимодействие пары фотонов.

    Как устроен БАК

    Коллайдер состоит из 3 базовых структур;

    — ускоритель элементарных частиц. Он позволяет разогнать и столкнуть адроны (тяжелые элементарные частицы из кварков), используя электрические магниты огромной мощности, которые распределены параллельно всей протяженности подземного туннеля;

    — детекторы. Процесс, а также итоги взаимодействия ускоренных магнитами протонов невозможно наблюдать непосредственно в туннеле, по этой причине особые устройства-детекторы собирают максимально возможный объем информации с целью дальнейшей ее обработки;

    — грид. Детекторы набирают петабайты экспериментальных данных. Для того, чтобы корректно обработать столь внушительный массив информации, применяют грид-систему – компьютерную сеть, расположенную в 36 государствах, она формирует своего рода единый супер-компьютер. Но даже он способен интерпретировать приблизительно 1% параметров реакции в БАК.

    CMS - детектор БАКCMS - детектор БАКВид на CMS — один из детекторов БАК

    Детекторы

    ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS)
    ALICE (A Large Ion Collider Experiment)
    LHCb (The Large Hadron Collider beauty experiment)

    CMS (Compact Muon Solenoid)
    LHCf (The Large Hadron Collider forward)

    TOTEM (TOTal Elastic and diffractive cross section Measurement)
    MoEDAL (Monopole and Exotics Detector At the LHC).

    ATLAS, ALICE, CMS, LHCb — это большие детекторы, расположенные вокруг точек столкновения пучков. Детекторы TOTEM и LHCf являются вспомогательными, находятся в нескольких десятках метров от точек столкновения и используются параллельно с основными.

    ATLAS и CMS участвовали в поиске бозона Хиггса, а также тёмной материи. Детектор ALICE — изучает кварк-глюонную плазму при столкновении тяжёлых ионов свинца. LHCb — исследует физику b-кварков, для лучшего понимания различия между антиматерией и материей. TOTEM — изучает рассеивание частиц на малые углы (а также ведет анализ не столкнувшихся частиц). LHCf — исследует космические лучи, которые моделируются теми же не сталкивающимися частицами. MoEDAL — нацелен на поиск медленно движущихся тяжёлых частиц

    Как работает БАК

    В туннеле коллайдера частицы разгоняют почти до скорости света, при этом увеличивая их массу в несколько тысяч раз. Весь процесс можно разделить на 5 ключевых этапов:

    1. Сначала атомы водорода поступают в начальную камеру линейного ускорителя (Linac 2), где от них отделяют электроны. Это нужно для того, чтобы у них был положительный заряд и их можно было ускорять с помощью электрического поля.
    2. Проходя линейный ускоритель, пучок протонов достигает 1/3 скорости света и попадает в бустер (PS buster) с длинной пути 157 метров. Там он делится на четыре меньших пучка, каждый из которых разгоняется в отдельном кольце бустера (для максимального повышения плотности потока частиц). С помощью пульсирующего электрического поля происходит ускорение частиц, в то время как магнитное поле способствует их движению по кругу. Бустер разгоняет частицы до 91,6% скорости света и делает пучки протонов плотными.
    3. На выходе из бустера частицы собираются воедино и поступают в кольцо протонного синхротрона (PS) с длинной 628 метров. Циркулируя по кругу в течение 1,2 секунды, они достигают более чем 99,9% скорости света. Стоит отметить, что на этом этапе достигается предел скорости, когда пульсирующее электрическое поле больше не может ускорять частицы. Однако вместо этого прикладываемая энергия увеличивает массу протонов. Таким образом, протонный синхротрон увеличивает кинетическую энергию частиц до 28 ГэВ (частицы становятся в 28 раз тяжелее, чем были).
    4. Затем пучок поступает в протонный суперсинхротрон (SPS) — огромное 7-ми километровое кольцо — «разгон» в котором дает частицам энергию порядка 450 ГэВ. Это последняя подготовительная ступень разгона перед перемещением в основное кольцо Большого адронного коллайдера.
    5. Основное кольцо БАК, длинна которого составляет 26659 метров, состоит из двух вакуумных трубок, в которых протонные пучки движутся в противоположных направлениях. Эти трубки пересекаются в четырех точках, где размещены детекторы. Там и происходит столкновение частиц и сбор данных. Однако перед встречным столкновением, основное кольцо БАК увеличивает их кинетическую энергию до 7 ТэВ (делая частицы в 7000 раз тяжелее, чем в состоянии покоя).

    Интересные факты:
    Всего за 1 секунду частицы пролетают всю протяженность основного туннеля более 11000 раз (т.е на 1 цикл уходит не более, чем 0,0001 с). За ту же секунду в БАК происходит около 1 миллиарда столкновений, каждое их которых генерирует 1,5 мегабайта данных.

    Каковы научные достижения БАК

    Поскольку БАК располагает большей энергией в сравнении с коллайдерами ранних версий, он дал ученым возможность исследовать неизведанную до того область энергий и обрести научные данные, которые помогают уточнить некоторые теоретические построения.

    Сегодня к наиболее заметным научным «прорывом», достигнутым при помощи коллайдера, относят открытие бозона Хиггса. Уже сейчас его многие называют одним из наиболее громких открытий XXI столетия, поскольку бозон Хиггса помогает объяснить наличие массы частиц в нашем пространстве. Следовательно, тем самым получено подтверждение Стандартной модели, на основе каковой в наше время физика моделирует поведение и реакции элементарных частиц. И как раз это их взаимодействие является фундаментом, на котором построено все наше мироздание.

    Сущность действия бозона Хиггса заключается в том, что он участвует в формировании массы и обмене ею среди прочих элементарных частиц. Однако это крайне упрощенное изложение функций бозона, и всем заинтересовавшимся этой частицей рекомендуем изучить соответствующие научные публикации.

    Прочие научные результаты БАК:

    — проведены исследования базовых статистических параметров столкновений протонов, оценка числа рожденных адронов, корреляции мезонов;

    — продемонстрировано, что не существует асимметрия протонов и антипротонов;

    — наблюдались необычные корреляции протонов, летящих по весьма различным траекториям;

    — уточнены параметры возможных контактных взаимодействий кварков;

    — зафиксированы существенные признаки образования кварк-глюонной плазмы и т.д.

    Способен ли БАК разрушить планету

    С первых дней своей постройки адронный коллайдер вызывал всевозможные спекулятивные опасения и фантазии. В частности, в интернете прошел слух, что вследствие экспериментальной работы БАК способен создать черную дыру, и та проглотит Землю.

    Две трубы в БАКДве трубы в БАКТе самые две трубки, по которым частицы движутся в противоположных направлениях

    Разумеется, эти опасения имеют под собой определенную основу, однако:

    — в случае, если теоретически БАК сформировал бы черную дыру, то ее размеры оказались бы микроскопическими. И есть предположение, что чем они миниатюрнее, тем быстрее такой объект аннигилируется, превращаясь в энергию, не успев нанести ни малейшего ущерба. Но здесь нельзя утверждать ничего наверняка, потому что все это основано на гипотезах и теориях.

    С другой стороны, возможно, при столкновении в БАК недостаточно кинетической энергии, чтобы выполнилось условие R=2GM/c2 (гравитационный радиус), необходимое для образования черной дыры.

    Планы на будущее

    По мере того, как Большой адронный коллайдер приступит к работе на полной мощности и светимости (2021 — 2023 гг.), его разработчики планируют остановку на 2,5 года для модернизации детекторов и ускорителей (проект HL-LHC). Тем самым будет усилена светимость БАК и обеспечена возможность проведения опытов с еще большей энергией. Ученые также намерены организовать опыты путем столкновения протонов и электронов, что потребует дополнительного оборудования для разгона элементарных частиц.

    Кроме того, в планах ЦЕРНа есть куда более амбициозный международный проект, создание коллайдера с 100 км. кольцом. Текущее название проекта Future Circular Collider (FCC, «Будущий циклический коллайдер»).

    Дорогие друзья, мы все люди и можем ошибаться, а информация имеет тенденцию устаревать. Поэтому, если найдете неверную информацию или грубые смысловые и прочие ошибки, то, пожалуйста, дайте знать об этом в комментариях.

    Зачем нужен адронный коллайдер? 🚩 для чего нужен коллайдер 🚩 Наука 🚩 Другое

    Основная причина и цель создания Большого андронного коллайдера

    Ею является поиск путей объединения двух фундаментальных теорий – ОТО (о гравитационном взаимодействии) и СМ (стандартной модели, объединяющей три фундаментальных физических взаимодействия – электромагнитного, сильного и слабого). Нахождению решения до создания БАКа препятствовали трудности при создании теории квантовой гравитации.

    Построение этой гипотезы включает в себя соединение двух физических теорий – квантовой механики и общей теории относительности.

    Для этого были использованы сразу несколько популярных и нужных в современной физике подходов – струнная теория, теория бран, теория супергравитации, а также теория квантовой гравитации. До построения колайдера главной проблемой проведения необходимых экспериментов являлось отсутствие энергии, которую нельзя достичь на других современных ускорителях заряженных частиц.

    Женевский БАК дал ученым возможность проведения ранее неосуществимых экспериментов. Считается, что уже в скором будущем при помощи аппарата будут подтверждены или опровергнуты многие физические теории. Одной из самых проблемных является суперсимметрия или теория струн, которая долгое время разделяла физическое сообщество на два лагеря – «струнщиков» и их соперников.

    Другие фундаментальные эксперименты, проводимые в рамках работы БАК

    Интересны и изыскания ученых в области изучения топ-кварков, являющихся самыми тяжелыми кварками и наиболее тяжелыми (173,1 ± 1,3 ГэВ/c²) из всех известных в настоящее время элементарных частиц.

