La nouvelle de l'expérience passée en Europe a une tranquillité d'esprit publique, grimpant les premières positions de la liste des sujets abordés. Collisionneur de hadron Il s'allume partout - à la télévision, dans la presse et sur Internet. Que puis-je dire si les utilisateurs de LJ créent des communautés distinctes, où des centaines d'unanimes ont activement exprimé leurs opinions sur la nouvelle encrégule de la science. "Cas" vous propose 10 faits qui ne peuvent pas savoir sur collisionneur de hadron.

La mystérieuse phrase scientifique cesse d'être telle que nous le découvrons avec la signification de chaque mot. Héron - Le nom de la classe des particules élémentaires. Collisionneur - Accélérateur spécial, avec lequel il est possible de transférer une énergie élevée aux particules élémentaires et, la dispersion à la vitesse la plus élevée, reproduisez leur collision les unes avec les autres.

2. Pourquoi tout le monde parle de lui?

Selon les scientifiques du Centre européen de la recherche nucléaire du CERN, l'expérience permettra de reproduire une explosion d'une miniature, à la suite de laquelle l'univers était autrefois des milliards de dollars il y a plusieurs années. Cependant, la plupart de tout le public concerne quelles sont les conséquences de la mini-explosion de la planète en cas de résultat infructueux de l'expérience. Selon certains scientifiques, à la suite de particules élémentaires volant avec des vitesses ultraélativistes dans des directions opposées, des trous noirs microscopiques sont formés et d'autres particules dangereuses s'envoleront. S'appuyant sur des radiations spéciales, conduisant à l'évaporation des trous noirs, il ne mérite pas particulièrement de preuves expérimentales que cela fonctionne, no. Voilà pourquoi innovation scientifique Et la méfiance se pose, chauffée activement par des scientifiques sceptiques.

3. Comment cette chose fonctionne-t-elle?

Les particules élémentaires s'accélèrent sur différentes orbites dans des directions opposées, après quoi elles sont placées sur une orbite. La valeur d'un dispositif complexe est que, grâce à lui, les scientifiques ont la possibilité d'explorer les produits de collision des particules élémentaires enregistrés par des détecteurs spéciaux sous la forme de caméras numériques avec une résolution de 150 mégapixels capables de réaliser 600 millions de cadres par seconde.

4. Quand l'idée a-t-elle semblé créer un collisionneur?

L'idée de construction de la voiture est née en 1984, mais la construction du tunnel n'a commencé qu'en 2001. L'accélérateur est situé dans le même tunnel, où l'accélérateur précédent était avant - un grand collisionneur d'électrons-positron. 26.7 - La bague kilomètre est posée à une profondeur d'environ cent mètres sous la terre en France et en Suisse. Le 10 septembre, le premier paquet de protons a été lancé dans l'accélérateur. Dans les prochains jours, le deuxième faisceau sera lancé.

5. Combien a coûté la construction?

Le développement du projet a participé à des centaines de scientifiques du monde entier, y compris le russe. Son coût est estimé à 10 milliards de dollars, dont 531 millions dans la construction du collisionneur de Hadron ont investi les États-Unis.

6. Quelle contribution l'Ukraine a-t-elle contribué à la création d'un accélérateur?

Les scientifiques de l'Institut ukrainien de la physique théorique ont pris une participation directe à la construction d'un collisionneur d'Androna. Surtout pour la recherche, ils ont développé un système de piste interne (c'est). Elle est le coeur de "Alice" - parties collyider.où la "grande explosion" miniature devrait se produire. De toute évidence, il n'est pas très fin à de manière significative de la voiture. L'Ukraine devrait payer chaque année 200 mille Hryvnia pour le droit de participer au projet. Ceci est 500-1000 fois moins de contributions au projet d'autres pays.

7. Quand attendre la fin du monde?

La première expérience sur la collision des faisceaux de particules élémentaires est prévue pour le 21 octobre. Jusqu'à ce moment, les scientifiques prévoient de disperser des particules à une vitesse liée à la vitesse de la lumière. Selon la théorie générale de la relativité d'Einstein, les trous noirs ne sont pas menacés avec nous. Cependant, dans le cas où les théories avec des dimensions spatiales Sera vrai, nous n'avons pas encore beaucoup de temps pour avoir à résoudre toutes vos questions sur la planète Terre.

8. Quels sont les trous noirs effrayants?

Trou noir - Zone dans l'espace-temps, la force de l'attraction gravitationnelle est si forte que même les objets qui se déplacent à la vitesse de la lumière ne peuvent pas le laisser. L'existence de trous noirs est confirmée par les solutions d'équations Einstein. Malgré le fait que beaucoup sont déjà imaginés comme un trou noir formé en Europe, grognez, absorbera toute la planète, cela ne vaut pas l'alarme. Trous noirsqui, selon certaines théories, peut apparaître lorsque vous travaillez Collyider.Selon toutes les mêmes théories, elles existeront pendant le petit segment du temps qu'ils n'ont tout simplement pas le temps de commencer le processus d'absorption de la matière. Selon certains scientifiques, ils n'auront même pas le temps de voler aux murs des collisionniers.

9. Comment la recherche peut-elle être utile?

En plus du fait que ces recherches sont la prochaine réalisation incroyable de la science, qui permettra à l'humanité d'apprendre la composition des particules élémentaires, ce n'est pas le gain entier, pour lequel l'humanité est allé à un tel risque. Peut-être que dans un proche avenir, nous pourrons voir les dinosaures et discuter des stratégies militaires les plus efficaces avec Napoléon. Les scientifiques russes croient que, à la suite de l'expérience, l'humanité deviendra une saturation de la machine à suivre.

