خبر انجام آزمایشی در اروپا ، با صعود به آرامش عمومی ، در صدر لیست موضوعات مورد بحث قرار گرفت. برخورد دهنده هادرون در همه جا روشن شود - در تلویزیون ، مطبوعات و اینترنت. اگر کاربران LJ جوامع جداگانه ای را ایجاد کنند ، جایی که صدها نفر از مردم بی تفاوت قبلاً به طور فعالانه نظرات خود را در مورد ذهنیت جدید علم بیان کرده اند ، چه می توان گفت "Delo" 10 واقعیت را به شما ارائه می دهد که باید در مورد آنها بدانید برخورد هادرون.

به محض اینکه معنی هر یک از کلمات را فهمیدیم ، عبارت علمی مرموز دیگر چنین نیست. هادرون - نام کلاس ذرات بنیادی است. برخورد کننده - یک شتاب دهنده ویژه ، که به کمک آن می توان انرژی زیادی را به ذرات اولیه ماده انتقال داد و پس از شتاب به بالاترین سرعت ، برخورد آنها را با یکدیگر تولید کرد.

2. چرا همه در مورد او صحبت می کنند؟

به گفته دانشمندان مرکز تحقیقات هسته ای اروپا CERN ، این آزمایش به شما امکان می دهد انفجاری که منجر به شکل گیری جهان در میلیاردها سال پیش در مینیاتور شده است. با این حال ، آنچه بیشتر مردم نگران آن هستند این است که در صورت عدم موفقیت آزمایش ، انفجار کوچک در کره زمین چه عواقبی خواهد داشت. به گفته برخی دانشمندان ، در نتیجه برخورد ذرات بنیادی که با سرعت فوق العاده تابش در جهت مخالف پرواز می کنند ، سیاهچاله های میکروسکوپی ایجاد می شود و همچنین ذرات خطرناک دیگر نیز به بیرون پرواز می کنند. اعتماد به تابش خاصی که منجر به تبخیر سیاهچاله ها می شود به خصوص ارزش آن را ندارد - هیچ مدرک تجربی اثبات نمی کند. به همین دلیل است که به چنین نوآوری علمی و بی اعتمادی بوجود می آید ، که به طور فعال توسط دانشمندان شکاک دامن می زند.

3. این چیز چگونه کار می کند؟

ذرات بنیادی در مدارهای مختلف در جهت مخالف شتاب می گیرند و پس از آن در یک مدار قرار می گیرند. ارزش دستگاه پیچیده این است که به لطف آن ، دانشمندان قادر به مطالعه محصولات برخورد ذرات بنیادی هستند که توسط ردیاب های ویژه در قالب دوربین های دیجیتال با وضوح 150 مگاپیکسل ضبط شده است ، قادر به گرفتن 600 میلیون فریم در هر دومین.

4- چه زمانی به فکر ایجاد برخورد دهنده افتادید؟

ایده ساخت ماشین در سال 1984 متولد شد ، اما ساخت تونل فقط در سال 2001 آغاز شد. شتاب دهنده در همان تونلی قرار دارد که شتاب دهنده قبلی یعنی برخورد دهنده بزرگ الکترون-پوزیترون در آن قرار داشت. حلقه 26.7 کیلومتری در عمق حدود صد متری زیر زمین فرانسه و سوئیس گذاشته شده است. در تاریخ 10 سپتامبر ، اولین پرتوی پروتون در شتاب دهنده پرتاب شد. بسته دوم در چند روز آینده راه اندازی می شود.

5- هزینه ساخت آن چقدر بود؟

صدها دانشمند از سراسر جهان از جمله روسی در توسعه این پروژه شرکت کردند. هزینه آن 10 میلیارد دلار برآورد شده است که ایالات متحده 531 میلیون دلار سرمایه گذاری در ساخت برخورد دهنده هادرون داشته است.

6. اوکراین چه سهمی در ایجاد شتاب دهنده داشته است؟

دانشمندان انستیتوی فیزیک نظری اوکراین در ساخت برخورد دهنده هادرون نقش مستقیم داشتند. آنها یک سیستم رهگیری داخلی (ITS) مخصوصاً برای تحقیق ایجاد کرده اند. او قلب "آلیس" است - بخشی برخورد کنندهجایی که تصور می شود "انفجار بزرگ" کوچک باشد. بدیهی است که کمترین قسمت ماشین نیست. اوکراین باید سالانه 200 هزار hryvnia برای حق شرکت در پروژه پرداخت کند. این 500-1000 برابر کمتر از کمک به پروژه سایر کشورها است.

7. چه زمانی باید منتظر پایان دنیا بود؟

اولین آزمایش برخورد تیرهای ذرات بنیادی برای 21 اکتبر برنامه ریزی شده است. تا آن زمان دانشمندان قصد دارند ذرات را با سرعتی نزدیک به سرعت نور شتاب دهند. طبق نظریه عمومی نسبیت اینشتین ، ما در معرض خطر سیاهچاله ها نیستیم. با این حال ، اگر نظریه های اضافی ابعاد فضایی درست خواهد بود ، ما زمان زیادی نداریم تا وقت داشته باشیم تا تمام س questionsالات خود را در سیاره زمین حل کنیم.

8- چرا سیاهچاله ها ترسناک هستند؟

سیاه چاله - منطقه ای در فضا-زمان ، نیروی جاذبه آن چنان قوی است که حتی اجسامی که با سرعت نور حرکت می کنند نمی توانند آن را ترک کنند. وجود سیاهچاله ها با حل معادلات اینشتین تأیید می شود. علی رغم این واقعیت ، بسیاری از قبل تصور می کنند که چگونه سیاهچاله ای که در اروپا گسترش یافته و کل سیاره را در برگرفته است ، نیازی به زنگ خطر نیست. سیاه چاله ها، که طبق برخی نظریه ها ، ممکن است هنگام کار ظاهر شود برخورد کنندهبا توجه به نظریه های مشابه ، برای مدت کوتاهی وجود خواهد داشت که آنها به راحتی نمی توانند فرآیند جذب ماده را شروع کنند. به گفته برخی دانشمندان ، آنها حتی وقت پرواز برای رسیدن به دیواره های برخورد کننده را نخواهند داشت.

9. تحقیق چگونه می تواند مفید باشد؟

علاوه بر این واقعیت که این مطالعات یکی دیگر از دستاوردهای علمی باورنکردنی است که به بشریت اجازه می دهد ترکیب ذرات بنیادی را دریابد ، این همه منافعی نیست که بشریت برای آن چنین خطر کرده است. شاید در آینده نزدیک بتوانیم دایناسورها را با چشم خود ببینیم و در مورد موثرترین استراتژی های نظامی با ناپلئون بحث و گفتگو کنیم. دانشمندان روسی معتقدند که در نتیجه این آزمایش ، بشریت قادر به ایجاد ماشین زمان خواهد بود.