    Из-за этого свойства и до создания БАКа, ученые могли наблюдать кварки только на ускорителе «Тэватрон», так как прочие устройства просто не обладали достаточной мощностью и энергией. В свою очередь, теория кварков представляет собой важный элемент нашумевшей гипотезы о бозоне Хиггса.

    Все научные изыскания по созданию и изучению свойств кварков ученые производят в топ-кварк-антикварковой паровой в БАКе.

    Важной целью женевского проекта также является процесс изучения механизма электрослабой симметрии, которая также связана с экспериментальным доказательством существования бозона Хиггса. Если обозначить проблематику еще точнее, то предметом изучения является не столько сам бозон, сколько предсказанный Питером Хиггсом механизм нарушения симметрии электрослабого взаимодействия.

    В рамках БАКа также проводятся эксперименты по поиску суперсимметрии – причем желаемым результатом станет и доказательство теории о том, что любая элементарная частица всегда сопровождается более тяжелым партнером, и ее опровержение.

    Не нужно паники: адронный коллайдер под контролем российских учёных | Наука | Общество

    a[style] {position:fixed !important;} ]]]]]]]]]]>]]]]]]]]>]]]]]]>]]]]>]]>

    aif.ru

    Федеральный АиФ за лет до…

    aif.ru

    Федеральный АиФ
    • ФЕДЕРАЛЬНЫЙ
    • САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
    • Адыгея
    • Архангельск
    • Барнаул
    • Беларусь
    • Белгород
    • Брянск
    • Бурятия
    • Владивосток
    • Владимир
    • Волгоград
    • Вологда
    • Воронеж
    • Дагестан
    • Иваново
    • Иркутск
    • Казань
    • Казахстан
    • Калининград
    • Калуга
    • Камчатка
    • Карелия
    • Киров
    • Кострома
    • Коми
    • Краснодар
    • Красноярск
    • Крым
    • Кузбасс
    • Кыргызстан
    • Мурманск
    • Нижний Новгород
    • Новосибирск
    • Омск
    • Оренбург
    • Пенза
    • Пермь
    • Псков
    • Ростов-на-Дону
    • Рязань
    • Самара
    • Саратов
    • Смоленск
    • Ставрополь
    • Тверь
    • Томск
    • Тула
    • Тюмень
    • Удмуртия
    • Украина
    • Ульяновск
    • Урал
    • Уфа
    • Хабаровск
    • Чебоксары
    • Челябинск
    • Черноземье
    • Чита
    • Югра
    • Якутия
    • Ямал
    • Ярославль
    • Спецпроекты
      • 75 лет атомной промышленности
      • 75 лет Победы
        • Битва за жизнь
        • Союз нерушимый
        • Дневники памяти
        • Лица Победы
        • Накануне
      • Герои страны
      • Клиника «Медицина»
      • Как справиться с грибком ногтей
      • Asus. Тонкость и легкость
      • Красота без шрамов
      • Деньги: переводить мгновенно и бесплатно
      • Герои нашего времени
      • Инновационный ультрабук ASUS
      • Как быстро найти работу?
      • Память в металле
      • Здоровый образ жизни – это…
      • Московская промышленность — фронту
      • Почта в кармане
      • Путешествие в будущее
      • GoStudy. Образование в Чехии
      • Безопасные сделки с недвижимостью
      • Перепись населения. Слушай, узнавай!
      • Новогодний миллиард в Русском лото
      • Рыба: до прилавка кратчайшим путем
      • «Кванториада» — 2019
      • Югра: нацпроекты по заказу
      • Выбор банковских продуктов
      • Работа мечты
      • МГУ — флагман образования
      • 100 фактов о Казахстане
      • Ремонт подъездов в Москве
      • Panasonic: теплицы будущего
      • Рейтинг лучших банковских продуктов
      • Лечим кашель
      • Югра удивляет
      • Возвращение иваси
      • Детская книга войны
      • Как читать Пикассо
      • Жизнь Исаака Левитана в картинах
      • Учиться в интернете
      • Пробная перепись населения–2018
      • «Летящей» походкой
      • Реновация в Москве
      • «АиФ. Доброе сердце»
      • АиФ. Космос
      • Сделай занятия эффективнее
      • Фотоконкурс «Эльдорадо»
      • Яркие моменты футбола
      • Вся правда о гомеопатии
      • Леди выбирают
      • Москва Высоцкого
      • Пресс-центр
      • Октябрь 1917-го. Буря над Россией
      • Война на Украине
        • Война на Украине онлайн
        • Репортаж
        • Прогнозы и перспективы
        • Оценки
        • Война на Украине в вопросах
      • Письма на фронт
      • Алло, цивилизация
      • Тестируй все от LG
      • Ад Беслана. Взгляд изнутри
      • Твои документы!
      • Острый угол
        • Дороги
        • Коррупция
        • ЖКХ
        • Здоровье
        • Энергетика
        • СХ
        • Строительство
        • Преступность
        • Образование
        • Промышленность
        • Миграция
        • Туризм
        • Спорт
      • Все спецпроекты
    • Все о коронавирусе
    • Мой район
      • Академический
      • Внуково
      • Гагаринский
      • Дорогомилово
      • Зюзино
      • Коньково
      • Котловка
      • Крылатское
      • Кунцево
      • Куркино
      • Ломоносовский
      • Митино
      • Можайский
      • Ново-Переделкино
      • Обручевский
      • Очаково-Матвеевское
      • Покровское-Стрешнево
      • Проспект Вернадского
      • Раменки
      • Северное Бутово
      • Северное Тушино
      • Солнцево
      • Строгино
      • Теплый стан
      • Тропарево-Никулино
      • Филевский парк
      • Фили-Давыдково
      • Хорошёво-Мнёвники
      • Черемушки
      • Щукино
      • Южное Бутово
      • Южное Тушино
      • Ясенево
    • Изменения в Конституцию
    • Антивирус
    • Казахстан сегодня
    • Общество
      • 75 лет Победе
      • Сеть
      • Наука
      • Здравоохранение
      • Армия
      • Безопасность
      • Образование
      • Право
      • Конкурс «Регионы России»
      • Арктика — территория развития
      • Экология
      • МЧС России
      • Мусора.нет
      • Агроновости
      • История
      • Люди
      • Религия
      • Общественный транспорт
      • СМИ
      • Природа
      • Туризм
      • Благотворительность
      • Социальное страхование
      • Измени одну жизнь
      • Галереи
      • Мнение
    • Происшествия
    • Политика
      • В России
      • Московские выборы
      • В мире
      • Итоги пятилетки. Курская область
      • Выборы в Приднестровье
      • Галереи
      • Мнения
    • Деньги
      • Экономика
      • Коррупция
      • Карьера и бизнес
      • Личные деньги
      • Компании
      • Рынок
    • Москва
    • Здоровье школьника
      • На страже зрения
      • Гигиена зрения

    Наука и технологии Newsland – комментарии, дискуссии и обсуждения новости.

    Цель Большого адронного коллайдера — скрыть правду от народа

    Основная цель Большого адронного коллайдера (БАК) — скрыть от народа правду о существовании эфира.

    БАГ это, самый мощный в мире ускоритель частиц, построенный в тоннеле под землей на глубине примерно сотни метров на границе Франции и Швейцарии, недалеко от Женевы, управляемый Европейским центром ядерных исследований (ЦЕРН). Длина его разгонного кольца составляет ~ 27 км.

    Это и самое дорогостоящее устройство на планете. Предназначен он для ускорения протонов и тяжёлых ионов почти до скорости света в противоположных направлениях, и сталкивания их во встречных пучках с энергией в миллионы раз большей, чем частицы подвергаются при взрывах водородных бомб, с частотой столкновений частиц сотнями миллиардов раз в секунду.

    Придумали и создали этот коллайдер, как и ядерную, и термоядерную бомбы, очень смелые люди, не боящиеся никакого риска. Экспериментаторы с гордостью сообщали на одной из пресс-конференций, что ими «впервые в истории науки проводится эксперимент, результаты которого непредсказуемы в принципе». Нобелевский лауреат по физике американец Дэвид Гросс позже высказал даже мнение, что этот коллайдер позволит сделать «такие открытия, о которых даже не подозреваем, и преодолеть барьер, с которым столкнулась фундаментальная физика сегодня».

    В Космосе, где все вокруг взрывается и пылает, на уникальной планете Земля, пока единственной во Вселенной, где достоверно известна жизнь, на которой проживает 7 млрд. человек, уже работает и повышает мощность, уникальное устройство для воспроизводства условий Большого взрыва и других непредсказуемых космических явлений, вплоть до параллельных миров, скачков во времени и черных дыр, причины которых науке не известны. А у экспериментаторов, разгоняющих коллайдер, нет никакого представления о том, чем все это может завершиться!

    Мы имеем только один вариант остановки БАГ, это доказательства существования эфира (энергетического потока). Оснований для этого мы имеем гораздо больше чем якобы открытие Бозона Хиггса на коллайдере, напомню готовится демонстрационный вариант Потоковой электростанции. Мы все на Планете Земля — уже плывем как на «Титанике». Задумайтесь, что могут сделать посредством коллайдера увлеченные люди, которые ради денег, любопытства и славы уже взорвали на планете сотни ядерных и термоядерных зарядов. Причем осознанно идущие на самые невероятные поступки. Это ярко показано в книге Р.Юнга «Ярче тысячи солнц». Повествование об ученых-атомщиках». Книга ценна документальностью и достоверностью информации. Прочитайте внимательно хотя бы этот фрагмент:

    «В отличие от бомбы, сброшенной на Хиросиму, прозванной «худышкой», бомбе, подготовленной для Нагасаки, присвоили кличку «толстяк». Имелись все основания предполагать, что она окажется еще более разрушительной. Один из ее конструкторов признается в книге: «Я страшился, что эта «более хорошая» бомба будет применена, и буквально дрожал при мысли о тех разрушениях, которые она может произвести. Я надеялся, что ее не пустят в ход. И все же, говоря искренне, мне ужасно хотелось узнать, оправдает ли эта бомба ожидания, сработает ли ее сложный механизм». И вскоре после испепеления Хиросимы двадцать пять ученых-атомщиков под руководством Н.Рамзэя направились из Лос-Аламоса на Тиньян, чтобы привести «толстяка» в боевую готовность и послать его на Нагасаки. Доктор Оппенгеймер объяснял это без моральных колебаний: «Если перед Вами возникает технически интересная проблема, то вы стремитесь к ее решению, не раздумывая о том, что будет с этим потом. Так было и с атомной бомбой…».

