Il y a beaucoup de rumeurs sur ce mystérieux appareil, beaucoup soutiennent qu'il détruira la Terre, créant un trou noir artificiel et mettant fin à l'existence de l'humanité. En réalité, cet appareil peut amener l'humanité à un tout autre niveau, grâce aux recherches menées par les scientifiques. Dans ce fil, j'ai essayé de rassembler toutes les informations nécessaires pour que vous ayez une idée de ce qu'est le Grand collisionneur de hadrons (LHC)

Donc, ce fil a rassemblé tout ce que vous devez savoir sur le collisionneur de hadrons. Le 30 mars 2010, un événement historique a eu lieu au CERN (Organisation européenne pour la recherche nucléaire) - après plusieurs tentatives infructueuses et de nombreuses modernisations, la création de la plus grande machine au monde pour la destruction d'atomes a été achevée. Des tests préliminaires déclenchant des collisions de protons à une vitesse relativement faible ont été réalisés en 2009 sans problème significatif. Le terrain était prêt pour une expérience extraordinaire qui se tiendra au printemps 2010. Le modèle expérimental de base du LHC est basé sur la collision de deux faisceaux de protons qui entrent en collision à vitesse maximale. Cette puissante collision détruit les protons, créant des énergies extraordinaires et de nouvelles particules élémentaires. Ces nouvelles particules atomiques sont extrêmement instables et ne peuvent exister que pendant une fraction de seconde. L'appareil d'analyse, qui fait partie du LHC, peut enregistrer ces événements et les analyser en détail. Ainsi, les scientifiques tentent de simuler l'apparition de trous noirs.

Le 30 mars 2010, deux faisceaux de protons ont été lancés dans le tunnel de 27 km du LHC dans des directions opposées. Ils ont été accélérés à la vitesse de la lumière à laquelle la collision s'est produite. Une énergie record de 7 TeV (7 téraélectronvolts) a été enregistrée. La valeur de cette énergie bat des records et a des valeurs très importantes. Faisons maintenant connaissance avec les composants les plus importants du LHC - les capteurs et les détecteurs, qui enregistrent ce qui se passe par fractions de ces fractions de secondes au cours desquelles une collision de faisceaux de protons se produit. Trois capteurs jouent un rôle central lors de la collision du 30 mars 2010, certaines des parties les plus importantes du collisionneur, jouant un rôle clé lors des expériences difficiles du CERN. Le diagramme montre l'emplacement des quatre principales expériences (ALICE, ATLAS, CMS et LHCb), qui sont les projets clés du LHC. À une profondeur de 50 à 150 mètres sous terre, d'immenses grottes ont été creusées spécialement pour les détecteurs de capteurs géants.

Commençons par un projet appelé ALICE (abréviation de Large Ion Experimental Collider). Il s'agit de l'une des six installations expérimentales construites au LHC. ALICE est réglé pour enquêter sur les collisions d'ions lourds. La température et la densité énergétique de la matière nucléaire formée dans ce processus sont suffisantes pour la production de plasma de gluons. La photo montre le détecteur ALICE et tous ses 18 modules


Le système de suivi interne (ITS) d'ALICE se compose de six couches cylindriques de capteurs en silicium qui entourent le point d'impact et mesurent les propriétés et les positions précises des particules émergentes. Ainsi, les particules contenant un quark lourd peuvent être facilement détectées.

ATLAS est également l'une des principales expériences du LHC. L'expérience est réalisée sur un détecteur spécial conçu pour étudier les collisions entre protons. ATLAS mesure 44 mètres de long, 25 mètres de diamètre et pèse environ 7 000 tonnes. Au centre du tunnel, des faisceaux de protons entrent en collision, le capteur le plus grand et le plus complexe du genre jamais construit. Le capteur enregistre tout ce qui se passe pendant et après la collision de protons. L'objectif du projet est de détecter des particules auparavant non enregistrées et non reconnues dans notre univers.