10- چگونه می توان تصور كرد كه یك فرد باهوش علمی با استفاده از برخورد دهنده هادرون برخورد می كند؟

و سرانجام ، اگر کسی که قبلاً به پاسخی مسلح شده باشد ، از شما بپرسد که برخورد دهنده هادرون چیست ، ما به شما پیشنهاد می دهیم گزینه شایسته پاسخی که می تواند به راحتی هر کسی را متعجب کند. کمربندهای خود را ببندید! برخورد دهنده هادرون یک شتاب دهنده ذرات باردار است که برای تسریع پروتون ها و یون های سنگین در برخورد تیرها طراحی شده است. در مرکز تحقیقات شورای تحقیقات هسته ای اروپا ساخته شده و یک تونل به طول 27 کیلومتر است که در عمق 100 متری مدفون شده است. با توجه به اینكه پروتون ها از نظر الكتریكی شارژ می شوند ، یك پروتون فوق رطوبت گرایانه ابری از فوتون های تقریباً واقعی را ایجاد می كند كه در نزدیكی پروتون پرواز می كنند. این شار فوتون ها ، به دلیل بزرگ بودن ، در رژیم برخورد هسته ای حتی بیشتر می شود شارژ الکتریکی هسته آنها می توانند هم با پروتون روبرو برخورد کنند و هم باعث برخورد معمول فوتون-هادرون شوند و هم با یکدیگر. دانشمندان می ترسند که در نتیجه این آزمایش ، "تونل" های فضا-زمان در فضا ، که از ویژگی های نوع شناختی فضا-زمان است ، ممکن است تشکیل شود. در نتیجه این آزمایش ، وجود ابر تقارن نیز قابل اثبات است ، بنابراین ، به تأیید غیرمستقیم حقیقت نظریه ابر ریسمان تبدیل خواهد شد.

(یا مخزن) در حال حاضر بزرگترین و قدرتمندترین شتاب دهنده ذرات در جهان است. این کلوسوس در سال 2008 راه اندازی شد ، اما برای مدت طولانی با ظرفیت های کمتری کار می کرد. بیایید بفهمیم چیست و چرا به یک برخورد دهنده بزرگ هادرونی احتیاج داریم.

تاریخ ، افسانه ها و حقایق

ایده ایجاد یک برخورد دهنده در سال 1984 اعلام شد. و خود پروژه ساخت سازنده تصادف در سال 1995 تصویب و تصویب شد. این توسعه متعلق به مرکز تحقیقات هسته ای اروپا (CERN) است. به طور کلی ، پرتاب این برخوردگر نه تنها دانشمندان ، بلکه توجه بسیاری را نیز به خود جلب کرد مردم عادی از همه جای دنیا. ما در مورد انواع ترس ها و وحشت های مربوط به پرتاب برخورد کننده صحبت کردیم.

با این حال ، حتی اکنون نیز کاملاً ممکن است کسی منتظر آخرالزمان مرتبط با کار LHC باشد و با این فکر که چه اتفاقی می افتد در صورت منفجر شدن برخورد دهنده بزرگ هادرون ، در حال شکستن است. گرچه اول از همه ، همه از سیاهچاله ای می ترسند ، که در ابتدا میکروسکوپی باشد ، رشد می کند و با خیال راحت ابتدا خود برخورد کننده ، و سپس سوئیس و بقیه جهان را جذب می کند. فاجعه نابودی نیز باعث وحشت شدیدی شد. گروهی از دانشمندان حتی با شکایت ، سعی در جلوگیری از ساخت و ساز داشتند. در این بیانیه آمده است كه توده های ضد ماده قابل تولید در برخورد كننده شروع به نابودی با ماده می كنند ، واكنش زنجیره ای آغاز می شود و كل جهان نابود می شود. همانطور که شخصیت معروف بازگشت به آینده گفت:

کل جهان البته در بدترین حالت است. در بهترین حالت ، فقط کهکشان ماست. دکتر امت براون.

حال بیایید سعی کنیم بفهمیم چرا هادرونیک است؟ واقعیت این است که با هادرون کار می کند ، دقیق تر ، هادرون را تسریع می کند ، تسریع می کند و با آن برخورد می کند.

هادرون - دسته ای از ذرات بنیادی تحت تعاملات قوی قرار دارند. هادرون از کوارک تشکیل شده است.

هادرون ها به باریون و مزون تقسیم می شوند. برای سهولت کار ، بگذارید بگوییم که تقریباً تمام مواد شناخته شده برای ما از باریون تشکیل شده است. بیایید حتی بیشتر ساده کنیم و بگوییم که باریون ها نوکلئون ها هستند (پروتون ها و نوترون هایی که یک هسته اتمی را تشکیل می دهند).

نحوه کار کردن برخورد دهنده بزرگ هادرون

مقیاس بسیار چشمگیر است. برخورد کننده یک تونل حلقه ای است که در عمق یکصد متری مدفون شده است. طول LHC 26659 متر است. پروتون ها ، با سرعت نزدیک به سرعت نور ، در یک دایره زیرزمینی از طریق خاک فرانسه و سوئیس پرواز می کنند. به طور دقیق ، عمق تونل در محدوده 50 تا 175 متر است. برای تمرکز و محدود کردن پرتوهای پروتون های پرنده ، از آهن ربا های ابررسانا استفاده می شود طول کل حدود 22 کیلومتر است و آنها در دمای 271- درجه سانتیگراد کار می کنند.

این برخورد کننده شامل 4 ردیاب غول پیکر ATLAS ، CMS ، ALICE و LHCb است. علاوه بر ردیاب های بزرگ اصلی ، موارد کمکی نیز وجود دارد. آشکارسازها برای ثبت نتایج برخورد ذرات طراحی شده اند. یعنی بعد از برخورد دو پروتون با سرعت نزدیک به نور ، هیچ کس نمی داند چه انتظاری داشته باشد. برای "دیدن" آنچه اتفاق افتاده است ، از کجا برگشت و تا چه اندازه پرواز کرد و ردیاب هایی وجود دارد که با انواع حسگرها پر شده اند.

نتایج عملکرد برخورد دهنده بزرگ هادرونی.

چرا به برخورد دهنده نیاز دارید؟ قطعاً برای از بین بردن زمین نیست. به نظر می رسد که برخورد ذرات چه فایده ای دارد؟ واقعیت این است که بسیاری از سوالات بی پاسخ در فیزیک مدرن وجود دارد ، و مطالعه جهان با کمک ذرات شتابدار می تواند به معنای واقعی کلمه لایه جدیدی از واقعیت را کشف کنید ، ساختار جهان را درک کنید و شاید حتی به سوال اصلی "معنای زندگی ، جهان و به طور کلی" پاسخ دهید.