    Мы все на Планете — уже плывем как на «Титанике». Задумайтесь о том, что могут сделать посредством коллайдера увлеченные люди обученные по принципу выучил, получил оценку, которые ради денег, славы и любопытства уже взорвали на планете сотни ядерных и термоядерных зарядов. Причем осознанно идущие на самые невероятные поступки. Это ярко показано в книге Р. Юнга «Ярче тысячи солнц». Повествование об ученых-атомщиках». Прочитайте внимательно хотя бы этот фрагмент:

    «В отличие от бомбы, сброшенной на Хиросиму, прозванной «худышкой», бомбе, подготовленной для Нагасаки, присвоили кличку «толстяк». Имелись все основания предполагать, что она окажется еще более разрушительной. Один из ее конструкторов признается в книге: «Я страшился, что эта «более хорошая» бомба будет применена, и буквально дрожал при мысли о тех разрушениях, которые она может произвести. Я надеялся, что ее не пустят в ход. И все же, говоря искренне, мне ужасно хотелось узнать, оправдает ли эта бомба ожидания, сработает ли ее сложный механизм». И вскоре после испепеления Хиросимы двадцать пять ученых-атомщиков под руководством Н. Рамзэя направились из Лос-Аламоса на Тиньян, чтобы привести «толстяка» в боевую готовность и послать его на Нагасаки. Доктор Оппенгеймер объяснил это без эмоций: «Если перед Вами возникает технически интересная проблема, то вы стремитесь к ее решению, не раздумывая о том, что будет с этим потом. Так было и с атомной бомбой…».

    Еще в 1766г. немецкий математик Тициус обнаружил закономерность в расстояниях планет от Солнца и выявил, что между Марсом и Юпитером не хватает планеты. Позже астрономы нашли ряд астероидов, похожих на остатки планеты, орбита которой совпадает с вычисленной Тициусом. Рассчитали, что планета эта (назвали «Фаэтон») была больше Марса, и вычислили, что ее разрушение произошло ~ 16 млн. лет назад. Некоторые ученые полагают, что на Фаэтоне обитала высокоразвитая цивилизация, но их планета почему-то взорвалась, и ее осколки-астероиды разметало по ее орбите. Мы можем вскоре повторить эту историю.

    запуск. Большой адронный коллайдер зачем нужен и где находится?

    История создания ускорителя, который мы знаем сегодня как большой адронный коллайдер, начинается ещё с 2007 года. Изначально хронология ускорителей началась с циклотрона. Прибор представлял собой небольшое устройство, которое легко умещалось на столе. Затем история ускорителей стала стремительно развиваться. Появился синхрофазотрон и синхротрон.

    В истории, пожалуй, самым занимательным стал период с 1956 по 1957 годы. В те времена советская наука, в частности физика, не отставала от зарубежных братьев. Используя наработанный годами опыт, советский физик по имени Владимир Векслер совершил прорыв в науке. Им был создан самый мощный по тем временам синхрофазотрон. Его рабочая мощность была равна 10 гигаэлектронвольт (10 миллиардов электронвольт). После этого открытия создавались уже серьёзные образцы ускорителей: большой электронно-позитронный коллайдер, Швейцарский ускоритель, в Германии, США. Все они имели одну общую цель — изучение фундаментальных частиц кварков.

    Большой адронный коллайдер был создан в первую очередь благодаря стараниям итальянского физика. Имя ему Карло Руббиа, лауреат Нобелевской премии. Во время своей деятельности Руббиа работал директором в Европейской организации по ядерным исследованиям. Решено было построить и запустить адронный коллайдер именно на месте центра исследований.

    Где адронный коллайдер?

    Коллайдер размещён на границе между Швейцарией и Францией. Длина его окружности составляет 27 километров, поэтому его и называют большим. Кольцо ускорителя уходит вглубь от 50 до 175 метров. В коллайдере установлено 1232 магнита. Они являются сверхпроводящими, а значит из них можно выработать максимальное поле для разгона, так как затраты энергии в таких магнитах практически отсутствуют. Общий вес каждого магнита составляет 3,5 тонны при длине 14,3 метра.

    Как и любой физический объект, большой адронный коллайдер выделяет тепло. Поэтому его необходимо постоянно остужать. Для этого поддерживается температура 1,7 К с помощью 12 миллионов литров жидкого азота. Помимо этого, для охлаждения используется жидкий гелий (700 тысяч литров), и самое важное — используется давление, которое в десять раз ниже нормального атмосферного.

    Температура 1,7 К по шкале Цельсия составляет -271 градус. Такая температура почти близка к абсолютному нулю. Абсолютным нулём называется минимально возможный предел, который может иметь физическое тело.

    Внутренняя часть тоннеля не менее интересна. Там находятся ниобий-титановые кабели со сверхпроводящими возможностями. Их длина составляет 7600 километров. Общий вес кабелей равен 1200 тонн. Внутренность кабеля — это сплетение 6300 проволок с общим расстоянием в 1,5 миллиарда километров. Такая длина равна 10 астрономическим единицам. Например, расстояние от земли до солнца равняется 10 таким единицам.

    Если говорить о его географическом местоположении, то можно сказать, что кольца коллайдера лежат меж городов Сен-Жени и Форнее-Вольтер, расположенными на французской стороне, а также Мейрин и Вессурат — со Швейцарской стороны. Маленькое кольцо, именуемое PS, проходит вдоль границы по диаметру.

    Смысл существования

    Для того чтобы ответить на вопрос «для чего нужен адронный коллайдер», нужно обратиться к учёным. Многие учёные говорят, что это самое великое изобретение за весь период существования науки, и то, что без него у науки, которая известна нам сегодня, просто нет смысла. Существование и запуск большого адронного коллайдера интересны тем, что при столкновении частиц в адронном коллайдере происходит взрыв. Все мельчайшие частицы разлетаются в разные стороны. Образовываются новые частицы, которые могут объяснить существование и смысл многого.

    Первое, что учёные старались найти в этих разбившихся частицах — это теоретически предсказанную физиком Питером Хиггсом элементарную частицу, названную «Бозон Хиггса». Это потрясающая частица является носителем информации, как считается. Ещё её принято называть «частицей Бога». Открытие ее приблизило бы учёных к пониманию вселенной. Нужно отметить, что в 2012 году, 4 июля, адронный коллайдер (запуск его частично удался) помог обнаружить похожую частицу. На сегодняшний день учёные пытаются изучить её подробнее.

    Долго ли…

    Конечно, сразу возникает вопрос, а почему учёные так долго изучают эти частицы. Если есть прибор, то можно запускать его, и каждый раз снимать все новые и новые данные. Дело в том, что работа адронного коллайдера — это дорогостоящее удовольствие. Один запуск обходится в большую сумму. Например, годовой расход энергии равняется 800 млн. кВт/ч. Такой объем энергии расходует город, в котором проживает около 100 тыс. человек, по средним меркам. И это не считая затрат на обслуживание. Ещё одна причина — это то, что у адронного коллайдера взрыв, который происходит при сталкивании протонов, связан с получением большого объёма данных: компьютеры считывают столько информации, что на обработку уходит большое количество времени. Даже несмотря на то что мощность компьютеров, которые получают информацию, велика даже по сегодняшним меркам.

    Следующая причина — это не менее известная тёмная материя. Учёные, работающие с коллайдером в этом направлении, уверены, что видимый спектр всей вселенной составляет всего 4%. Предполагается, что оставшиеся — это тёмная материя и тёмная энергия. Экспериментально пытаются доказать то, что эта теория верна.

    Адронный коллайдер: за или против

    Выдвинутая теория о тёмной материи поставила под сомнение безопасность существования адронного коллайдера. Возник вопрос: «Адронный коллайдер: за или против?» Он волновал многих учёных. Все великие умы мира разделились на две категории. «Противники» выдвинули интересную теорию о том, что если такая материя существует, то у неё должна быть противоположная ей частица. И при столкновении частиц в ускорителе возникает тёмная часть. Существовал риск того, что тёмная часть и часть, которую мы видим, столкнутся. Тогда это могло бы привести к гибели всей вселенной. Однако после первого запуска адронного коллайдера эта теория была частично разбита.

    Далее по значимости идёт взрыв вселенной, вернее сказать — рождение. Считается, что при столкновении можно пронаблюдать то, как вселенная вела себя в первые секунды существования. То, как она выглядела после происхождения Большого взрыва. Считается, что процесс столкновения частиц очень схож с тем, который был в самом начале зарождения вселенной.

    Ещё не менее фантастичная идея, которую проверяют учёные — это экзотические модели. Это кажется невероятным, но есть теория, которая предполагает, что существуют иные измерения и вселенные с похожими на нас людьми. И как ни странно, ускоритель и здесь сможет помочь.

    Проще говоря, цель существования ускорителя в том, чтобы понять, что такое вселенная, как она была создана, доказать или опровергнуть все существующие теории о частицах и связанных с ними явлениях. Конечно, на это потребуются годы, но с каждым запуском появляются новые открытия, которые переворачивают мир науки.