10. Comment faire l'impression d'une personne scientifiquement advise avec l'aide d'un collisionneur de hadron?

Eh bien, enfin, si quelqu'un, armé à l'avance par la réponse, vous demande, quel est ce collisionneur de hadron, nous vous proposons option décente Une réponse qui peut détourner agréablement quiconque. Alors, les sangles attachées! Le collisionneur Adronle est un accélérateur de particules chargées, destinées aux protons d'overclocking et aux ions lourds sur les poutres venant en sens inverse. Construit dans le centre de recherche du Conseil européen de la recherche nucléaire et est un tunnel de 27 km, posé à une profondeur de 100 mètres. En raison du fait que les protons sont chargés électriquement, le proton ultraélativiste génère un nuage de photons presque réels volant à côté du proton. Ce flux de photons devient encore plus fort dans des affrontements nucléaires, en raison du grand charge électrique noyau. Ils peuvent rencontrer à la fois un contre-proton, générant des collisions typiques de photons-hadrons et les uns avec les autres. Les scientifiques craignent que, à la suite de l'expérience, des "tunnels" temporaux spatiaux peuvent être formés dans l'espace, qui sont une caractéristique typologique de l'espace-temps. À la suite de l'expérience, l'existence de la supersymétrie peut également être prouvée, ce qui deviendra donc une confirmation indirecte de la vérité de la théorie de Superstrun.

(ou alors CHAR) - Pour le moment, le plus grand et puissant accélérateur de particules dans le monde. Ce mahina a été lancé en 2008, mais a travaillé pendant longtemps dans des installations basses. Nous allons comprendre ce que c'est et pourquoi vous avez besoin d'un grand collisionneur de hadrons.

Histoire, mythes et faits

L'idée de créer un collisionneur a été exprimée en 1984. Et le projet de construction d'un collisionneur a été approuvé et adopté en 1995. Le développement appartient au Centre européen de la recherche nucléaire (CERN). En général, le lancement du collisionné a attiré beaucoup d'attention non seulement des scientifiques, mais aussi des gens ordinaires du monde entier. Ils ont parlé de toutes sortes de craintes et d'horreurs associées au lancement du collisionneur.

Cependant, quelqu'un et maintenant, il est tout à fait possible, attend une apocalypse associée au travail du réservoir et pire d'une pensée que ce sera si le grand collisionneur de Hadron va exploser. Bien que, tout d'abord, tout le monde avait peur d'un trou noir qui, au début, d'être microscopique, grandira et absorbera en toute sécurité le collisionneur lui-même, et derrière lui la Suisse et le reste du monde. Aussi une grosse panique appelée catastrophe d'annihilation. Un groupe de scientifiques a même soumis au tribunal, essayant d'arrêter la construction. La déclaration a déclaré que les caillots d'antimatière, qui peuvent être obtenus dans un collisionneur, commenceront à anniguer avec la matière, la réaction de la chaîne commencera et l'univers entier sera détruit. Comme le personnage célèbre de "Retour à l'avenir" a déclaré:

L'univers entier, bien sûr, dans le pire des cas. Dans le meilleur - seulement notre galaxie. Dr. Emet Brown.

Et maintenant essayons de comprendre pourquoi il a dirigé? Le fait est que cela fonctionne avec les Adtronies, accélère plus précisément, accélère et rencontre Hadron.

Hadron - Classe de particules élémentaires soumises à une forte interaction. Les adrons sont composés de quarks.

Les adrons sont divisés en barione et mésons. Pour faciliter la tâche, disons que presque toute la substance connue de nous est constituée de barions. Nous simplifions encore plus et disons que Barione est des nucléons (protons et neutrons, noyau atomique).

Comment fonctionne le Big Hadron Collider

La balance est très impressionnante. Le collisionneur est un tunnel à anneau, qui tourne sous le sol à une profondeur de cent mètres. La longueur d'un grand collisionneur de hadrons est de 26 659 mètres. Les protons, overclockés à des vitesses près de la vitesse, volez dans le cercle souterrain par le territoire de la France et de la Suisse. Parler exactement, la profondeur du tunnel se situe à moins de 50 à 175 mètres. Pour la mise au point et les groupes de retenue de protons volants sont utilisés des aimants supraconducteurs, leur longueur totale Il est à environ 22 kilomètres et fonctionnent à une température de -271 degrés Celsius.

Dans le cadre d'un collisionneur 4 Détecteur géant: Atlas, CMS, Alice et LHCB. En plus des grands détecteurs importants, il existe également des auxiliaires. Les détecteurs sont conçus pour fixer les résultats des collisions des particules. C'est-à-dire après deux faces de proton sur les vitesses proches, personne ne sait à quoi s'attendre. "Voir" Qu'est-ce qui s'est passé, où a rebondi et à quelle distance s'envolait, et il y a des détecteurs, bourrés de toutes sortes de capteurs.

Les résultats du travail d'un grand collisionneur de hadrons.