چه کشفیاتی قبلاً در LHC انجام شده است؟ معروف ترین کشف است هیگز بوزون (مقاله جداگانه ای به آن اختصاص خواهیم داد). علاوه بر این ، باز شد 5 ذره جدید, اولین داده های برخورد به دست آمده در انرژی رکورد, عدم تقارن پروتونها و ضد پروتونها نشان داده شده است, همبستگی پروتون غیرمعمولی پیدا کرد... این لیست همچنان ادامه دارد. اما سیاهچاله های میکروسکوپی که خانم های خانه را به وحشت انداختند پیدا نشد.

و این علی رغم این واقعیت است که برخورد دهنده هنوز به حداکثر قدرت خود تسریع نشده است. اکنون حداکثر انرژی LHC است 13 TeV (ولتاژ الکترون ولتاژ). با این حال ، پس از آماده سازی مناسب ، برنامه ریزی شده است که پروتون ها به سرعت برسند 14 TeV... برای مقایسه ، در شتاب دهنده های سلف LHC ، حداکثر انرژی های به دست آمده فراتر نمی رود 1 TeV... به این ترتیب شتاب دهنده آمریکایی Tevatron از ایالت ایلینوی می تواند ذرات را تسریع کند. انرژی به دست آمده در تصادف کننده از بزرگترین انرژی در جهان دور است. بنابراین ، انرژی پرتوهای کیهانی ثبت شده در زمین بیش از انرژی ذره ای است که در یک برخورد دهنده یک میلیارد بار شتاب گرفته است! بنابراین ، خطر برخورد دهنده بزرگ هادرون حداقل است. این احتمال وجود دارد که پس از دریافت تمام پاسخ ها با کمک LHC ، بشر مجبور به ساخت یک برخورد دهنده قدرتمند دیگر شود.

دوستان ، علم را دوست داشته باشید ، و مطمئناً شما را دوست خواهد داشت! و آنها می توانند به راحتی به شما کمک کنند عاشق علم شوید. کمک بگیرید و یادگیری را به یک لذت تبدیل کنید!

این جستجوی راه هایی برای متحد کردن دو نظریه اساسی است - نسبیت عام (درباره نظریه گرانش) و مدل استاندارد (مدل استانداردی که سه فعل و انفعالات اساسی فیزیکی - الکترومغناطیسی ، قوی و ضعیف را متحد می کند). یافتن راه حل قبل از ایجاد LHC در ایجاد نظریه گرانش کوانتوم با مشکل روبرو بود.

ساخت این فرضیه شامل ترکیبی از دو نظریه فیزیکی است - مکانیک کوانتوم و نسبیت عام.

برای این منظور ، از چندین رویکرد مدرن و محبوب به طور هم زمان استفاده شده است - نظریه ریسمان ، نظریه بران ، نظریه ابر گرانش ، و همچنین نظریه گرانش کوانتوم. قبل از ساخت یک برخورد دهنده مشکل اصلی انجام آزمایش های لازم کمبود انرژی بود که با سایر شتاب دهنده های ذره باردار مدرن نمی توان به دست آورد.

LHC ژنو به دانشمندان این فرصت را داد تا آزمایشات غیرقابل عملی قبلی را انجام دهند. اعتقاد بر این است که در آینده نزدیک بسیاری از نظریه های فیزیکی با کمک دستگاه تأیید یا رد می شوند. یکی از مشکل سازترین ابر تقارن یا نظریه ریسمان است که برای مدت طولانی فیزیکی را به دو اردوگاه تقسیم می کرد - "رشته ها" و رقبای آنها.

آزمایشات اساسی دیگر که در چارچوب LHC انجام شده است

جالب و تحقیقی دانشمندان در زمینه مطالعه برترین ها ، که بیشترین کوارک ها و سنگین ترین ها (173.1 ± 1.3 GeV / c²) از همه ذرات بنیادی شناخته شده هستند.

به دلیل این خاصیت ، و قبل از ایجاد LHC ، دانشمندان می توانستند کوارک ها را فقط در شتاب دهنده Tevatron مشاهده کنند ، زیرا دستگاه های دیگر به سادگی قدرت و انرژی کافی ندارند. به نوبه خود ، تئوری کوارک ها است عنصر مهم فرضیه هیجان انگیز بوزون.

دانشمندان تمام تحقیقات علمی راجع به ایجاد و بررسی خصوصیات کوارک ها را در بخار بالای کوارک-آنتی کوارک در LHC تولید می کنند.

یک هدف مهم از پروژه ژنو نیز روند مطالعه مکانیسم تقارن الکتروضعف است که با اثبات تجربی وجود بوزون هیگز نیز همراه است. به طور دقیق تر ، موضوع مطالعه نه خود بوزون ، بلکه مکانیسم شکست تقارن برهم کنش الکتریک است که توسط پیتر هیگز پیش بینی شده است.

در چارچوب LHC ، آزمایشاتی نیز برای جستجوی فوق تقارن در حال انجام است - و نتیجه مطلوب این تئوری است که هر ذره بنیادی همیشه با یک شریک سنگین تر همراه است و رد آن.

عبارت "برخورد دهنده بزرگ هادرون" چنان در رسانه های جمعی ریشه دوانده است که اکثریت قریب به اتفاق مردم از این نصب اطلاع دارند ، از جمله کسانی که فعالیت آنها به هیچ وجه با فیزیک ذرات بنیادی و به طور کلی با علم ارتباط ندارد.

در واقع ، چنین پروژه ای بزرگ و گران قیمت را نمی توان رسانه ها نادیده گرفت - یک تاسیسات حلقه ای به طول تقریباً 27 کیلومتر و با هزینه ای چند ده میلیارد دلاری ، که چندین هزار محقق از سراسر جهان با آن کار می کنند. سهم قابل توجهی در محبوبیت برخورد کننده توسط به اصطلاح "ذره خدا" یا بوزون هیگز ایجاد شد که با موفقیت تبلیغ شد و پیتر هیگز برای آن دریافت کرد جایزه نوبل در فیزیک در سال 2013.

اول از همه ، لازم به ذکر است که برخورد دهنده بزرگ هادرونی از ابتدا ساخته نشده است ، بلکه در محل سلف خود ، برخورد دهنده بزرگ الکترون-پوزیترون (LEP) بوجود آمده است. کار بر روی تونل 27 مایلی در سال 1983 آغاز شد ، جایی که بعداً برای یافتن یک شتاب دهنده که با الکترون و پوزیترون برخورد می کند ، برنامه ریزی شد. در سال 1988 ، تونل حلقه ای بسته شد ، در حالی که کارگران چنان دقیق به تونل نزدیک می شدند که اختلاف بین دو انتهای تونل فقط 1 سانتی متر بود.