    Факты об ускорителе

    Всем известно, что ускоритель разгоняет частицы до 99% скорости света, но не многие знают, что процент равен 99,9999991% от скорости света. Это потрясающая цифра имеет смысл благодаря идеальной конструкции и мощным магнитам ускорения. Также нужно отметить некоторые менее известные факты.

    Числа, получаемые при столкновении частиц и при ускорении
    Число протонов в сгусткедо 100 млрд. (1011)
    Число сгустковдо 2808

    Число прохождения пучками протонов в зоне детекторов

    до 31 млн. в секунду, в 4 зонах

    Количество столкновений частиц при пересечении

    до 20
    Объём данных на одно столкновениеоколо 1,5 МБ
    Количеств частиц Хигса1 частица каждые 2,5 секунды (при полной интенсивности пучка и согласно определённым предположениям о свойствах частиц Хиггса)

    Приблизительно 100 млн. потоков с данными, которые приходят от каждого из двух основных детекторов, могут в считаные секунды заполнить больше 100 тысяч компакт-дисков. Всего за один месяц количество дисков бы достигло такой высоты, что если их сложить в стопу, то хватило бы до Луны. Поэтому было принято решение собирать не все данные, которые приходят с детекторов, а лишь те, которые разрешит использовать система сбора данных, которая по факту выступает как фильтр для полученных данных. Было решено записывать лишь 100 событий, которые возникли в момент взрыва. Записываться эти события будут в архив вычислительного центра системы Большого адронного коллайдера, который расположен в Европейской лаборатории по физике элементарных частиц, которая по совместительству является местом расположения ускорителя. Записываться будут не те события, которые были зафиксированы, а те, которые представляют для научного сообщества наибольший интерес.

    Последующая обработка

    После записи сотни килобайт данных будут обрабатывать. Для этого используется более двух тысяч компьютеров, расположенных, в ЦЕРН. Задача этих компьютеров заключается в обработке первичных данных и формировании из них базы, которая будет удобна для дальнейшего анализа. Далее сформированный поток данных будет направлен на вычислительную сеть GRID. Эта интернет-сеть объединяет тысячи компьютеров, которые располагаются в разных институтах по всему миру, связывает более сотни крупных центров, которые расположены на трёх континентах. Все такие центры соединены с ЦЕРН с использованием оптоволокна — для максимальной скорости передачи данных.

    Говоря о фактах, нужно упомянуть также о физических показателях строения. Туннель ускорителя находится в отклонении на 1,4% от горизонтальной плоскости. Сделано это в первую очередь для того, чтобы поместить большую часть туннеля ускорителя в монолитную скалу. Таким образом, глубина размещения на противоположных сторонах разная. Если считать со стороны озера, которое находится недалеко от Женевы, то глубина будет равна 50 метрам. Противоположная часть имеет глубину 175 метров.

    Интересно то, что лунные фазы влияют на ускоритель. Казалось бы, как такой отдалённый объект может воздействовать на таком расстоянии. Однако замечено, что во время полнолуния, когда происходит прилив, земля в районе Женевы, поднимается на целых 25 сантиметров. Это влияет на длину коллайдера. Протяжённость тем самым увеличивается на 1 миллиметр, а также изменяется энергия пучка на 0,02%. Поскольку контроль энергии пучка должен проходить вплоть до 0,002%, исследователи обязаны учитывать это явление.

    Также интересно то, что туннель коллайдера имеет форму восьмиугольника, а не круга, как многие представляют. Углы образуются из-за коротких секций. В них располагаются установленные детекторы, а также система, которая управляет пучком ускоряющихся частиц.

    Строение

    Адронный коллайдер, запуск которого связан с использованием многих деталей и волнением учёных, — удивительное устройство. Весь ускоритель состоит из двух колец. Малое кольцо называется Протонный синхротрон или, если использовать аббревиатуры — PS. Большое кольцо – Протонный суперсинхротрон, или SPS. Совместно два кольца позволяют разогнать части до 99,9 % скорости света. При этом коллайдер повышает и энергию протонов, увеличивая их суммарную энергию в 16 раз. Также он позволяет сталкивать частицы между собой примерно 30 млн. раз/с. в течение 10 часов. От 4 основных детекторов получается по большей мере 100 терабайт цифровых данных в секунду. Получение данных обусловлено отдельными факторами. Например, они могут обнаружить элементарные частицы, которые имеют отрицательный электрический заряд, а также обладают половинным спином. Поскольку эти частицы являются неустойчивыми, то прямое их обнаружение невозможно, возможно обнаружить только их энергию, которая будет вылетать под определённым углом к оси пучка. Эта стадия называется первым уровнем запуска. За этой стадией следят более чем 100 специальных плат обработки данных, в которые встроены логические схемы реализации. Эта часть работы характерна тем, что в период получения данных происходит отбор более чем 100 тысяч блоков с данными в одну секунду. Затем эти данные будут использоваться для анализа, который происходит с использованием механизма более высокого уровня.

    Системы следующего уровня, наоборот, принимают информацию от всех потоков детектора. Программное обеспечение детектора работает в сети. Там оно будет использовать большое количество компьютеров для обработки последующих блоков данных, среднее время между блоками — 10 микросекунд. Программы должны будут создавать отметки частиц, соответствуя изначальным точкам. В результате получится сформированный набор данных, состоящих из импульса, энергии, траектории и других, которые возникли при одном событии.

    Части ускорителя

    Весь ускоритель можно поделить на 5 основных частей:

    1) Ускоритель электронно-позитронного коллайдера. Деталь, представляет собой около 7 тысяч магнитов со сверхпроводящими свойствами. С помощью них происходит направление пучка по кольцевому туннелю. А также они сосредотачивают пучок в один поток, ширина которого уменьшится до ширины одного волоса.

    2) Компактный мюонный соленоид. Это детектор, предназначенный для общего назначения. В таком детекторе ведутся поиски новых явлений и, например, поиск частиц Хиггса.

    3) Детектор LHCb. Значение этого устройства заключается в поиске кварков и противоположных им частиц – антикварков.

    4) Тороидальная установка ATLAS. Этот детектор предназначен для фиксации мюонов.

    5) Alice. Этот детектор захватывает столкновения ионов свинца и протон-протонные столкновения.

    Проблемы при запуске адронного коллайдера

    Несмотря на то что наличие высоких технологий исключает возможность ошибок, на практике все иначе. Во время сборки ускорителя происходили задержки, а также сбои. Нужно сказать, что неожиданной такая ситуация не была. Устройство содержит столько нюансов и требует такой точности, что учёные ожидали подобных результатов. Например, одна из проблем, которая встала перед учёными во время запуска – отказ магнита, который фокусировал пучки протонов непосредственно перед их столкновением. Эта серьёзная авария была вызвана разрушением части крепления вследствие потери сверхпроводимости магнитом.

    Эта проблема возникла 2007 году. Из-за неё запуск коллайдера откладывали несколько раз, и только в июне запуск состоялся, спустя почти год коллайдер все же запустился.

    Последний запуск коллайдера прошёл успешно, было собрано множество терабайт данных.

    Адронный коллайдер, запуск которого состоялся 5 апреля 2015 года, успешно функционирует. В течение месяца пучки будут гонять по кольцу, постепенно увеличивая мощность. Цели для исследования как таковой нет. Будет повышена энергия столкновения пучков. Значение поднимут с 7 ТэВ до 13 ТэВ. Такое увеличение позволит увидеть новые возможности при столкновении частиц.

    В 2013 и 2014 гг. проходили серьёзные технические осмотры туннелей, ускорителей, детекторов и другого оборудования. В результате было 18 биполярных магнитов со сверхпроводящей функцией. Нужно отметить, что общее количество их составляет 1232 штуки. Однако оставшиеся магниты не остались без внимания. В остальных заменили системы защиты от остывания, поставили улучшенные. Также улучшена охлаждающая система магнитов. Это позволяет им оставаться при низких температурах с максимальной мощностью.

    Если все пройдёт успешно, то следующий запуск ускорителя пройдёт лишь через три года. Через этот период намечены плановые работы по улучшению, техническому осмотру коллайдера.

    Нужно отметить, что ремонт обходится в копейку, не учитывая стоимость. Адронный коллайдер, по состоянию на 2010 год имеет цену, равную 7,5 млрд. евро. Эта цифра выводит весь проект на первое место в списке самых дорогих проектов в истории науки.

    Последние новости

    Адронный коллайдер, запуск которого состоялся после перерыва, был успешен. Были собраны интересные данные. Например, были представлены доказательства того, что современное представление о частицах правильное. Это стало возможно благодаря правильной работе детекторов CMS и LHCb. Эти детекторы уловили распад BS на два мезона, что является прямым доказательством верности современных теорий.

    Стоит задать вопрос, каким образом происходит доказательство такой теории. Один из способов – это улавливание новых частиц. То есть если при столкновении появятся новые элементарные частицы, это значит, что современную теорию необходимо пересмотреть.

    Внимание учёных сосредоточено на этой частице только потому, что она может доказать, ну или хотя бы раскрыть дверь в направление суперсимметрии. Это хороший старт для дальнейшего изучения и работы в центре научных исследований в Женеве.

    Что дальше?

    После того как произойдёт следующая модернизация коллайдера, будут поставлены задачи по дальнейшему изучению частиц. В частности, будет необходимо узнать более подробно о бозонах Хиггса. Несмотря на то что за это открытие была вручена Нобелевская премия, не все его свойства до конца изучены и доказаны. Поэтому учёным предстоит долгая и непростая работа по изучению этой удивительной частицы.

    Помимо этого, необходимо продолжать работу по доказательству или опровержению теории суперсимметрии. Хоть она и кажется несколько фантастичной, однако имеет право на существование. Не стоит думать, что все внимание уделяется только проблеме первой важности, для каждого проекта есть своя команда учёных, которые трудятся в этой области.