Pourquoi avez-vous besoin d'un collisionneur? Eh bien, définitivement pas pour détruire la terre. Cela semblerait à quel point faire face à des particules? Le fait est qu'il y a beaucoup de questions sans réponses dans la physique moderne et l'étude du monde à l'aide de particules overclockées peut sens littéral Ouvrez une nouvelle couche de réalité, comprenez le dispositif du monde et peut même être répondu à la question principale du sens de la vie, de l'univers et en général. "

Quelles découvertes ont déjà fait sur le réservoir? Le plus célèbre est l'ouverture boson Higgs (Il dédiera un article séparé). En plus de ceux qui étaient ouverts 5 nouvelles particules, reçu les premières données de collision sur les énergies record, l'absence d'asymétrie de protons et antiprotons est montrée, corrélations de protons inhabituelles trouvés. La liste peut être poursuivie pendant une longue période. Mais des trous noirs microscopiques, qui ont empêché la peur des ménagères, ne pouvaient pas être détectés.

Et ceci est malgré le fait que le collisionneur n'a pas encore été dispersé à sa puissance maximale. Maintenant l'énergie maximale d'un grand collisionneur de hadrons - 13 tev (Tera Electro-volt). Cependant, après une formation appropriée, les protons prévoient de disperser 14 tves. Pour la comparaison, dans les prédécesseurs des accélérateurs, le réservoir a maximisé l'énergie reçue non dépassée 1 tev.. Donc, l'accélérateur américain Tevatron d'Illinois pourrait accélérer les particules. L'énergie réalisée dans le collisionneur est loin du monde. Ainsi, l'énergie des rayons cosmiques fixées sur le sol dépasse l'énergie de particules overclockée dans un collisionneur dans un milliard de fois! Donc, le danger d'un grand collisionneur de hadrons est minime. Il est probable qu'après toutes les réponses obtenues avec l'aide d'un réservoir, l'humanité devra construire un autre collisionneur plus que plus puissant.

Amis, Love Science, et elle vous aimera certainement! Et pour vous aider à aimer la science peut facilement. Contactez l'aide, et laissez l'étude apporte de la joie!

C'est la recherche de façons de combiner deux théories fondamentales - de (à propos de gravitationnelles) et de cm (modèle standard combinant trois interactions physiques fondamentales - électromagnétique, forte et faible). Trouver une décision avant de créer un réservoir empêchait des difficultés pour créer une théorie de la gravité quantique.

La construction de cette hypothèse comprend le composé de deux théories physiques - la mécanique quantique et la théorie générale de la relativité.

Pour ce faire, plusieurs approches populaires et nécessaires dans les approches modernes ont été utilisées - la théorie des cordes, la théorie du Bran, la théorie de la supervision, ainsi qu'une théorie de la gravité quantique. Avant de construire un colidera le problème principal Les expériences nécessaires étaient le manque d'énergie qui ne peut être atteinte sur d'autres accélérateurs modernes de particules chargées.

Le réservoir de Genève a donné aux scientifiques la possibilité de mener des expériences auparavant efficaces. On croyait que dans un proche avenir, avec l'aide de l'appareil, de nombreuses théories physiques seront confirmées ou réfutées. L'un des plus problématiques est la supersymétrie ou la théorie des chaînes, qui partagent longtemps le physique sur deux camps - "Strings" et leurs rivaux.

Autres expériences fondamentales menées dans le travail du réservoir

Des scientifiques intéressants et de trouver des scientifiques dans le domaine de l'étude des hauts, qui sont les quarks et les plus graves (173,1 ± 1,3 gev / c²) de toutes les particules élémentaires actuellement connues.

En raison de cette propriété, avant la création du réservoir, les scientifiques pouvaient observer des quarks uniquement à l'accélérateur Tevatron, car d'autres appareils n'ont tout simplement pas suffisamment de puissance et d'énergie. À son tour, la théorie des quarks est Élément important Hypothèse surchargée à propos de Bosone Higgs.

Toutes les enquêtes scientifiques pour créer et étudier les propriétés des quarks, les scientifiques sont produits dans la vapeur supérieure de Quark-Antiquark dans le réservoir.

Un objectif important du projet de Genève est également le processus d'étude du mécanisme de symétrie Electroweak, qui est également associé à une preuve expérimentale de l'existence de Biggs Boson. S'il est encore plus précis de désigner le problème, le sujet de l'étude n'est pas tant le Boson lui-même comme prévu par Peter Higgs, le mécanisme de violation de la symétrie de l'interaction Electroweak.

Dans le cadre du réservoir, des expériences sont également effectuées par la recherche de supersymétrie - le résultat souhaité sera la théorie que toute particule élémentaire est toujours accompagnée d'un partenaire plus difficile et de sa réfutation.

L'expression "Great Hadron Collider" était si profondément arrêtée en Massménie, que le nombre écrasant de personnes connaissent cette installation, y compris ceux dont les activités ne sont nullement associées à la physique des particules élémentaires et avec la science du tout.

En effet, un tel projet à grande échelle et coûteux ne pouvait pas se déplacer autour du côté des médias - un cadre annulaire d'une longueur de près de 27 kilomètres, à une téette de milliards de dollars, avec laquelle plusieurs milliers d'employés scientifiques travaillent du monde entier. Une contribution importante à la popularité du collisionné a rendu la soi-disant "particule de Dieu" ou Boson Higgs, qui a été annoncée avec succès et pour laquelle Peter Higgs a reçu prix Nobel En physique en 2013.

Tout d'abord, il convient de noter que le Big Hadron Collageder n'a pas été construit à partir de zéro et survient à la place de son prédécesseur - un grand collisionneur d'électrons-positrons (grand collisionneur d'électrons-positrons ou LEP). Les travaux sur le tunnel de 27 ans ont commencé en 1983, où à l'avenir, il était prévu de positionner l'accélérateur, qui entrera en collision avec des électrons et des positrons. En 1988, le tunnel de la bague fermée, tandis que les travailleurs ont approché le tunnel si soigneusement que la différence entre les deux extrémités du tunnel n'était que de 1 centimètre.