این شتاب دهنده تا پایان سال 2000 کار می کرد ، زمانی که به اوج خود رسید - انرژی 209 GeV. پس از آن ، برچیدن آن آغاز شد. در طول یازده سال کار خود ، LEP چندین کشف در فیزیک به وجود آورده است ، از جمله کشف بوزون های W و Z و تحقیقات بیشتر آنها. بر اساس نتایج این مطالعات ، در مورد شباهت مکانیسم های فعل و انفعالات الکترومغناطیسی و ضعیف نتیجه گیری شد ، که در نتیجه آن کار تئوری در مورد ترکیب این فعل و انفعالات به الکتروضعف آغاز شد.

در سال 2001 ، ساخت برخورد دهنده بزرگ هادرونی در محل شتاب دهنده الکترون-پوزیترون آغاز شد. ساخت شتاب دهنده جدید در پایان سال 2007 به پایان رسید. این مکان در محل LEP - در مرز بین فرانسه و سوئیس ، در دره دریاچه ژنو (15 کیلومتری ژنو) ، در عمق یکصد متری واقع شده است. در آگوست 2008 ، آزمایشات برخورد کننده برخورد کرد و در 10 سپتامبر ، LHC رسماً راه اندازی شد. همانند شتاب دهنده قبلی ، ساخت و بهره برداری از تأسیسات توسط سازمان تحقیقات هسته ای اروپا - CERN هدایت می شود.

CERN

به طور خلاصه ، ذکر سازمان CERN (Conseil Européenne pour la Recherche Nucléaire) قابل ذکر است. این سازمان به عنوان بزرگترین آزمایشگاه جهان در زمینه فیزیک عمل می کند انرژی های زیاد... این شامل سه هزار کارمند ثابت است و چندین هزار محقق و دانشمند دیگر از 80 کشور در پروژه های CERN شرکت می کنند.

در حال حاضر ، شرکت کنندگان در این پروژه 22 کشور هستند: بلژیک ، دانمارک ، فرانسه ، آلمان ، یونان ، ایتالیا ، هلند ، نروژ ، سوئد ، سوئیس ، انگلستان - بنیانگذاران ، اتریش ، اسپانیا ، پرتغال ، فنلاند ، لهستان ، مجارستان ، جمهوری چک ، اسلواکی ، بلغارستان و رومانی - عضو می شوند. با این حال ، همانطور که در بالا ذکر شد ، ده ها کشور دیگر به گونه ای دیگر و به ویژه در برخورد دهنده بزرگ هادرون در کار سازمان شرکت می کنند.

برخورد دهنده بزرگ هادرونی چگونه کار می کند؟

برخورد دهنده بزرگ هادرون چیست و چگونه کار می کند س theالات اصلی مورد توجه عموم است. بیایید این مسائل را بیشتر بررسی کنیم.

برخورد دهنده (برخوردگر) - از انگلیسی ترجمه شده به معنی "کسی که برخورد می کند" است. وظیفه چنین نصب برخورد ذرات است. در مورد برخورد هادرونما ، نقش ذرات توسط هادرون ها بازی می شود - ذراتی که در فعل و انفعالات قوی شرکت می کنند. اینها پروتون ها هستند.

بدست آوردن پروتون ها

مسیر طولانی پروتون ها از دووپلاسماترون آغاز می شود - اولین مرحله از شتاب دهنده ، جایی که هیدروژن به شکل گاز وارد می شود. دوپلاسماترون یک محفظه تخلیه است که در آن تخلیه الکتریکی از طریق گاز انجام می شود. بنابراین هیدروژن که فقط از یک الکترون و یک پروتون تشکیل شده الکترون خود را از دست می دهد. بنابراین ، پلاسما - ماده ای متشکل از ذرات باردار - پروتون تشکیل می شود. البته به دست آوردن یک پلاسمای پروتون خالص دشوار است ، بنابراین ، پلاسمای تشکیل شده ، که همچنین شامل ابری از یون های مولکولی و الکترون است ، فیلتر می شود تا یک ابر پروتون از هم جدا شود. تحت تأثیر آهنربا ، پلاسمای پروتون به یک پرتو تابانده می شود.

شتاب اولیه ذرات

پرتوی پروتون که تازه تشکیل شده است ، سفر خود را در شتاب دهنده خطی LINAC 2 آغاز می کند ، این یک حلقه 30 متری است که به ترتیب با چند الکترود استوانه ای توخالی (هادی ها) آویزان شده است. میدان الکترواستاتیک تولید شده در داخل شتاب دهنده به شکلی درجه بندی می شود که ذرات بین استوانه های توخالی همیشه یک نیروی شتاب دهنده در جهت الکترود بعدی را تجربه می کنند. بدون ورود به کل مکانیسم شتاب پروتون در این مرحله ، فقط توجه داریم که هنگام خروج از LINAC 2 ، فیزیکدانان پرتوی از پروتون ها را با انرژی 50 مگا الکترون ولت دریافت می کنند که در حال حاضر به 31٪ سرعت نور می رسد. قابل ذکر است که در این حالت جرم ذرات 5٪ افزایش می یابد.

قرار است تا 2019-2020 ، LINAC 2 جایگزین LINAC 2 شود که پروتون ها را تا 160 مگا ولت شتاب می بخشد.

شایان ذکر است که یونهای سرب نیز در برخورد کننده تسریع می شوند ، که مطالعه پلاسمای کوارک-گلوئون را امکان پذیر می کند. شتاب آنها در حلقه LINAC 3 ، مشابه LINAC 2 است. آزمایش های آرگون و زنون نیز در آینده برنامه ریزی شده است.

در مرحله بعد ، بسته های پروتون وارد تقویت کننده همزمان پروتون (PSB) می شوند. این شامل چهار حلقه روی هم قرار گرفته با قطر 50 متر است که رزوناتورهای الکترومغناطیسی در آنها قرار دارد. میدان الکترومغناطیسی ایجاد شده توسط آنها شدت بالایی دارد و ذره عبوری از آن در نتیجه اختلاف پتانسیل میدان شتاب دریافت می کند. بنابراین تنها پس از 1.2 ثانیه ، ذرات در PSB تا 91٪ سرعت نور شتاب می گیرند و به انرژی 1.4 GeV می رسند و پس از آن وارد پروکتون سنکروترون (PS) می شوند. قطر PS 628 متر است و مجهز به 27 آهن ربا است که پرتوی ذره را در یک مدار دایره ای هدایت می کند. در اینجا پروتون ها به 26 ذره GeV می رسند.

آخرین حلقه شتاب دهنده پروتون ها Superproton Synchrotron (SPS) است که دارای 7 کیلومتر محیط است. SPS مجهز به 1317 آهن ربا ، ذرات را تا انرژی 450 GeV تسریع می کند. پس از حدود 20 دقیقه ، پرتوی پروتون به حلقه اصلی برخورد می کند - برخورد دهنده بزرگ هادرونی (LHC).