    Конечно, это не все задачи, которые необходимо решить ученым. С каждым новым терабайтом полученной информации список вопросов непрерывно дополняется, и ответы на них могут искаться годами.

    Чёрные дыры в Сибири и под Москвой? Зачем Россия запускает новые коллайдеры

    Учёные сталкивают частицы с античастицами и смотрят, что из этого получается. А получается мгновенная аннигиляция, то есть — взрыв. Физики такое любят.

    И раз уж нас так непреодолимо тянет в этот тёмный лес, давайте сразу: во-первых, «коллайдеры», потому что частицы в них collide — «сталкиваются», а «адронные» (и уж никак не «андронные») — потому как сталкиваются адроны, это такие частицы. Хотя наши отечественные коллайдеры называют по-другому, например электрон-позитронными, чтобы обозначить, что, собственно, они там сталкивают. Потому что получается из этого столько всего, что ни в сказке сказать, ни в статье описать.

    Сталкивают, стало быть, электроны и позитроны. Электроны ладно, знаем, по физике проходили. А позитроны — это те же электроны, только с положительным зарядом. Так тоже бывает. Но это уже вообще-то не совсем частица. Это АНТИчастица. То есть мы с вами имеем дело с антиматерией, и не в кино, а в реальной жизни. Да, кстати, насчёт создания в коллайдере бомбы на антиматерии и прочих апокалипсических сценариев:

    Это полная чушь, антивещества в коллайдере для этого слишком мало, столько же античастиц встречается и в естественной среде вокруг нас с вами. Вот пока мы разговариваем, сквозь нас пролетели несколько частиц и античастиц

    Владимир Кекелидзе, руководитель проекта коллайдера NICA

    Какие в России коллайдеры

    Итак, в России на сей момент работает более десятка ускорителей частиц. Три из них находятся в Новосибирске, это ВЭПП-4, ВЭПП-2000 и построенный (правда, не полностью) в 2015 году ВЭПП-5. ВЭПП означает «встречные электрон-позитронные пучки». Недавно эти пучки там встретились так удачно, что породили особо редкие частицы под названием пионы, или пи-мезоны. Семь штук. Каждый состоит из кварка и, как бы помягче сказать, антикварка. И учёным очень любопытно, как же именно возникает это необычное сочетание. А покопаться в этом до сих пор не удавалось просто потому, что не получалось сделать такой мощный выстрел частицами.

    Пока это очень небольшой вклад в науку и понимание общей картины мира, но, с другой стороны, показывает наши возможности

    Евгений Солодов, главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН

    А в подмосковной Дубне вот-вот достроят ещё один коллайдер, причём обещают, что кое в чём он превзойдёт по своим возможностям сам БАК — Большой адронный. Называется он NICA, расшифровывается так: Nuclotron-based Ion Collider fAcility. В переводе это означает, что в нём будут ударяться друг в друга ионы, а разгонять их будут в установке «Нуклотрон» — это ускоритель в виде 250-метрового кольца. Так что это будет коллайдер тяжёлых ионов. Сразу возникает ещё один вопрос чайника: для чего нам столько коллайдеров, хороших и разных?

    Коллайдер — это инструмент. А инструментов должно быть много, у каждого своя задача. Задача нашего коллайдера — изучение плотной ядерной материи в таких экстремальных условиях, в которых она бывает разве что в ядрах нейтронных звёзд

    Владимир Кекелидзе, руководитель проекта коллайдера NICA

    Как это работает

    Специальная пушка — инжектор — выстреливает пучками частиц. В Дубне, между прочим, стрелять будут золотом, но не ради пафоса, а потому, что ядра у него роскошные, в них очень много протонов и нейтронов — всего 197 штук (не поймите неправильно, «штука» не физическое понятие, просто так удобнее объяснять). Поскольку и те и другие входят в состав атомных ядер, для простоты им придумали общее название — нуклоны. Отсюда и слово «нуклотрон». Так вот, эти самые нуклоны попадают в 250-метровый бублик, потом во второй такой же, а далее — с двух сторон навстречу друг другу залетают в тоннель собственно коллайдера (503 метра). И всё это — за СЕКУНДУ! И в течение этой секунды частицы успевают разогнаться почти до скорости света. А в итоге место встречи — детектор, где происходят удивительные события. Но вот мини чёрных дыр опасаться не стоит: учёные уже устали объяснять, что никого никуда не засосёт.

    Это выдумки необразованных журналистов. Они возникли из-за каких-то теоретических инсинуаций. Если бы что-то такое было, оно бы давно случилось

    Евгений Солодов, главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН

    Схема работы коллайдера NICA, строящегося в Дубне. Фото © NICA

    Так, значит, бомбы не будет, чёрной дыры не будет. А что будет? Примерно то, что было во Вселенной вскоре после Большого взрыва. Чтоб вы знали, из-за вопроса о том, как всё случилось тогда, в самом начале, к прогрессивному человечеству по ночам сон не идёт. И ещё: частицы, которые мчатся там, внутри, — те самые, из которых состоит всё, включая нас с вами. Только вот как у них там всё устроено, пока что не очень понятно.

    Первый сверхпроводящий синхротрон с тяжёлыми ионами. Фото © NICA

    Ядерные силы — самые мощные из освоенных человечеством, но это лишь малая часть взаимодействий, которые держат кварки внутри нуклонов. И что за могучие силы их там держат — это ещё не до конца разгаданная загадка

    Владимир Кекелидзе, руководитель проекта коллайдера NICA

    Так что главная цель всех этих встреч и столкновений — разобраться, что происходит в странном мире элементарных частиц и, возможно, похоронить господствующую стандартную модель в физике. Спокойно, сейчас разберёмся.

    Что за модель и почему она не такая уж и стандартная

    Насколько понятно физикам на сегодняшний день, всё, что происходит во Вселенной, происходит под властью четырёх сил.

    Гравитация, то есть притяжение. Благодаря ей мы, как часы, кружимся вокруг Солнца, Луна вокруг нас и вообще ручка падает вниз.

    Электромагнитное взаимодействие. Оно работает в нашем компьютере, в лампочке над головой, то есть в современном мире это наше всё. Без него блэкаут, в смысле — тушите свет.

    Слабое ядерное взаимодействие. Имеется на атомных электростанциях, поскольку там происходит радиоактивный распад атомов. А ещё из-за него прогревается земное ядро и извергаются вулканы.

    Сильное ядерное взаимодействие, которое удерживает электроны вокруг протонов, а значит, сохраняет всё вокруг в целости и сохранности и перестаёт командовать парадом только при ядерных реакциях.

    И все они, конечно, прекрасны, но как-то уж очень разные, и это крайне озадачивало. Хотелось найти для них какой-то единый… первоисточник, что ли, под началом которого всё взаимодействует четырьмя способами. То есть чтобы можно было сказать, что всё это — проявления одного и того же. Так вот попытка добраться до такого объяснения и есть «теория всего»! Пока что эта крепость не поддаётся. Но есть версия насчёт того, что объединяет хотя бы три из четырёх сил. Её и назвали стандартной моделью. По ней эти три дела делают разнообразные элементарные частицы. Например, нейтрино отвечают за слабое взаимодействие, электроны и их дальние родственники мюоны и тау-лептоны — за слабое и электромагнитное, а кварки ещё и за сильное, то есть за все три сразу. Но вот с гравитацией получается незадача. Да и тёмную материю вместе с тёмной энергией стандартная модель объять не может. Поэтому физики давно хотят от неё избавиться. Так что букет пионов как раз вовремя.

    Адронный коллайдер зачем нам?

    Многие простые люди в мире задаются вопросом, почему возникает Большой адронный столкновение. Непонятный для большинства исследований, на которые были потрачены многие миллиарды евро, вызывая подозрения и страх.

    Может быть, это вовсе не исследования, а прототип машины времени или портал для телепортации инопланетных существ, способных изменить судьбу человечества? Самые фантастические и ужасные слухи. В этой статье мы пытаемся разобраться, что такое LHC и для чего он был создан.

    амбициозный проект человечество

    Большой адронный коллайдер на сегодняшний день является самым мощным ускорителем элементарных частиц в мире. Он находится на границе Швейцарии и Франции, а точнее под ним: на глубине 100 метров пролегает кольцевой тоннель ускорителя длиной почти 27 километров, экспериментальная дальность полета Босса превышает 10 миллиардов долларов, сообщает Европейская организация ядерных исследований.

    Огромное количество ресурсов и тысячи физиков-ядерщиков посвящают себя ускорению протонов, а тяжелые ионы приводят к скорости, близкой к световой, в разных направлениях, а затем сталкиваются между собой.Изучено прямое взаимодействие.

    Предложение

    о создании нового ускорителя частиц поступило еще в 1984 году. Десять лет велись различные дискуссии о том, что будет демонстрировать адронный коллайдер, зачем нужен такой масштабный исследовательский проект. Только после обсуждения особенностей технического решения и утвержден проект требуемых параметров установки. Строительство началось только в 2001 году, выделив его место для подземных коммуникаций бывшего ускорителя частиц — Большого электронно-позитронного коллайдера.

    Зачем нужен Большой адронный коллайдер

    Взаимодействие элементарных частиц описывается по-разному. Теория относительности сталкивается с квантовой теорией поля. Недостающее звено в поиске единого подхода к структуре элементарных частиц — невозможность создать теория квантовой гравитации, поэтому вам нужен мощный адронный коллайдер.

    Полная энергия столкновения частиц составляет 14 тераэлектронвольт, что делает устройство намного более мощным ускорителем, чем любые существующие в мире сегодня.Эксперименты, ранее невозможные по техническим причинам, ученые с большей вероятностью смогут задокументировать или опровергнуть существующие теории микромира.