Ouverture et confirmation Le boson de Higgs- la priorité la plus importante du Large Hadron Collider, car cette découverte confirmerait le Modèle Standard de l'origine des particules atomiques élémentaires et de la matière standard. Lors du lancement du collisionneur à pleine capacité, l'intégrité du SM sera détruite. Les particules élémentaires, dont nous ne connaissons que partiellement les propriétés, ne pourront pas conserver leur intégrité structurelle. Le modèle standard a une limite d'énergie supérieure de 1 TeV, à une augmentation à laquelle la particule se désintègre. A une énergie de 7 TeV, des particules de masses dix fois supérieures à celles actuellement connues pourraient être créées. Certes, ils seront très instables, mais ATLAS est conçu pour les détecter en quelques fractions de seconde avant qu'ils ne "disparaissent"

Cette photo est considérée comme la meilleure de toutes les photographies du LHC :

Solénoïde compact à muons ( Solénoïde compact à muons) est l'un des deux énormes détecteurs de particules universels du LHC. Environ 3 600 scientifiques de 183 laboratoires et universités de 38 pays soutiennent les travaux de CMS, qui a construit et exploite ce détecteur. Le solénoïde est situé sous terre à Cessie en France, près de la frontière avec la Suisse. Le schéma montre le dispositif CMS, dont nous parlerons plus en détail.

Plus la couche intérieure est un tracker à base de silicium. Le tracker est le plus grand capteur de silicium au monde. Il dispose de 205 m2 de capteurs au silicium (environ une surface de court de tennis) comprenant 76 millions de canaux. Le tracker permet de mesurer des traces de particules chargées dans un champ électromagnétique

Le deuxième niveau contient le calorimètre électromagnétique. Le calorimètre de hadrons, au niveau suivant, mesure l'énergie des hadrons individuels produits dans chaque cas

La prochaine couche CMS du LHC est un énorme aimant. Le grand aimant solénoïde mesure 13 mètres de long et 6 mètres de diamètre. Il se compose de bobines refroidies en niobium et en titane. Cet énorme aimant solénoïde fonctionne à pleine puissance pour maximiser la durée de vie des particules

Couche 5 - détecteurs de muons et culasse de retour. CMS est pour la recherche différents types physiciens qui pourraient être détectés dans les collisions énergétiques du LHC. Certaines de ces recherches visent à confirmer ou à améliorer les mesures des paramètres du modèle standard, tandis que de nombreuses autres recherchent une nouvelle physique.

Très peu d'informations sont disponibles sur l'expérience du 30 mars 2010, mais un fait est connu avec certitude. Le CERN a signalé qu'une explosion d'énergie sans précédent a été enregistrée lors de la troisième tentative de lancement, lorsque des faisceaux de protons ont parcouru un tunnel de 27 kilomètres puis sont entrés en collision à la vitesse de la lumière. Le niveau d'énergie record enregistré a été enregistré au maximum qu'il peut fournir dans sa configuration actuelle - environ 7 TeV. C'est cette quantité d'énergie qui était caractéristique des premières secondes du début du Big Bang, qui a donné naissance à l'existence de notre univers. Initialement, ce niveau d'énergie n'était pas attendu, mais le résultat a dépassé toutes les attentes.

Le diagramme montre comment ALICE enregistre une surtension record de 7 TeV :

Cette expérience sera répétée des centaines de fois tout au long de 2010. Pour vous faire comprendre à quel point ce processus est compliqué, vous pouvez faire une analogie avec l'accélération des particules dans un collisionneur. En termes de complexité, cela équivaut, par exemple, à tirer des aiguilles depuis l'île de Terre-Neuve avec une précision si parfaite que ces aiguilles entrent en collision quelque part dans l'Atlantique, faisant le tour du globe. L'objectif principal est la détection d'une particule élémentaire - le boson de Higgs, qui sous-tend le modèle standard de la construction de l'univers

Avec le succès de toutes ces expériences, le monde des particules les plus lourdes à 400 GeV (ce qu'on appelle la matière noire) peut enfin être découvert et exploré.