L'accélérateur a travaillé jusqu'à la fin de 2000, lorsqu'il a atteint son apogée - énergie de 209 GeV. Après cela, son démantèlement a commencé. Pour onze ans de ses travaux, le LEP a amené la physique un certain nombre de découvertes, notamment l'ouverture des bosons W et Z et de leurs recherches supplémentaires. Sur la base des résultats de ces études, il a été conclu que la similitude des mécanismes d'interactions électromagnétiques et faibles a été conclue, à la suite de laquelle les travaux théoriques ont commencé à combiner ces interactions dans des articles électriques.

En 2001, un grand collisionneur de hadrons a commencé sur la place de l'accélérateur électronique de Positron. La construction du nouvel accélérateur a été achevée à la fin de 2007. Il était situé à la place du Lop - à la frontière entre la France et la Suisse, dans la vallée du lac Léman (à 15 km de Genève), au fond de cent mètres. En août 2008, les tests du collisionneur ont commencé et le 10 septembre, il y avait un lancement officiel du réservoir. Comme dans le cas de l'accélérateur précédent, la construction et l'installation avec l'installation est dirigé par l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire - CERN.

Cavantage

Brièvement, ça vaut la peine de dire à propos de l'organisation CERN (Conseil Européenne pour la Recherche Nucléaire). Cette organisation agit comme le plus grand laboratoire mondial dans le domaine de la physique hautes énergies. Comprend trois mille employés permanents et plusieurs autres personnes de chercheurs et de scientifiques de 80 pays participent aux projets du CERN.

Pour le moment, les participants au projet sont 22 pays: Belgique, Danemark, France, Allemagne, Grèce, Italie, Pays-Bas, Norvège, Suède, Suisse, Royaume-Uni - Fondateurs, Autriche, Espagne, Portugal, Finlande, Pologne, Hongrie, République tchèque, Slovaquie, Bulgarie et Roumanie - jointes. Cependant, comme déjà mentionné ci-dessus - quelques douzaines de pays, d'une manière ou d'une autre, participent au travail de l'organisation, et en particulier - sur un grand collisionneur de hadrons.

Comment fonctionne une grande collisionneur de hadrons?

Qu'est-ce qu'un gros collisionneur de hadrons et son fonctionnement sont les principaux problèmes d'intérêt pour le public. Considérez ces questions plus loin.

Collident (collisionneur) - Traduit de l'anglais signifie "celui qui est confronté". La tâche d'une telle installation consiste dans une collision de particules. Dans le cas du collisionneur à aiguilleté, les tiges sont actionnées dans le rôle des particules - particules impliquées dans une forte interaction. Ce sont des protons.

Obtention de protons

Le long chemin des protons provient de la duplasmasmatron - la première étape de l'accélérateur, où l'hydrogène est sous forme de gaz. Le duopaeterron est une chambre de refoulement, où la décharge électrique est effectuée à travers le gaz. Donc, l'hydrogène constitué d'un seul électron et d'un proton perd son électron. Ainsi, le plasma est formé - une substance constituée de particules chargées - protons. Bien sûr, il est difficile d'obtenir un plasma de protons propres, de sorte que le plasma éduqué, y compris le nuage d'ions moléculaires et d'électrons, est filtré pour mettre en évidence le nuage de protons. Sous l'action des aimants, le plasma Proton est frappé dans un paquet.

Pré-accélération des particules

Le faisceau de protons nouvellement formé commence son chemin dans l'accélérateur linéaire LINAC 2, qui est une bague de 30 thimètres, qui est successivement jointe à plusieurs électrodes cylindriques creuses (conducteur). Le champ électrostatique créé à l'intérieur de l'accélérateur est classé de manière à ce que les particules entre les cylindres creux affirment toujours l'accélération de la force vers l'électrode suivante. Sans se débrouiller entièrement dans le mécanisme des protons d'overclocking à ce stade, nous notons qu'à la sortie avec les physiciens Linac 2 reçoivent un paquet de protons avec une énergie de 50 MeV, qui atteint déjà 31% de la vitesse de la lumière. Il convient de noter que, en même temps, la masse des particules augmente de 5%.

D'ici 2019-2020, l'année est prévue de remplacer Linac 2 sur Linac 4, qui désactivera les protons à 160 MEV.

Il convient de noter que le collisionné accélère également des ions de plomb qui vous permettront d'étudier un plasma Quark-Gluon. Ils sont accélérés dans la bague de Linac 3, semblable à Linac 2. À l'avenir, des expériences avec argon et xénon sont également prévues.

Ensuite, les packages de proton sont venus au booster proton-synchrones (PSB). Il se compose de quatre anneaux superposés d'un diamètre de 50 mètres, dans lequel se trouvent des résonateurs électromagnétiques. Le champ électromagnétique créé par eux a des tensions élevées et la particule passant à travers elle reçoit une accélération à la suite de la différence de potentiel sur le terrain. Ainsi, après seulement 1,2 seconde, les particules s'accélèrent en PSB à 91% de la vitesse de la lumière et atteignent 1,4 GeV Energy, après quoi elles sont arrivées à Proton-Synchrotron (PS). Le diamètre PS est de 628 mètres et est équipé de 27 aimants qui guident un paquet de particules autour d'une orbite circulaire. Ici, les protons de particules atteignent 26 GeV.