    Исследование кварк-глюонной плазмы, образованной столкновениями ядер свинца, поможет построить более полную теорию сильных взаимодействий, которая может коренным образом изменить методы ядерной физики и знания о звездном космосе.

    Бозон Хиггса

    Еще в 1960 году шотландский физик Питер Хиггс разработал теорию поля Хиггса, согласно которой частицы, падающие в этом поле, подвержены квантовым эффектам, которые в физическом мире можно наблюдать как массу предмет.

    Если в ходе экспериментов удастся подтвердить теорию шотландской ядерной физики и найти бозон (фотон) Хиггса, событие могло бы стать новой точкой отсчета для развития населения Земли.

    И новые возможности человека управлять гравитацией перевешивают любые видимые перспективы развития технического прогресса. Тем более, что продвинутых ученых больше интересует не само существование бозона Хиггса, а процесс нарушения электрослабой симметрии.

    Как это работает

    Чтобы экспериментальные частицы достигли невероятной для поверхности скорости, почти равной скорости света в вакууме, они постепенно разошлись, каждый раз увеличивая энергию.

    Первые линейные ускорители

    осуществляют инжекцию протонов и ионов свинца, которые после ускорения подвергаются ступенчатому ускорению. Частицы падают через ускоритель в протонном синхротроне, где получают заряд 28 ГэВ.

    В следующей фазе частицы попадают в суперсинхротрон, где энергия заряда доводится до 450 ГэВ.Достигнув этих показателей, частицы попадают на многокилометровые расстояния главного кольца, где в специально отведенных местах детекторы столкновений детально фиксируют момент удара.

    Кроме детекторов, способных фиксировать все процессы при столкновении, для удержания протонных сгустков в ускорителе используются магниты 1625, обладающие сверхпроводимостью. Их общая длина превышает 22 километра. Специальная криогенная камера для достижения эффекта поддерживает температуру сверхпроводимости -271 ° C. Стоимость каждого магнита оценивается в один миллион евро.

    цель оправдывает средства

    для проведения таких амбициозных экспериментов и создания самого мощного адронного столкновения. Почему это исследовательский проект стоимостью в несколько миллиардов долларов, многие ученые с нескрываемым восторгом беседуют с человечеством. Однако в случае новых научных открытий , скорее всего, они будут надежно засекречены.

    Даже можно сказать точно. Доказательство тому — вся история цивилизации. Когда изобрели колесо, были колесницы. Человечество освоило металлургию — Здравствуйте, пушки и пушки!

    Все новейшие разработки теперь становятся достоянием оборонно-промышленных комплексов развитых стран, но не всего человечества.Когда ученые узнали, как расщеплять атом, что появилось раньше? Ядерные реакторы, вырабатывающие электричество, однако, после сотен тысяч смертей в Японии. Жители Хиросимы были явно против научного прогресса, который отнял у них и их детей завтра.

    Техническое развитие превращает людей в издевательство, потому что люди в нем скоро станут самым слабым звеном. Согласно теории эволюции, система эволюционирует и укрепляется, избавляясь от слабостей.Это может произойти в ближайшем будущем, так что нам не будет места в мире инженерного мастерства. Так что вопрос «зачем нам Большой адронный коллайдер сейчас» на самом деле — не праздное любопытство, поскольку вызывает опасения за судьбу все человечество.

    Вопросы, не соответствующие требованиям

    Зачем нам Большой адронный коллайдер, мир, если миллионы умирают от голода и неизлечимых, а иногда и излечимых болезней? Помог ли он бороться с этим злом? Зачем человечеству нужен Адронный коллайдер, который при всем развитии технологий сто лет не может научиться успешно бороться с раком? А может просто иметь дорогие медицинские услуги выгоднее, чем найти способ лечить? При нынешнем мировом порядке и этическом развитии только один Горстке представителей человеческого рода очень нужен Большой адронный коллайдер.Зачем ему все население планеты, ведущая непрекращающаяся битва за право жить в мире, свободном от посягательств на свою жизнь и здоровье? История об этом умалчивает …

    Опасается коллег-ученых

    Там являются другими членами научной среды, чтобы выразить серьезную обеспокоенность по поводу безопасности проекта. Существует вероятность того, что научный мир в своих экспериментах из-за своих ограниченных знаний может потерять контроль над процессами, которые даже не изучались.

    Этот подход напоминает лабораторные эксперименты юных химиков — все перемешать и посмотреть, что получится. Последний пример может закончиться взрывом в лаборатории. А если от такого «успеха» пострадает Адронный коллайдер?

    Зачем использовать землянам ненужный риск, тем более что экспериментаторы не могут с абсолютной уверенностью сказать, что процессы столкновения частиц, приводящие к температурам образования, превышающим в 100 тысяч раз температуру нашей звезды, не вызовут цепной реакции вообще дело планеты ?! Или просто вызвать цепную ядерную реакцию, которая может смертельно повредить отдых в горах Швейцарии и Французской Ривьеры…

    Информационная диктатура

    настораживает, что голоса ученых и по-настоящему разбирающихся в ядерной физике людей попросту изолированы от общественности. СМИ проходят мимо, даже не пытаясь осветить вопрос с этой точки зрения.

    Что такое Большой адронный коллайдер, время, когда человечество не может решать менее сложные задачи? Попытка заставить замолчать альтернативное мнение лишь подтверждает возможность непредсказуемости событий.

    , вероятно, там, где люди впервые появились, и была заложена эта двойная функция — одновременно творить добро и вредить себе.Может быть, мы ответим на открытия, которые дают адронный коллайдер? Зачем нужен этот рискованный эксперимент, решать нам придется нашим потомкам.

    .

    За 10 лет Большой адронный коллайдер произвел фурор — впереди еще много открытий

    Еще в 2008 году пучок протонов впервые пронесся вокруг Большого адронного коллайдера (БАК), самого мощного ускорителя частиц в мире. Теперь, десять лет спустя, пришло время подвести итоги того, что мы узнали благодаря этому объекту и что нас ждет впереди.

    Этот отчет включает в себя как будущие исследования, которые может проводить LHC, так и возможные новые объекты, которые могли бы сталкивать частицы с энергиями, намного превышающими те, которых может достичь LHC.Было предложено две, а может быть, три возможных замены LHC. Итак, давайте рассмотрим, где мы находимся и куда пришли за последнее десятилетие.

    История LHC одновременно захватывающая и бурная, с событиями, варьирующимися от катастрофического повреждения огромных магнитов инструмента в первые дни работы до фениксоподобного восхождения после той трагедии, за которым последовали серьезные и захватывающие открытия, включая открытие бозона Хиггса. Эта находка принесла Питеру Хиггсу и Франсуа Энглерту Нобелевскую премию, как они и предсказали эту частицу более полувека назад.Для мира необычно пристально следить за новостями физики элементарных частиц, но объявление об открытии Хиггса привело к появлению информационных выпусков по всему миру. [5 неуловимых частиц за пределами Хиггса]

    В поисках новой физики

    Физики тоже были на краю своего места, ожидая, как они надеялись, неожиданных открытий. В течение почти полувека ученые разработали текущее теоретическое понимание поведения субатомной материи. Это понимание называется Стандартной моделью физики элементарных частиц.

    Модель объясняет наблюдаемое поведение молекул и атомов обычного вещества и даже самых маленьких известных строительных блоков, которые когда-либо наблюдались. Эти частицы называются кварками и лептонами, причем кварки находятся внутри протонов и нейтронов, составляющих ядро ​​атома, а электроны — наиболее известный лептон. Стандартная модель также объясняет поведение всех известных сил, кроме гравитации. Это действительно выдающееся научное достижение.

    Однако Стандартная модель не объясняет всего в теоретической физике.Это не объясняет, почему кварки и лептоны существуют в трех различных, но почти идентичных конфигурациях, называемых поколениями. (Почему три? Почему не два? Или четыре? Или один? Или 20?) Эта модель не объясняет, почему наша Вселенная полностью состоит из материи, хотя простейшее понимание теории относительности Альберта Эйнштейна говорит, что Вселенная также должна содержать равное количество антивещества.

    Стандартная модель не объясняет, почему исследования космоса показывают, что обычная материя атомов составляет всего 5 процентов материи и энергии Вселенной.Остальное, как полагают, состоит из темной материи и темной энергии. Темная материя — это форма материи, которая испытывает только гравитацию и ни одну из других фундаментальных сил, в то время как темная энергия — это форма отталкивающей гравитации, которая пронизывает космос. [18 величайших нераскрытых тайн физики]

    До первых операций с LHC физики вроде меня надеялись, что уничтожитель атомов поможет нам ответить на эти загадочные вопросы. Наиболее часто цитируемая теория кандидатов для объяснения этих загадок называлась суперсимметрией.Это предполагает, что все известные субатомные частицы имеют двойные частицы-суперпартнеры. Они, в свою очередь, могут дать объяснение темной материи и ответить на некоторые другие вопросы. Однако физики не наблюдали суперсимметрии. Более того, данные LHC исключили простейшие теории, основанные на суперсимметрии. Итак, чего удалось достичь с помощью LHC?

    LHC сделал много

    Что ж, помимо всей этой истории с бозоном Хиггса, LHC предоставил данные своим четырем крупным экспериментальным коллаборациям, результатом которых стало более 2000 научных работ.Внутри LHC частицы сталкивались друг с другом с энергиями в 6,5 раз выше, чем у Fermilab Tevatron, который на протяжении четверти века считался самым мощным ускорителем частиц в мире, пока LHC не получил эту корону.

    Самый большой в мире разрушитель атомов, Большой адронный коллайдер, образует кольцо длиной 17 миль (27 километров) под французско-швейцарской границей. (Изображение предоставлено Максимилианом Брайсом / ЦЕРН)

    Эти испытания Стандартной модели были очень важны.Любое из этих измерений могло не соответствовать предсказаниям, что привело бы к открытию. Однако оказывается, что Стандартная модель — очень хорошая теория, и она сделала такие же точные предсказания для энергий столкновения LHC, как и для уровней энергии в более раннем Тэватроне.