شتاب و برخورد ذرات در LHC

انتقال بین حلقه های شتاب دهنده ها با استفاده از میدان های الکترومغناطیسی ایجاد شده توسط آهن ربا های قدرتمند اتفاق می افتد. حلقه اصلی برخورد دهنده از دو خط موازی تشکیل شده است که ذرات در یک مدار حلقوی در جهت مخالف حرکت می کنند. حدود 10000 آهن ربا وظیفه حفظ مسیر دایره ای ذرات و هدایت آنها را به نقاط برخورد دارند و جرم برخی از آنها به 27 تن می رسد. برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد آهن ربا ، از مدار هلیوم -4 استفاده می شود که از طریق آن حدود 96 تن ماده در دمای 25/271-25 درجه سانتیگراد (1.9 کیلوگرم) جریان می یابد. پروتون ها به انرژی 6.5 TeV می رسند (یعنی انرژی برخورد 13 TeV است) ، در حالی که سرعت آنها 11 کیلومتر در ساعت کمتر از سرعت نور است. بنابراین ، پرتوی پروتون 11000 بار در ثانیه از حلقه برخورد دهنده بزرگ عبور می کند. قبل از برخورد ذرات ، آنها به مدت 5 تا 24 ساعت در اطراف حلقه گردش می کنند.

برخورد ذرات در چهار نقطه از حلقه اصلی LHC رخ می دهد ، که در آن چهار آشکارساز واقع شده است: ATLAS ، CMS ، ALICE و LHCb.

ردیاب های برخورد دهنده بزرگ هادرون

ATLAS (دستگاه LHC Toroidal)

- یکی از دو ردیاب است همه منظوره در برخورد دهنده بزرگ هادرون (LHC). او طیف وسیعی از فیزیک را کشف می کند ، از یافتن بوزون هیگز گرفته تا ذرات سازنده ماده تاریک... اگرچه اهداف علمی مشابه آزمایش CMS دارد ، اما ATLAS از اهداف مختلفی استفاده می کند راه حل های فنی و سایر طراحی های سیستم مغناطیسی.

پرتوهای ذره از LHC در مرکز ردیاب ATLAS برخورد می کنند و بقایای برخوردی را به شکل ذرات جدید ایجاد می کنند که از نقطه برخورد از همه جهات ساطع می شوند. شش زیر سیستم مختلف ردیابی ، که در لایه هایی در اطراف نقطه برخورد قرار دارند ، مسیرها ، حرکت و انرژی ذرات را ثبت می کنند و به آنها اجازه می دهد به صورت جداگانه شناسایی شوند. یک سیستم عظیم آهن ربا مسیرهای ذرات باردار را خم می کند تا بتوان لحظه آنها را اندازه گیری کرد.

فعل و انفعالات موجود در ردیاب ATLAS باعث ایجاد یک جریان عظیم داده می شود. برای پردازش این داده ها ، ATLAS با استفاده از یک سیستم پیشرفته "ماشه" به آشکارساز می گوید که کدام رویدادها را ضبط و کدام را نادیده بگیرد. سپس ، برای تحلیل وقایع برخورد ثبت شده ، استفاده کنید سیستم های پیچیده جمع آوری و محاسبه داده ها

این آشکارساز 46 متر ارتفاع و 25 متر عرض و 7000 تن وزن دارد. این پارامترها ATLAS را به بزرگترین ردیاب ذرات ساخته شده تاکنون تبدیل کرده اند. این محل در یک تونل در عمق 100 متری نزدیک مرکز اصلی CERN ، نزدیک روستای Meirin در سوئیس واقع شده است. نصب شامل 4 جز main اصلی است:

• ردیاب داخلی دارد شکل استوانه ای، حلقه داخلی تنها چند سانتی متر از محور پرتوی ذره عبوری فاصله دارد ، در حالی که حلقه بیرونی قطر 2.1 متر و طول 6.2 متر دارد. این شامل سه است سیستم های مختلف حسگرهای غوطه ور در یک میدان مغناطیسی. یک آشکارساز داخلی جهت ، حرکت و بار ذرات باردار الکتریکی تولید شده در هر برخورد پروتون و پروتون را اندازه گیری می کند. عناصر اصلی ردیاب داخلی عبارتند از: ردیاب Pixel ، ردیاب نیمه هادی (SCT) و ردیاب تابش انتقال (TRT).

• کالری متر انرژی را که ذره ای از طریق ردیاب از دست می دهد اندازه گیری می کند. ذرات ناشی از برخورد را جذب کرده و در نتیجه انرژی آنها را تثبیت می کند. کالری سنجها از لایه هایی از ماده "جاذب" با تشکیل شده اند تراکم بالا - سرب ، متناوب با لایه های "محیط فعال" - آرگون مایع. گرماسنجهای الکترومغناطیسی انرژی الکترونها و فوتونها را هنگام تعامل با ماده اندازه گیری می کنند. کالریمترهای هادرون انرژی هادرون های متقابل با هسته های اتمی را اندازه گیری می کنند. کالری متر می تواند اکثر ذرات شناخته شده را متوقف کند ، به جز میون ها و نوترینوها.

LAr (گرماسنج آرگون مایع) - گرماسنج ATLAS

• طیف سنج Muon - متشکل از 4000 اتاق جداگانه میون است که از چهار فناوری مختلف برای شناسایی میون ها و اندازه گیری میزان حرکت آنها استفاده می کند. میون ها معمولاً از یک آشکارساز داخلی و کالری سنج عبور می کنند و بنابراین یک طیف سنج میون لازم است.

• سیستم مغناطیسی ATLAS ذرات را در اطراف لایه های مختلف سیستم های آشکارساز خم می کند و ردیابی رد ذرات را آسان تر می کند.

آزمایش ATLAS (فوریه 2012) بیش از 3000 دانشمند از 174 موسسه در 38 کشور را استخدام می کند.

CMS (برقی برقی مون)

- یک آشکارساز هدف عمومی در برخورد دهنده بزرگ هادرونی (LHC) است. مانند ATLAS ، این یک برنامه فیزیکی گسترده دارد ، از مطالعه مدل استاندارد (از جمله بوزون هیگز) تا جستجوی ذراتی که می توانند ماده تاریک را تشکیل دهند. اگرچه اهداف علمی مشابه آزمایش ATLAS دارد ، CMS از راه حل های فنی مختلف و طراحی متفاوت سیستم مغناطیسی استفاده می کند.