L'avant-dernier cycle pour les protons d'overclocking est Superfront-Synchrotron (SPS), la longueur du cercle qui atteint 7 kilomètres. Equipé d'aimants de 1317-SPS accélère les particules à 450 Gev Énergie. Au bout de 20 minutes environ, le paquet de protons entre dans la bague principale - un grand collisionneur d'Adtronle (LHC).

Overclocking et collision des particules en LHC

Les transitions entre les bagues d'accélérateur se produisent par des champs électromagnétiques créés par des aimants puissants. Le collier principal de la bague comprend deux lignes parallèles dans lesquelles les particules se déplacent le long de l'orbite annulaire dans la direction opposée. Pour la préservation d'une trajectoire circulaire de particules et de la direction d'eux dans le point de collision correspond à environ 10 000 aimants, la masse de certains d'entre eux atteint 27 tonnes. Afin d'éviter une surchauffe des aimants, le contour de l'hélium-4 est utilisé selon lequel environ 96 tonnes de substance se produisent à une température de -271,25 ° C (1,9 K). Les protons atteignent l'énergie de 6,5 tev (c'est-à-dire que l'énergie de collision est de 13 tev), tandis que leur vitesse est de 11 km / h moins de vitesse de lumière. Ainsi, dans une seconde, le faisceau de protons passe une grande bague de collisionnier 11 000 fois. Avant que la collision des particules ne se produise, elles circuleront sur la bague de 5 à 24 heures.

La collision des particules se produit à quatre points de la bague principale du LHC, dans laquelle quatre détecteurs sont situés: Atlas, CMS, Alice et LHCB.

Grands détecteurs de collisionnes de hadrons

Atlas (un appareil de LHC toroïdal)

- est l'un des deux détecteurs usage général Au grand collisionneur de Hadron (LHC). Il explore un large éventail de physique: de la recherche de Higgs Boson aux particules qui peuvent être matière noire. Bien qu'il ait les mêmes objectifs scientifiques que l'expérience CMS, Atlas utilise d'autres solutions techniques et une autre conception du système magnétique.

Les coups de poing de particules LHC sont confrontés au centre du détecteur Atlas, formant des fragments de comptoirs sous la forme de nouvelles particules qui envahissent le point de collision dans toutes les directions. Six sous-systèmes de détection différents situés dans les couches autour du point de collision, écris sur les chemins, impulsions et énergie des particules, leur permettant d'identifier individuellement. Un énorme système d'aimants tord sur les chemins des particules chargées, de sorte que leurs impulsions peuvent être mesurées.

Les interactions dans le détecteur ATLAS créent un flux de données énorme. Pour traiter ces données, Atlas utilise un système "déclencheur" étendu qui vous permet de signaler au détecteur quels événements à écrire et qui ignorent. Ensuite, pour analyser les événements de collision enregistrés utilisés systèmes complexes Collecte de données et calculs.

Le détecteur a une hauteur de 46 mètres et une largeur - 25 mètres, tandis que sa masse est de 7 000 tonnes. Ces paramètres font de l'Atlas le plus gros détecteur de particules jamais créé. Il est situé dans un tunnel à une profondeur de 100 m près de l'objet principal du CERN, près du village de Mairin en Suisse. L'installation est composée de 4 composants principaux:

• Le détecteur interne a forme cylindriqueLa bague intérieure est située à seulement quelques centimètres de l'axe d'un faisceau de particules de passage et la bague externe a un diamètre de 2,1 mètres et une longueur de 6,2 mètres. Il se compose de trois divers systèmes Capteurs immergés dans un champ magnétique. Le détecteur interne mesure la direction, l'impulsion et la charge des particules chargées électriquement générées avec chaque collision de protons de protons. Les principaux éléments du détecteur interne: Détecteur de pixels (Détecteur de pixels), Système de suivi des semi-conducteurs (tracker semi-conducteur, SCT) et tracker de radiacier de transition, TRT).

• Les calorimètres mesurent l'énergie que la particule perd quand elle traverse le détecteur. Il absorbe les particules résultant d'une collision, fixant ainsi leur énergie. Les calorimètes sont composés de couches de matériau "absorbant" avec haute densité - plomb, alternant avec les couches du "support actif" - Argon liquide. Les calorimètres électromagnétiques mesurent l'énergie des électrons et des photons lorsqu'ils interagissent avec la substance. Les demi-calorimètes mesurent l'énergie du tas lorsqu'ils interagissent avec des noyaux atomiques. Les calorimètes peuvent arrêter la plupart des particules connues à part les muons et les neutrinos.

Lar (calorimètre d'argon liquide) - calorimètre atlas

• Le spectromètre Munga comprend 4 000 chambres de Muon individuelles utilisant quatre technologues différents qui permettent, identifient des muons et mesurent leurs impulsions. Les muons passent généralement par le détecteur interne et le calorimètre, et la présence d'un spectromètre Muon est donc requise.

• Le système magnétique ATLAS plie des particules autour de différentes couches de systèmes de détection, ce qui simplifie le suivi des pistes de particules.

L'expérience Atlas (février 2012) emploie plus de 3 000 scientifiques sur 174 instituts de 38 pays.

CMS (solénoïde du Muon compact)

- C'est un détecteur à usage général au grand collisionneur de Hadron (LHC). Comme Atlas, dispose d'un vaste programme physique, allant de l'apprentissage d'un modèle standard (y compris Higgs Boson) à la recherche de particules pouvant être une matière noire. Bien qu'il ait les mêmes objectifs scientifiques que l'expérience Atlas, CMS utilise d'autres solutions techniques et une autre conception du système magnétique.