    Итак, это проблема? В самом прямом смысле этого слова нет. В конце концов, наука — это как проверка и отклонение неправильных новых идей, так и проверка правильных.

    С другой стороны, нельзя отрицать, что ученые были бы гораздо более взволнованы, обнаружив явления, которые ранее не были предсказаны.Открытия такого типа стимулируют человеческое познание, кульминацией которого является переписывание учебников.

    История LHC не окончена

    Итак, что теперь? БАК закончил рассказывать нам свою историю? Едва. Действительно, исследователи с нетерпением ждут усовершенствований оборудования, которые помогут им изучать вопросы, которые они не могут решить с помощью современных технологий. БАК был закрыт в начале декабря 2018 года на два года ремонта и модернизации. Когда ускоритель возобновит работу весной 2021 года, он вернется с небольшим увеличением энергии, но удвоит количество столкновений в секунду.Принимая во внимание будущие запланированные обновления, ученые LHC пока зарегистрировали только 3 процента ожидаемых данных. Хотя на то, чтобы проанализировать все результаты, потребуется много лет, текущий план состоит в том, чтобы собрать примерно в 30 раз больше данных, чем было получено на сегодняшний день. С таким большим количеством данных LHC все еще есть что рассказать.

    Тем не менее, хотя LHC будет работать, вероятно, еще 20 лет, вполне разумно также спросить: «Что дальше?» Физики элементарных частиц думают о создании следующего ускорителя частиц, который заменит LHC.Следуя традиции LHC, одна из возможностей могла бы столкнуть пучки протонов вместе с ошеломляющими энергиями — 100 триллионов электрон-вольт (ТэВ), что намного больше, чем максимальная мощность LHC в 14 ТэВ. Но для достижения этих энергий потребуются две вещи: во-первых, нам нужно будет построить магниты, которые в два раза мощнее тех, которые толкают частицы вокруг LHC. Это считается сложным, но достижимым. Во-вторых, нам понадобится еще один туннель, очень похожий на LHC, но более чем в три раза больше по периметру, с приблизительной окружностью 61 милю (100 километров), что примерно в четыре раза больше, чем у LHC.

    Но где будет построен этот большой туннель и как он будет выглядеть на самом деле? Какие лучи столкнутся и с какой энергией? Что ж, это хорошие вопросы. Мы еще недостаточно продвинулись в процессе проектирования и принятия решений, чтобы получить ответы, но есть две очень большие и опытные группы физиков, которые думают над проблемами, и каждая из них выдвинула предложение о новом ускорителе. Одно из предложений, в значительной степени выдвинутое европейскими исследовательскими группами, предполагает создание большого дополнительного ускорителя, скорее всего, расположенного в лаборатории CERN, недалеко от Женевы.

    Согласно одной идее, там установка столкнет пучок электронов и электроны антивещества. Из-за различий между ускоряющими протонами и электронами — электронный пучок теряет больше энергии вокруг круговой структуры, чем протонный пучок — этот пучок будет использовать туннель длиной 61 милю, но работает с меньшей энергией, чем если бы это были протоны. Другое предложение — использовать тот же ускоритель длиной 61 милю для столкновения пучков протонов. Более скромное предложение могло бы повторно использовать нынешний туннель LHC, но с более мощными магнитами.Этот вариант только удвоит энергию столкновения по сравнению с тем, что может сделать LHC сейчас, но это менее дорогая альтернатива. [Изображение: Внутри ведущих физических лабораторий мира] Другое предложение, в значительной степени поддержанное китайскими исследователями, предполагает создание совершенно нового объекта, предположительно построенного в Китае. Этот ускоритель также будет около 61 мили вокруг, и он будет сталкивать электроны и электроны антивещества вместе, прежде чем переключиться на протон-протонные столкновения примерно в 2040 году.

    Эти два потенциальных проекта все еще находятся в стадии обсуждения.В конце концов, ученым, которые вносят эти предложения, придется найти правительство или группу правительств, готовых оплатить счет. Но прежде чем это произойдет, ученым необходимо определить возможности и технологии, необходимые для создания этих новых объектов. Обе группы недавно выпустили обширную и подробную документацию по своим проектам. Этого недостаточно для строительства предлагаемых ими объектов, но этого достаточно, чтобы сравнить прогнозируемые характеристики будущих лабораторий и начать составлять надежные прогнозы затрат.

    Изучение границ знаний — трудное дело, и могут пройти многие десятилетия от первых мечтаний о строительстве объекта такого масштаба, от операций до закрытия объекта. Когда мы отмечаем 10-летнюю годовщину первого пучка на LHC, стоит подвести итоги того, чего удалось достичь на установке и что принесет будущее. Мне кажется, что следующее поколение ученых будет изучать интересные данные. А может быть, просто возможно, мы узнаем еще несколько увлекательных секретов природы.

    Первоначально опубликовано на Live Science .

    Дон Линкольн — физический исследователь в Fermilab . Он является автором книги « Большой адронный коллайдер: необычная история о бозоне Хиггса и других материалах, которые взорвут ваш разум » (Johns Hopkins University Press, 2014), а также подготовил серию научно-образовательных работ видео . Следуйте за ним на Facebook .Мнения, высказанные в этом комментарии, принадлежат ему.

    Дон Линкольн написал эту статью для журнала Live Science Expert Voices: Op-Ed & Insights.

    .

    Данные Большого адронного коллайдера могут открыть параллельную вселенную.

    Он обнаружил «частицу Бога», но Большой адронный коллайдер вскоре смог обнаружить «параллельную вселенную».

    «Уничтожитель атомов» в Церне в Женеве сейчас работает на высшем уровне, пытаясь обнаружить миниатюрные черные дыры, которые считаются ключевым признаком «мультивселенной».

    И данные, собранные с июня, сейчас анализируются.

    Эксперимент может встревожить критиков, опасающихся, что БАК может привести к концу света, но ученые говорят, что новаторский эксперимент может изменить наше понимание Вселенной.

    Прокрутите вниз, чтобы увидеть видео

    Большой адронный коллайдер в Церне (показан) в Женеве сейчас работает на самом высоком уровне, чтобы обнаружить миниатюрные черные дыры, которые считаются ключевым признаком «мультивселенной»

    ГРАВИТАЦИЯ РАДУЖНАЯ ТЕОРИЯ

    Теория радужной гравитации предполагает, что влияние гравитации на космос заставляет световые волны различной длины вести себя по-разному.

    Это означает, что частицы с разными энергиями будут по-разному перемещаться в пространстве-времени и в гравитационных полях.

    Теория была предложена 10 лет назад в попытке примирить разницу между теориями общей теории относительности и квантовой механики.

    Одним из следствий радужной гравитации является то, что наша Вселенная бесконечно тянется назад во времени без особой точки, в которой она началась.

    «Подобно тому, как множество параллельных листов бумаги, которые являются двухмерными объектами (дыхание и длина), могут существовать в третьем измерении (высоте), параллельные вселенные могут также существовать в более высоких измерениях», — сказал сотрудник Cern Мир Файзал из Университета Ватерлоо. Ежедневная почта.com.

    «Мы предсказываем, что гравитация может проникнуть в дополнительные измерения, и если это произойдет, то на LHC могут образоваться миниатюрные черные дыры».

    Он сказал: «Обычно, когда люди думают о мультивселенной, они думают о многомировой интерпретации квантовой механики, где актуализируются все возможности.

    «Это нельзя проверить, поэтому это философия, а не наука.

    ‘Это не то, что мы подразумеваем под параллельными вселенными.

    «Мы имеем в виду настоящие вселенные в дополнительных измерениях», — сообщает ZME Science.

    В марте профессор Файзал и его команда вычислили энергию, при которой они ожидают обнаружить миниатюрные черные дыры в радуге гравитации.

    «Если мы действительно обнаружим мини-черные дыры при этой энергии, тогда мы будем знать, что и радуга гравитации, и дополнительные измерения верны», — объяснил он.

    С июня энергия, с которой LHC сталкивает частицы, в два раза больше, чем в то время, когда он сделал открытие бозона Хиггса, что делает возможным обнаружение маленьких черных дыр впервые.

    Миллиарды частиц, вылетающих при каждом столкновении LHC, отслеживаются детекторами Cern, чтобы установить, когда и как они собираются вместе и какую форму принимают.

    Новая теория гравитационной радуги (проиллюстрирована) была использована для объяснения того, почему LHC еще не обнаружил крошечные черные дыры. Теория относительности Эйнштейна утверждает, что гравитация вызвана искривлением пространства и времени. Радуга гравитации говорит, что пространство и время по-разному изгибаются для частиц с разной энергией.

    Теоретики Церна говорят, что это может дать четкие признаки измерений за пределами длины, ширины, глубины и времени.

    При такой высокой гравитации энергии можно даже проследить, как многие исчезают в них.

    Согласно теории, в этих измерениях могут существовать параллельные вселенные, но только гравитация может покинуть нашу вселенную в этих дополнительных измерениях.

    Если дополнительные измерения действительно существуют, эксперты полагают, что они снизят энергию, необходимую для создания черных дыр.

    Профессор Файзал сказал в марте, что причина того, что эти черные дыры еще не обнаружены, заключается в том, что наша текущая модель гравитации изменяется при очень высоких энергиях.

    Согласно Phys.org, в последнем исследовании новая теория гравитации радуги использовалась для объяснения того, почему LHC до сих пор не обнаружил крошечные черные дыры.

    Теория относительности Эйнштейна утверждает, что гравитация вызвана искривлением пространства и времени.

    Радуга гравитации говорит, что пространство и время по-разному изгибаются для частиц с разной энергией.