آشکارساز CMS در اطراف یک آهنربا برقی بزرگ ساخته شده است. این یک سیم پیچ استوانه ای از کابل ابررسانا است که یک میدان 4 تسلا تولید می کند ، تقریباً 100000 برابر میدان مغناطیسی زمین. این میدان با یک "یوغ" فولادی محدود شده است که با وزن 14000 تن ، عظیم ترین جز weigh ردیاب است. طول آشکارساز کامل 21 متر ، عرض 15 متر و ارتفاع 15 متر است. تنظیمات از 4 جز main اصلی تشکیل شده است:

• آهنربا برقی بزرگترین آهنربا در جهان است که در خدمت خم شدن مسیر ذرات باردار ساطع شده از نقطه برخورد است. اعوجاج مسیر به شما امکان می دهد بین ذرات باردار مثبت و منفی تفاوت قائل شوید (زیرا آنها در جهت مخالف خم می شوند) ، و همچنین اندازه گیری حرکت ، اندازه آن به انحنای مسیر بستگی دارد. اندازه عظیم شیر برقی باعث می شود ردیاب و کالری سنج ها در داخل سیم پیچ قرار بگیرند.
• ردیاب سیلیکون - شامل 75 میلیون حسگر الکترونیکی منفرد است که در لایه های متحدالمرکز مرتب شده اند. هنگامی که یک ذره باردار از طریق لایه های ردیاب پرواز می کند ، بخشی از انرژی را به هر لایه منتقل می کند ، ترکیب این نقاط برخورد ذره با لایه های مختلف به شما امکان می دهد تا مسیر آن را بیشتر تعیین کنید.
• کالری سنج ها - الکترونیکی و هادرونیک ، به گرماسنجهای ATLAS مراجعه کنید.
• ردیاب های فرعی - امکان شناسایی میون ها را دارند. آنها توسط 1400 اتاق میون نشان داده شده اند که در لایه هایی خارج از سیم پیچ قرار دارند و با صفحات فلزی "هاموت" متناوب هستند.

Experiment CMS یکی از بزرگترین های بین المللی است تحقیق علمی در داستانی که شامل 4300 نفر است: فیزیکدانان ذرات ، مهندسان و تکنسین ها ، دانشجویان و کارکنان پشتیبانی از 182 موسسه ، 42 کشور (فوریه 2014).

ALICE (یک آزمایش برخورد بزرگ یونی)

- یک ردیاب یون سنگین روی حلقه های برخورد دهنده بزرگ هادرونی (LHC) است. هدف این است که مطالعه فیزیک ماده با شدت متقابل در تراکم شدید انرژی ، جایی که فاز ماده ای به نام پلاسما کوارک-گلوئون تشکیل می شود ، باشد.

تمام مواد عادی امروز جهان از اتم ها تشکیل شده است. هر اتم شامل هسته ای است که از پروتون و نوترون تشکیل شده است (به استثنای هیدروژن که فاقد نوترون است) ، که توسط ابر الکترون احاطه شده است. پروتون ها و نوترون ها نیز به نوبه خود از کوارک هایی تشکیل شده اند که با ذرات دیگری به نام گلوون به هم متصل شده اند. هیچ کوارکی هرگز به صورت جداگانه مشاهده نشده است: کوارک ها و همچنین گلوئون ها به نظر می رسد که به طور دائمی به هم متصل شده و در ذرات ترکیبی مانند پروتون ها و نوترون ها محدود شده اند. به این حصر می گویند.

برخوردهای موجود در LHC دما را بیش از 100000 برابر گرمتر از مرکز خورشید ایجاد می کنند. این تصادف برخورد بین یونهای سرب را فراهم می کند و شرایطی شبیه به آنچه بلافاصله پس از انفجار بزرگ رخ داده را شبیه سازی می کند. در این شرایط شدید ، پروتون ها و نوترون ها "ذوب می شوند" ، و کوارک ها را از پیوندهای خود با گلوئون آزاد می کند. این پلاسمای کوارک-گلوئون است.

آزمایش ALICE از آشکارساز ALICE به وزن 10 هزار تن ، طول 26 متر ، ارتفاع 16 متر و عرض 16 متر استفاده می کند. دستگاه از سه مجموعه اصلی تشکیل شده است: دستگاه های ردیابی ، کالری سنج ها و ردیاب های شناسایی ذرات. همچنین به 18 ماژول تقسیم شده است. ردیاب در یک تونل در عمق 56 متری پایین ، نزدیک روستای سنت دنیس پوئلی فرانسه واقع شده است.

در این آزمایش بیش از 1000 دانشمند از بیش از 100 موسسه فیزیک در 30 کشور جهان استخدام شده است.

LHCb (آزمایش زیبایی برخورد دهنده هادرون بزرگ)

- به عنوان بخشی از آزمایش ، مطالعه تفاوت های کوچک بین ماده و ضد ماده با مطالعه نوعی ذره به نام "کوارک زیبایی" یا "کوارک b" انجام می شود.

آزمایش LHCb به جای اینکه کل نقطه برخورد را با یک ردیاب بسته مانند ATLAS و CMS محاصره کند ، از یک سری ردیاب های فرعی برای تشخیص ذرات عمدتا رو به جلو استفاده می کند - آنهایی که در نتیجه برخورد در همان جهت به جلو هدایت می شوند. اولین ردیاب فرعی نزدیک به نقطه برخورد نصب شده است ، و بقیه - یکی پس از دیگری در فاصله 20 متر.

LHC فراوانی زیادی ایجاد می کند مدل های متفاوت، انواع مختلف، انواع متفاوت، مدل های مختلف کوارک ها قبل از اینکه سریعاً به شکل های دیگر درآیند ، برای گرفتن کوارکهای b ، آشکارسازهای ردیابی پیچیده در حال حرکت برای LHCb ، که در نزدیکی حرکت پرتو ذرات از طریق برخورد کننده قرار دارد ، ساخته شده است.

آشکارساز 5600 تنی LHCb از یک طیف سنج مستقیم و ردیاب های تخت تشکیل شده است. طول آن 21 متر ، 10 متر طول و 13 متر عرض و 100 متر زیر زمین است. حدود 700 دانشمند از 66 م institسسه و دانشگاه مختلف در آزمایش LHCb شرکت دارند (اکتبر 2013).

آزمایشات دیگر در برخورد کننده

علاوه بر آزمایش های فوق در برخورد دهنده بزرگ هادرون ، دو آزمایش دیگر با نصب وجود دارد:

• LHCf (برخورد دهنده بزرگ هادرونی) - ذراتی را که پس از برخورد تیرهای ذرات به جلو پرتاب می شوند ، مطالعه می کند. آنها از پرتوهای کیهانی تقلید می کنند ، که به عنوان بخشی از یک آزمایش توسط دانشمندان در حال مطالعه است. پرتوهای کیهانی ذرات باردار فضائی هستند که بطور طبیعی جو زمین را بمباران می کنند. آنها در هسته فوقانی جو با هسته برخورد می کنند و باعث انبوهی از ذرات می شوند که به سطح زمین می رسند. مطالعه چگونگی برخورد داخل LHC باعث ایجاد چنین آبشارهای ذره ای به فیزیکدانان کمک می کند آزمایش های پرتوی کیهانی در مقیاس بزرگ را که می تواند هزاران کیلومتر طول بکشد تفسیر و تنظیم کنند.