Le détecteur CMS est construit autour d'un immense aimant solénoïde. Il s'agit d'une bobine cylindrique d'un câble supraconducteur qui génère un champ dans 4 Teslas, environ 100 000 fois plus grand que le champ magnétique de la terre. Le champ est limité par l'acier "Hamuto", qui est un composant massif du détecteur, dont la masse est de 14 000 tonnes. Le détecteur complet a une longueur - 21 m, largeur - 15 m et hauteur - 15 m. L'installation est composée de 4 composants principaux:

• L'aimant de solénoïde est le plus grand aimant du monde, qui sert à plier la trajectoire des particules chargées volant hors du point de collision. La distorsion de la trajectoire vous permet de distinguer des particules positives et chargées négativement (car elles sont pliées dans des directions opposées), ainsi que mesurer l'impulsion, dont la valeur dépend de la courbure de la trajectoire. Les énormes tailles de solénoïde permettent au tracker et à calorimètes à l'intérieur de la bobine.
• Silicon Tracker - se compose de 75 millions de capteurs électroniques distincts situés dans des couches concentriques. Lorsque la particule chargée vole à travers les couches du suivi, elle transmet une partie de l'énergie à chaque couche, combinant ces points d'entremise de particules avec différentes couches permettant de déterminer davantage sa trajectoire.
• Calorimètres - Electronique et Hadron, voir les calorimètres de l'Atlas.
• Sous-détecteurs - Autoriser les muons à détecter. Les caméras de 1 400 muons sont représentées, quelles couches sont situées à l'extérieur de la bobine, alternant avec des plaques métalliques "Hamuta".

L'expérience CMS est l'une des plus grandes internationales recherche scientifique Dans l'histoire dans laquelle 4 300 personnes participent: physiciens dans le domaine des particules élémentaires, des ingénieurs et des techniciens, des étudiants et du personnel de soutien de 182 instituts, 42 pays (février 2014).

Alice (une grande expérience de collisionneur ionique)

- C'est un détecteur d'ions lourds sur les bagues d'un grand collisionneur de hadrons (LHC). Il est destiné à étudier la physique d'une substance fortement interagiante en densité d'énergie extrême, où la phase d'une substance est formée, appelée plasma de quark-gluon.

Toute la matière ordinaire dans l'univers d'aujourd'hui consiste en des atomes. Chaque atome contient un noyau constitué de protons et de neutrons (à l'exception de l'hydrogène qui n'a pas de neutrons) entourés par le nuage d'électrons. Des protons et des neutrons, composent à leur tour des quarks associés à d'autres particules appelées Gluons. Aucun quark n'a jamais été observé isolé: les quarks, ainsi que des gluons, apparemment sont constamment reliés entre eux et sont limités à l'intérieur des particules composites, telles que des protons et des neutrons. C'est ce qu'on appelle la confinement.

Les collisions en LHC créent des températures plus de 100 000 fois plus chaudes que au centre du Soleil. Le collisionneur fournit des collisions entre ions de plomb, recréant des conditions similaires à celles qui ont eu lieu immédiatement après une grande explosion. Dans ces conditions extrêmes, les protons et les neutrons sont "fondus", libérant des quarks de leurs liens avec des gluons. Ceci est un plasma Quark-Gluon.

L'expérience Alice utilise un détecteur d'alice pesant 10 000 tonnes, 26 m de long, 16 m de hauteur et 16 m de large. Le dispositif est composé de trois composants principaux: dispositifs de traçage, calorimètres et détecteurs d'identifiant de particules. Il est également divisé en 18 modules. Le détecteur est situé dans un tunnel à une profondeur de 56 m sous, non loin du village de Saint-Denis Puyi en France.

L'expérience compte plus de 1 000 scientifiques de plus de 100 institutions de physique dans 30 pays.

LHCB (grande expérience de beauté du collisionneur de Hadron)

- Dans le cadre de l'expérience, il existe une étude de petites différences entre la substance et l'antimathatheater, étudie le type de particules, appelée "quark de beauté" ou "B-Quark".

Au lieu d'entourer tout le point de la collision à l'aide d'un détecteur fermé, comme Atlas et CMS, l'expérience LHCB utilise une série de sabber pour détecter principalement des particules avant - celles qui ont été dirigées en avant à la suite d'une collision dans une direction. Le premier sous-domaine est installé près du point de la collision et le reste - un d'un à une distance de 20 mètres.

LHC crée une grande abondance différents types Quarks avant qu'ils se désintégrèrent rapidement sur d'autres formes. Pour attraper des b-quarks, des détecteurs de suivi mobiles complexes ont été développés pour LHCB, situés près du mouvement du faisceau de particules par collisionneur.

Le détecteur LHCB de 5600 tonnes est constitué d'un spectromètre direct et de détecteurs plats. Il mesure 21 mètres de long, 10 mètres de hauteur et 13 mètres de large, il est à une profondeur de 100 mètres sous le sol. Environ 700 scientifiques de 66 institutions et universités différentes sont impliqués dans l'expérience LHCB (octobre 2013).

Autres expériences de collisionnes

Outre les expériences ci-dessus, il existe deux autres expériences avec des installations dans le grand collisionnier appliqué:

• LHCF (grand collisionneur de hadrons en avant) - Études Les particules ont jeté en avant après l'entrouvert des faisceaux de particules. Ils imitent les rayons cosmiques, l'étude de laquelle et des scientifiques sont engagés dans l'expérience. Les rayons spatiaux sont des particules chargées naturelles de l'espace extra-atmosphérique, qui bombardent constamment l'atmosphère terrestre. Ils font face aux noyaux dans la haute atmosphère, provoquant une cascade de particules qui atteignent le niveau de terre. L'étude de la manière dont les collisions à l'intérieur du LHC provoquent de telles particules Cascades aidera les physiciens à interpréter et à calibrer des expériences à grande échelle avec des rayons cosmiques pouvant couvrir des milliers de kilomètres.