    Итак, радуга гравитации предполагает, что воздействие гравитации на космос заставляет световые волны различной длины вести себя по-разному.

    Профессор Файзал сказал: «Обычно, когда люди думают о мультивселенной, они думают о многомировой интерпретации квантовой механики, в которой актуализируется каждая возможность … Это не то, что мы подразумеваем под параллельными вселенными. Мы имеем в виду настоящие вселенные в дополнительных измерениях »(проиллюстрировано)

    Это означает, что частицы с разными энергиями будут по-разному перемещаться в пространстве-времени и в гравитационных полях.

    Используя радугу гравитации, ученые обнаружили, что для обнаружения миниатюрных черных дыр на LHC требуется больше энергии, чем считалось ранее.

    До июня LHC искал мини-черные дыры с энергиями ниже 5,3 ТэВ. Но в исследовании говорится, что это слишком мало.

    Он предсказывает, что черные дыры могут образовываться на уровнях энергии не менее 9,5 ТэВ в шести измерениях и 11,9 ТэВ в 10 измерениях, поэтому они потенциально могут быть обнаружены сейчас, когда LHC работает при 13 ТэВ.

    Если на LHC будут обнаружены мини-черные дыры с предсказанными энергиями, это докажет существование дополнительных измерений и, соответственно, параллельных вселенных, сказал Ахмед Фараг Али из Университета штата Флорида.

    Мохаммед Халил сказал Phys.org: «Если черные дыры не обнаруживаются на предсказанных уровнях энергии, это будет означать одну из трех возможностей.

    ‘Одно, дополнительных измерений не существует. Два, они есть, но они меньше, чем ожидалось. Или, в-третьих, нужно изменить параметры гравитационной радуги.

    НАША ВСЕЛЕННАЯ — ГОЛОГРАММА? ВСЕЛЕННАЯ МОЖЕТ БЫТЬ НАСТОЯЩИМ ПРОЕКЦИЕЙ

    Голографическая модель предполагает, что гравитация во Вселенной создается тонкими вибрирующими струнами.Эти цепочки представляют собой голограммы событий, происходящих в более простом и плоском космосе.

    Вселенная — это голограмма, и все, что вы можете увидеть, включая эту статью и устройство, на котором вы ее читаете, является простой проекцией.

    Это соответствует противоречивой модели, предложенной в 1997 году физиком-теоретиком Хуаном Малдасена.

    До сих пор странная теория никогда не проверялась, но недавние математические модели предполагают, что ошеломляющий принцип может быть правдой.

    Согласно теории, гравитация во Вселенной создается тонкими вибрирующими струнами.

    Эти строки представляют собой голограммы событий, происходящих в более простом и плоском космосе. Модель профессора Малдасены предполагает, что Вселенная существует в девяти измерениях пространства и одном временном.

    В декабре японские исследователи попытались решить эту проблему, предоставив математические доказательства того, что голографический принцип может быть правильным.

    Голографический принцип предполагает, что, как, например, защитный чип на кредитной карте, существует двумерная поверхность, содержащая всю информацию, необходимую для описания трехмерного объекта, которым в данном случае является наша Вселенная.

    По сути, принцип утверждает, что данные, содержащие описание объема пространства — такого как человек или комета — могут быть скрыты в области этой сплющенной, «реальной» версии Вселенной.

    В черной дыре, например, все объекты, которые когда-либо попадут в нее, будут полностью содержаться в колебаниях поверхности. Это означает, что объекты будут храниться почти как «память» или фрагмент данных, а не как существующий физический объект.

    .

    Как работает эксперимент на Большом адронном коллайдере?

    Симметрия большого размера. Предоставлено: Максимилиан Брис / ЦЕРН.

    Не каждый день в моем твиттере полно людей, говорящих о плоских вершинах, выдавливании и инъекциях, но среда, 3 июня, не была обычным днем ​​для Большого адронного коллайдера.

    LHC — самый большой в мире ускоритель элементарных частиц, он находится в туннеле под ЦЕРНом, европейской физической лабораторией недалеко от Женевы.А в среду он был перезапущен после двухлетнего перерыва на ремонт и модернизацию, готовый подтолкнуть наше понимание Вселенной к новым пределам.

    Пока мои коллеги-физики толпились в диспетчерские и ждали, когда что-то начнется, я был на семинаре во Франции. Но я мог следить за включением в Интернете. Вот как все пошло.

    8.09. Инжекция: миллиарды протонов загружаются в LHC.

    БАК представляет собой кольцо примерно в 28 км вокруг, которое ускоряет протоны почти до скорости света, прежде чем столкнуться с ними лицом к лицу.Протоны — это частицы, обнаруженные в атомном ядре, размером примерно одну миллиардную миллионную метра.

    Их легче всего получить из водорода, простейшего атома, в котором всего один электрон вращается вокруг одного протона. LHC начинается с баллона с газообразным водородом, который пропускается через электрическое поле, чтобы оторвать электроны, оставив только протоны. Электрические и магнитные поля являются ключом к ускорителю частиц: поскольку протоны заряжены положительно, они ускоряются в электрическом поле и изгибаются по кругу в магнитном поле.

    9.45 утра. Рампа: как только LHC полностью загружен, два его протонных пучка медленно ускоряются до энергии столкновения, которая теперь составляет мировой рекорд 6,5 ТэВ на пучок.

    Ускорение миллиардов протонов до скорости, близкой к скорости света, их направление вокруг БАК, а затем их лобовое столкновение — это тонкое уравновешивающее действие, выполняемое высоковольтным оборудованием и гигантскими магнитами. Это потрясающее техническое достижение. Действительно, одно из основных приложений исследований в области физики элементарных частиц — это промышленное применение технологии, которую она постоянно развивает, от лечения рака протонной терапией до всемирной паутины.

    Большое количество данных. Кредит: M.Brice / ЦЕРН.

    Но меня больше всего волнует наука: LHC исследует Вселенную в мельчайших масштабах. Все, что мы узнали до сих пор, сформулировано в Стандартной модели, теории, которая описывает Вселенную, состоящую из крошечных частиц, и дает правила поведения этих частиц. Разрушая некоторые из этих частиц вместе при высокой энергии, мы можем проверить эти правила и сделать новые открытия.

    БАК «Прогон 1» (2010-2013) предоставил достаточно данных, чтобы проверить Стандартную модель на новый уровень точности и открыть бозон Хиггса.Эта частица была предсказана в 1960-х годах и играет центральную роль в Стандартной модели. Но прошло почти 50 лет, прежде чем у нас появилась машина, достаточно мощная, чтобы ее обнаружить. Помимо высокой энергии, для этого требовалось много данных: бозон Хиггса — редкость, и менее одного столкновения из миллиарда на LHC производит такое.

    10.12 утра. Плоский верх: энергия луча выравнивается после достижения цели.

    Это были напряженные моменты для команды CERN в среду. LHC работал с максимальной энергией, когда-либо достигнутой в ускорителе частиц.«Прогон 2» столкнет протоны с энергиями на 60% выше, чем в прогоне 1, за счет того, что магниты и ускорители будут работать до предела. Мы надеемся, что этот дополнительный охват позволит нам решить некоторые важные вопросы физики элементарных частиц.

    Одна из главных тем — темная материя. Похоже, это новый тип частиц, распространяющийся по всей вселенной. А с LHC Run 2 мы надеемся впервые сделать это в лаборатории. Но если бозон Хиггса встречается редко, темная материя еще более редка, и нам нужно будет разобраться во множестве столкновений, прежде чем появится надежда найти ее.

    10.17 утра. Сжатие: лучи точно настроены и сфокусированы в четырех точках вокруг LHC, где они пересекаются, и эксперименты будут регистрировать столкновения

    Напряженные моменты. Предоставлено: Лоран Эгли / ЦЕРН.

    Почти готово. Теперь экспериментам нужно дождаться полной очистки, прежде чем они смогут начать запись, и мы начинаем изучать вещи, которых раньше никогда не видели. Тем не менее, многие столкновения будут неинтересными, поскольку протоны просто разлетаются, не делая ничего интересного.

    Что еще хуже, редкие новые частицы, которые мы ищем, также имеют тенденцию быть очень нестабильными и распадаются слишком быстро, чтобы их можно было увидеть напрямую. Итак, задача экспериментов состоит в том, чтобы измерить, какие частицы действительно вышли из столкновения, и попытаться восстановить то, что произошло, ища доказательства чего-то необычного.

    Помимо темной материи, есть много других идей для проверки, таких как суперсимметрия, новые калибровочные бозоны, квантовые черные дыры и тяжелые нейтрино, все из которых мы могли бы реконструировать из столкновений на LHC.Отчасти радость и боль науки заключается в том, что новое открытие может быть сделано в считанные дни или годы.

    Миры сталкиваются. Кредит: CMS / CERN

    10.43 утра. Стабильные лучи: LHC теперь работает плавно, лучи ведут себя так, как ожидалось, и эксперименты могут начать регистрацию данных.

    Запуск 2 начался! В ЦЕРН льется шампанское. Теперь внимание переключается на анализ новых данных, и всем остальным пора вернуться к работе.

    Гэвин Хескет — преподаватель физики элементарных частиц в UCL.

    Шампанское льется. Майк Струик / ЦЕРН
    Самый большой в мире коллайдер частиц побил рекорд

    Эта история любезно опубликована The Conversation (по лицензии Creative Commons-Attribution / Без производных).

    Ссылка : Как работает эксперимент на Большом адронном коллайдере? (2015, 8 июня) получено 1 октября 2020 с https: // физ.org / news / 2015-06-large-hadron-collider.html

    Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

    .
    0 0 vote
    Article Rating
    Подписаться
    Уведомление о
    guest
    0 Комментарий
    Inline Feedbacks
    View all comments