LHCf از دو ردیاب تشکیل شده است که در امتداد LHC و در فاصله 140 متری در دو طرف نقطه برخورد ATLAS قرار دارند. وزن هر یک از این دو ردیاب فقط 40 کیلوگرم و طول آن 30 سانتی متر ، ارتفاع 80 سانتی متر و عرض آن 10 سانتی متر است. آزمایش LHCf شامل 30 دانشمند از 9 موسسه در 5 کشور (نوامبر 2012) است.

• TOTEM (کل مقطع ، پراکندگی الاستیک و تفکیک پراش) - با طولانی ترین نصب در برخورد کننده آزمایش کنید. وظیفه آن بررسی پروتون ها با اندازه گیری دقیق پروتون های حاصل از برخورد در زوایای کوچک است. این منطقه به عنوان جهت "جلو" شناخته می شود و برای سایر آزمایش های LHC در دسترس نیست. آشکارسازهای TOTEM تقریباً نیم کیلومتر در اطراف نقطه تعامل CMS امتداد دارند. TOTEM نزدیک به 3000 کیلوگرم تجهیزات دارد که شامل چهار تلسکوپ هسته ای و 26 ردیاب گلدان رومی است. نوع دوم اجازه می دهد آشکارسازها تا آنجا که ممکن است به پرتو ذره نزدیک شوند. آزمایش TOTEM شامل حدود 100 دانشمند از 16 موسسه در 8 کشور (آگوست 2014) است.

چرا برخورد دهنده بزرگ هادرونی مورد نیاز است؟

بزرگترین مرکز علمی بین المللی طیف گسترده ای از مشکلات فیزیک را بررسی می کند:

• مطالعه کوارک های برتر. این ذره نه تنها سنگین ترین کوارک بلکه سنگین ترین ذره ابتدایی است. مطالعه خصوصیات کوارک بالا نیز منطقی است زیرا این یک ابزار تحقیقاتی است.
• جستجو و مطالعه بوزون هیگز. اگرچه CERN ادعا می کند که بوزون هیگز قبلاً کشف شده بود (در سال 2012) ، اما تاکنون اطلاعات کمی در مورد ماهیت آن شناخته شده است و تحقیقات بیشتر می تواند وضوح بیشتری را در مکانیسم عملکرد آن ایجاد کند.

• مطالعه پلاسمای کوارک-گلوئون. در برخورد هسته های سرب در سرعت های بالا ، در برخورد دهنده تشکیل می شود. تحقیقات آن می تواند نتایج مفیدی را برای فیزیک هسته ای (بهبود نظریه فعل و انفعالات قوی) و برای اخترفیزیک (مطالعه جهان در اولین لحظات وجود آن) به همراه داشته باشد.
• فوق تقارن را جستجو کنید. این تحقیق با هدف رد یا اثبات "ابر تقارن" صورت می گیرد - این نظریه که هر ذره بنیادی شریک سنگین تری دارد ، "ابر ذره" نامیده می شود.
• بررسی برخورد فوتون - فوتون و فوتون - هادرون. این درک مکانیسم فرآیندهای چنین برخوردهایی را بهبود می بخشد.
• آزمایش نظریه های عجیب و غریب. این دسته از وظایف شامل غیرمتعارف ترین - "عجیب" ترین موارد است ، به عنوان مثال ، جستجوی جهان های موازی با ایجاد مینی سیاه چاله ها.

علاوه بر این وظایف ، بسیاری از وظایف دیگر نیز وجود دارد که با حل آنها همچنین بشر می تواند طبیعت و جهان پیرامون ما را در سطح کیفی بالاتری درک کند ، که به نوبه خود فرصت هایی را برای ایجاد فن آوری های جدید ایجاد می کند.

مزایای عملی برخورد بزرگ هادرونی و علوم پایه

اول از همه ، باید توجه داشت که تحقیقات پایه به علوم پایه کمک می کند. علم کاربردی با کاربرد این دانش سروکار دارد. بخشی از جامعه که از مزایای علوم بنیادی آگاهی ندارند ، اغلب کشف بوزون هیگز یا ایجاد یک پلاسمای کوارک-گلوئون را به عنوان چیزی قابل توجه درک نمی کنند. ارتباط بین چنین مطالعاتی و زندگی یک فرد عادی مشخص نیست. بیایید یک مثال سریع از انرژی هسته ای بگیریم:

در سال 1896 ، آنتوان هنری بکرل ، فیزیکدان فرانسوی پدیده پرتوزایی را کشف کرد. برای مدت طولانی اعتقاد بر این بود که او استفاده صنعتی بشریت به زودی عبور نخواهد کرد. تنها پنج سال قبل از پرتاب اولین راکتور هسته ای در تاریخ ، ارنست رادرفورد ، فیزیکدان بزرگ ، که در واقع هسته اتمی را در سال 1911 کشف کرد ، گفت که انرژی اتمی هرگز کاربرد آن را نخواهد یافت. هنگامی که دانشمندان آلمانی لیزا میتنر و اتو هان کشف کردند که هسته های اورانیوم ، با تابش نوترون ها ، به دو قسمت تقسیم می شوند ، مقدار زیادی انرژی آزاد می کنند - هسته ای انرژی.

و فقط بعد از این لینک آخر ردیف تحقیقات پایه علم کاربردی وارد عمل شد ، که بر اساس این اکتشافات ، دستگاهی برای به دست آوردن انرژی هسته ای - راکتور اتمی - اختراع کرد. مقیاس کشف را می توان با مشاهده سهم الکتریسیته تولید شده توسط راکتورهای هسته ای تخمین زد. بنابراین ، در اوکراین ، به عنوان مثال ، نیروگاه های هسته ای 56 درصد از تولید برق را تشکیل می دهند ، و در فرانسه - 76 درصد.