Le LHCF se compose de deux détecteurs, situés le long du LHC, à une distance de 140 mètres des deux côtés, l'atlas Point de collision. Chacun des deux détecteurs ne pèse que 40 kilogrammes et a des dimensions de 30 cm de longueur de 80 cm de hauteur et de 10 cm de largeur. Dans l'expérience, LHCF participe à 30 scientifiques de 9 instituts dans 5 pays (novembre 2012).

• Totem (coupe transversale totale, dissociation de diffraction élastique et de diffraction) - Expérimentez avec la plus longue installation sur le collisionneur. Sa tâche est d'étudier les protons eux-mêmes, par une mesure précise des protons découlant des collisions à faibles angles. Cette zone est appelée direction "directe" et n'est pas disponible pour les autres expériences de la LHC. Les détecteurs Totem sont répartis à presque un demi-kilomètre autour du point d'interaction CMS. Totem compte près de 3 000 kg d'équipement, dont quatre télescopes nucléaires, ainsi que 26 détecteurs de type "romain pot". Le dernier type vous permet de localiser les détecteurs aussi près du faisceau de particules. L'expérience Totem comprend environ 100 scientifiques de 16 instituts dans 8 pays (août 2014).

Pourquoi avez-vous besoin d'un grand collisionneur de hadrons?

La plus grande installation scientifique internationale explore un large éventail de problèmes physiques:

• Étudier les meilleurs quarks. Cette particule n'est pas seulement le quark le plus sévère, mais également la particule élémentaire la plus grave. L'étude des propriétés du quart supérieur a également du sens, car c'est un outil de recherche.
• Rechercher et étudier Boson Higgs. Bien que le CERN affirme que Boson Higgs ait déjà été découvert (en 2012), tandis que sa nature sait un peu et des recherches supplémentaires pourraient faire une grande clarté dans le mécanisme de son travail.

• L'étude d'un plasma de quark-gluon. Dans les collisions, les noyaux de plomb à grande vitesse - dans le colliseur sont formés. Ses recherches peuvent apporter des résultats utiles à la fois pour la physique nucléaire (amélioration de la théorie des interactions fortes) et pour l'astrophysique (l'étude de l'univers dans ses premiers moments d'existence).
• Continuez la recherche de supersymétrie. Cette étude vise à réfuter ou à la preuve de la théorie «supersymétrie» selon laquelle une particule élémentaire a un partenaire plus sévère appelé «super passion».
• Étude des collisions photon photon et photon-hadron. Il améliorera la compréhension des mécanismes des processus de ces collisions.
• Vérifiez les théories exotiques. Cette catégorie de tâches comprend l'exemple non conventionnelle - "exotique", par exemple la recherche d'univers parallèles en créant des mini-trous noirs.

En plus de ces tâches, il y a beaucoup d'autres autres, dont la solution permettra également à l'humanité de comprendre la nature et le monde qui nous entoure à un niveau supérieur, ce qui ouvrira à son tour des occasions de créer de nouvelles technologies.

Avantage pratique d'un grand collisionneur de hadrons et de science fondamentale

Tout d'abord, il convient de noter que des études fondamentales contribuent à la science fondamentale. La science appliquée est engagée dans l'utilisation de ces connaissances. Le segment de la société, non conscient des avantages de la science fondamentale, ne perçoit souvent pas l'ouverture du boson de Higgs ou la création d'un plasma Quark-Gluon, comme quelque chose d'important. La relation de telles études avec la vie d'une personne ordinaire n'est pas évidente. Considérez un bref exemple avec l'énergie nucléaire:

En 1896, le physicien français Antoine Henri Becqueur a ouvert le phénomène de la radioactivité. Pendant longtemps On croyait que utilisation industrielle L'humanité viendra bientôt. À peine cinq ans avant le lancement du premier dans l'histoire du réacteur nucléaire, le grand physicien Ernest Rutherford, a effectivement ouvert le noyau atomique en 1911, a déclaré que l'énergie atomique ne trouverait jamais sa demande. Repenser son attitude envers l'énergie conclue dans le noyau de l'atome, il était possible de spécialistes en 1939, lorsque les scientifiques allemands Lisen Maisnener et Otto Gan ont découvert que les noyaux d'uranium pendant l'irradiation de leurs neutrons sont divisés en deux parties d'une énorme quantité d'énergie - énergie nucléaire.

Et seulement après cette dernière ligne de lien Études fondamentales Une science appliquée est entrée dans le jeu, qui, selon ces découvertes, a inventé un dispositif d'obtention d'énergie nucléaire - un réacteur atomique. L'échelle de la découverte peut être estimée en familiarisant la part des réacteurs atomiques de génération d'électricité. Ainsi, en Ukraine, par exemple, 56% de la production d'électricité appartiennent aux centrales nucléaires et en France et du tout - 76%.

Toutes les nouvelles technologies sont basées sur certaines connaissances fondamentales. Nous donnerons quelques brefs exemples:

• En 1895, Wilhelm Konrad X-Ray a noté que, sous l'action des rayons X, le photoplastique est assombri. Aujourd'hui, la radiographie est l'une des recherches les plus appliquées en médecine, permettant d'étudier l'état les organes internes et détecter les infections et ot.
• En 1915, Albert Einstein a offert le sien. Aujourd'hui, cette théorie est prise en compte lors de l'utilisation des satellites GPS, qui déterminent l'emplacement de l'objet avec une précision de la paire de mètres. GPS est utilisé dans la surveillance cellulaire, la cartographie, la surveillance des transports, mais tout d'abord dans la navigation. L'erreur du satellite, qui ne prend pas en compte à partir du moment du lancement, il pousserait 10 kilomètres par jour! Et si un piéton peut profiter de l'esprit et carte en papierLes pilotes de l'avionier tomberont dans la situation difficile, car il est impossible de naviguer dans les nuages.

Si aujourd'hui, l'application pratique des découvertes qui s'est produite sur la LHC n'a pas encore été trouvée - cela ne signifie pas que les scientifiques "sont sur le collisionneur en vain". Comme vous le savez, une personne raisonnable a toujours l'intention d'obtenir un maximum application pratique Par conséquent, la connaissance de la nature accumulée dans le processus de recherche sur le réservoir trouvera certainement leur application, tôt ou tard. Comme déjà démontré ci-dessus, la connexion de découvertes fondamentales et d'utilisation de leurs technologies peut parfois être complètement évidente.

Enfin, nous notons les soi-disant découvertes indirectes qui ne sont pas présentées comme objectifs initiaux de l'étude. Ils sont assez courants, pour commettre une découverte fondamentale, généralement, l'introduction et l'utilisation de nouvelles technologies sont nécessaires. Ainsi, le développement de l'optique a reçu une impulsion de la recherche fondamentale de l'espace en construction sur les observations d'astronomes à travers un télescope. Dans le cas du CERN - C'était une technologie de technologie appliquée universellement - Internet, le projet proposé par Tim Berners-Lee en 1989 pour faciliter la recherche des organisations du CERN.

Dans cette affaire (et à lui comme), il est curieusement l'apparition de mots "en fait" - comme s'il y avait un certain caché de l'essence non initiée, gardée par les "prêtres de la science" du canton, le mystère qui a besoin être révélé. Cependant, en regardant de l'intérieur de la science, le mystère disparaît et il n'ya pas de place pour ces mots - la question "Pourquoi avoir besoin du collisionneur de hadron" n'est pas fondamentalement différente de la question "Pourquoi avez-vous besoin d'une règle (ou d'échelles, ou heures, etc.). " Le fait que le collisionneur soit une grande chose, mon cher et dans tous les défis est difficile - les choses ne changent pas.

L'analogie la plus proche qui comprend: «Pourquoi est-ce nécessaire», est-ce que, à mon avis, lentille. L'humanité est familiarisée avec les propriétés des objectifs de temps immémorial, mais seulement au milieu du millénaire précédent, il a été entendu que certaines combinaisons de lentilles peuvent être utilisées comme des dispositifs pour considérer des objets très petits ou très éloignés - nous parlons, bien sûr, sur le microscope et le télescope. Il ne fait aucun doute que la question est de savoir pourquoi tout cela nécessaire a demandé à plusieurs reprises lorsque ces nouveaux contemporains apparaissent. Cependant, il a joué de l'ordre du jour lui-même, comme les domaines des applications scientifiques et appliquées et l'autre dispositif ont été exprimés. Notez que, d'une manière générale, ce sont des différents appareils - à considérer les étoiles dans un microscope sortant ne fonctionnera pas. Le grand collisionneur de hadrons, paradoxalement, les combine en soi et peut être considéré comme considéré comme une évolution la plus élevée des microscopes et des télescopes au cours des siècles passés. Cette déclaration peut sembler étrange et, bien sûr, il ne faut pas comprendre littéralement - il n'y a pas de lentilles dans l'accélérateur (au moins optique). Mais en fait, c'est exactement le cas. Dans son iPostaSi "microscopique", le colliseur permet d'étudier la structure et les propriétés des objets à 10-19 mètres (vous rappelle que la taille de l'atome d'hydrogène est d'environ 10-10 mètres). Il est encore plus intéressant de la partie "Télescope". Chaque télescope est la machine de temps la plus réel, car l'image observée y est de savoir comment l'objet d'observation était dans le passé, à savoir, à savoir il y a longtemps, ce qui est nécessaire au rayonnement électromagnétique nécessaire pour atteindre l'observateur. Cette fois-ci peut être huit avec une petite minute en cas d'observation du soleil de la Terre et de milliards d'années lors de l'observation de quasars lointains. Les conditions qui existaient dans l'univers ont été créées dans l'univers après une grande explosion à travers un grand collisionneur d'Adtronle. Ainsi, nous avons l'occasion de regarder près de 14 milliards d'années au tout début de notre monde. Terre ordinaire et télescopes orbitales (au moins ceux qui s'enregistrent un rayonnement électromagnétique), Soins de la "vision" qu'après l'ère de la recombinaison, lorsque l'univers est devenu optiquement transparent - cela s'est produit dans les idées modernes 380 mille ans après une grande explosion.

Ensuite, nous devons décider - que faire avec ces connaissances: à la fois sur le périphérique de matière à petite échelle et sur ses propriétés à la naissance de l'univers, ce qui aura finalement retourner le secret, qui a été discuté au début, et déterminera pourquoi le collisionneur qu'il était nécessaire "en fait". Mais il s'agit d'une décision d'une personne, du collisionneur, avec lequel cette connaissance a été reçue, restera un seul instrument - peut-être le système Lenz le plus sophistiqué, que le monde ait jamais vu.