همه فن آوری های جدید مبتنی بر دانش بنیادی این یا آن هستند. در اینجا چند نمونه کوتاه دیگر آورده شده است:

• در سال 1895 ، ویلهلم کنراد رونتگن متوجه شد که صفحه عکاسی تحت تأثیر اشعه ایکس تاریک می شود. امروزه رادیوگرافی یکی از پرکاربردترین مطالعات در پزشکی است که به شما امکان می دهد شرایط را مطالعه کنید اعضای داخلی و عفونت و تورم را تشخیص دهید.
• در سال 1915 ، آلبرت انیشتین پیشنهاد خود را ارائه داد. امروزه هنگام کار با ماهواره های GPS ، این تئوری مورد توجه قرار می گیرد که موقعیت جسمی را با دقت چند متر تعیین می کند. GPS در ارتباطات تلفن همراه ، نقشه برداری ، نظارت بر وسایل نقلیه ، اما در درجه اول در ناوبری استفاده می شود. خطای ماهواره ای که نسبیت عمومی را در نظر نگیرد از لحظه پرتاب 10 کیلومتر در روز افزایش می یابد! و اگر یک عابر پیاده بتواند از دلیل و کارت کاغذی، پس از آن غیرممکن است که خلبانان هواپیمای مسافربری در وضعیت دشواری قرار بگیرند ، زیرا حرکت توسط ابرها غیرممکن است.

اگر امروزه هنوز کاربرد عملی اکتشافات انجام شده در LHC یافت نشده است ، این بدان معنا نیست که دانشمندان "بیهوده با برخورد کننده برخورد می کنند". همانطور که می دانید ، یک فرد منطقی همیشه قصد دارد حداکثر را بدست آورد. کاربرد عملی از دانش موجود ، و بنابراین دانش در مورد طبیعت جمع شده در روند تحقیق در LHC قطعاً کاربرد آن را دیر یا زود پیدا خواهد کرد. همانطور که قبلاً در بالا نشان داده شد ، ممکن است ارتباط بین اکتشافات اساسی و فن آوری هایی که از آنها استفاده می کنند ، گاهی اوقات کاملاً مشهود نیست.

در پایان ، اجازه دهید به اصطلاح کشفیات غیرمستقیم را یادآوری کنیم ، که به عنوان اهداف اولیه مطالعه تعیین نشده است. آنها کاملاً رایج هستند ، زیرا برای کشف اساسی معمولاً نیاز به معرفی و استفاده از فن آوری های جدید است. بنابراین توسعه نوری انگیزه ای از تحقیقات بنیادی فضا ، براساس مشاهدات ستاره شناسان از طریق تلسکوپ دریافت کرد. در مورد CERN ، این فناوری است که همه جا حاضر است - اینترنت ، پروژه ای که تیم Berners-Lee در سال 1989 برای سهولت یافتن داده های CERN پیشنهاد داده است.

در این س (ال (و موارد دیگر مانند آن) ، ظاهر کلمات "در حقیقت" کنجکاو است - گویی که برخی از جوهرها برای افراد ناآگاه ، که توسط "کشیشان علم" از مردم عادی محافظت می شود ، مخفی است ، راز لازم برای آشکار شود با این حال ، وقتی از درون علم نگاه می کنیم ، رمز و راز از بین می رود و جایی برای این کلمات وجود ندارد - سوال "چرا ما به یک برخورد دهنده هادرون احتیاج داریم" تفاوت اساسی با سوال "چرا ما به حاکم (یا یک مقیاس یا ساعت و غیره) ". این واقعیت که تصادف کننده از هر نظر اندازه ای بزرگ ، گران و پیچیده است ، موضوع را تغییر نمی دهد.

نزدیکترین قیاسی که درک "چرا این نیاز است" را ایجاد می کند ، به نظر من یک لنز است. بشر از قدیم الایام با خواص لنزها آشنا بوده است ، اما فقط در اواسط هزاره گذشته متوجه شد که از ترکیبات خاصی از لنزها می توان به عنوان ابزاری برای مشاهده اجسام بسیار کوچک یا بسیار دور استفاده کرد - البته ما صحبت کردن در مورد میکروسکوپ و تلسکوپ. تردیدی نیست که این سوال که چرا همه اینها مورد نیاز است بارها و بارها با ظهور این ساخت و سازهای جدید برای معاصران مطرح شد. با این وجود ، با گسترش زمینه های کاربرد علمی و کاربردی هر دو دستگاه ، به خودی خود از دستور کار خارج شد. توجه داشته باشید که به طور کلی ، اینها ابزارهای مختلفی هستند - شما نمی توانید ستاره ها را با میکروسکوپ معکوس مشاهده کنید. از طرف دیگر ، برخورد دهنده بزرگ هادرونی ، به طرز متناقضی آنها را در خود به هم پیوند می دهد ، و می توان دلیل خوبی را بالاترین نقطه در تکامل میکروسکوپ ها و تلسکوپ هایی دانست که بشر طی قرن های گذشته به دست آورده است. این گفته ممکن است عجیب به نظر برسد و البته نباید به معنای واقعی کلمه برداشت شود - هیچ لنزی (حداقل نوری) در پدال گاز وجود ندارد. اما در واقع اینطور است. در هیپوستاز "میکروسکوپی" خود ، برخورد کننده امکان مطالعه ساختار و خصوصیات اجسام را در سطح 10-19 متر فراهم می کند (بگذارید یادآوری کنم اندازه اتم هیدروژن حدود 10-10 متر است). در قسمت "تلسکوپی" وضعیت حتی جالب تر است. هر تلسکوپ یک ماشین زمان واقعی است ، زیرا تصویری که در آن مشاهده می شود با آنچه در گذشته مشاهده شده مطابقت دارد ، یعنی آن زمان پیش ، که لازم است تابش الکترومغناطیسی از این جسم به ناظر برسد. این زمان می تواند در مورد مشاهده خورشید از زمین و تا میلیاردها سال هنگام مشاهده اختروش های دور ، کمی بیش از هشت دقیقه باشد. در داخل برخورد دهنده بزرگ هادرون ، شرایطی ایجاد می شود که پس از انفجار بزرگ ، کسری کوچک از ثانیه در جهان وجود داشته است. بنابراین ، ما این فرصت را پیدا کردیم که تقریباً 14 میلیارد سال به آغاز جهان خود نگاه کنیم. تلسکوپ های معمولی زمینی و مداری (حداقل آنهایی که ثبت می شوند) تابش الکترومغناطیسی) ، فقط پس از دوران نوترکیبی ، هنگامی که جهان از نظر نوری شفاف شد ، "بینایی" به دست می آورد - این بر اساس مفاهیم مدرن ، 380 هزار سال پس از انفجار بزرگ اتفاق افتاد.

در مرحله بعدی ، ما باید تصمیم بگیریم که با این دانش چه کنیم: هم در مورد ساختار ماده در مقیاس های کوچک و هم در مورد خواص آن در هنگام تولد جهان ، و این همان چیزی است که در نهایت راز مورد بحث در ابتدا را برمی گرداند ، و تعیین کنید که چرا "در واقع" برخورد کننده مورد نیاز بوده است. اما این یک تصمیم انسانی است ، برخورد کننده ای که به کمک آن این دانش به دست آمده است ، فقط یک دستگاه باقی خواهد ماند - شاید پیشرفته ترین سیستم "لنزها" که جهان تاکنون دیده است.