Il y a quelques années, je n'avais aucune idée de ce qu'étaient les collisionneurs de hadrons, le boson de Higgs, et pourquoi des milliers de scientifiques du monde entier travaillent sur un immense campus de physique à la frontière de la Suisse et de la France, enterrant des milliards de dollars dans le sol.
Puis, pour moi, comme pour beaucoup d'autres habitants de la planète, l'expression du Grand collisionneur de hadrons est devenue familière, la connaissance des particules élémentaires qui y entrent en collision à la vitesse de la lumière et de l'une des plus grandes découvertes de ces derniers temps - le boson de Higgs .

Et ainsi, à la mi-juin, j'ai eu l'occasion de voir de mes propres yeux de quoi ils parlent tant et de quoi circulent tant de rumeurs contradictoires.
Ce n'était pas seulement une courte excursion, mais une journée entière passée dans le plus grand laboratoire de physique nucléaire du monde - Cerne. Ici, nous avons réussi à parler avec les physiciens eux-mêmes et à voir beaucoup de choses intéressantes dans ce campus scientifique, descendre vers le saint des saints - le Grand collisionneur de hadrons (et après tout, quand il est lancé et que des tests y sont effectués , tout accès de l'extérieur à celui-ci est impossible), visiter l'usine de production d'aimants géants pour le collisionneur, dans le centre Atlas, où les scientifiques analysent les données obtenues dans le collisionneur, visitent secrètement le dernier collisionneur linéaire en construction et même , presque comme dans une quête, marche pratiquement le long du chemin épineux d'une particule élémentaire de la fin au début. Et voyez où tout commence...
Mais à propos de tout cela dans des messages séparés. Aujourd'hui, juste le Grand collisionneur de hadrons.
Si vous pouvez l'appeler simplement, mon cerveau refuse de comprendre COMMENT cela pourrait d'abord être inventé puis construit.

2. Il y a de nombreuses années, cette image est devenue mondialement célèbre. Beaucoup pensent qu'il s'agit du grand hadron sectionnel. En fait, il s'agit d'une coupe transversale de l'un des plus grands détecteurs - le CMS. Son diamètre est d'environ 15 mètres. Ce n'est pas le plus grand détecteur. Le diamètre de l'Atlas est d'environ 22 mètres.

3. Pour comprendre approximativement ce que c'est et quelle est la taille du collisionneur, regardons une carte satellite.
C'est une banlieue de Genève, non loin du lac Léman. C'est ici qu'est basé l'immense campus du CERN, dont je parlerai séparément un peu plus tard, et un tas de collisionneurs sont situés sous terre à différentes profondeurs. Oui oui. Il n'est pas seul. Il y en a une douzaine. Le Big Hadron couronne simplement cette structure, au sens figuré, complétant la chaîne de collisionneurs le long de laquelle les particules élémentaires sont accélérées. J'en parlerai également séparément, en accompagnant la particule de Large (LHC) jusqu'au tout premier Linac linéaire.
Le diamètre de l'anneau du LHC est de près de 27 kilomètres et il se trouve à une profondeur d'un peu plus de 100 mètres (le plus grand anneau de la photo).
Le LHC dispose de quatre détecteurs : Alice, Atlas, LHCb et CMS. Nous avons marché jusqu'au détecteur CMS.

4. En plus de ces quatre détecteurs, le reste de l'espace souterrain est un tunnel dans lequel se trouve un boyau ininterrompu de ces segments bleus. Ce sont des aimants. Des aimants géants, dans lesquels se crée un champ magnétique fou, dans lesquels des particules élémentaires se déplacent à la vitesse de la lumière.
Il y en a 1734 au total.

5. À l'intérieur de l'aimant se trouve une structure si complexe. Il y a beaucoup de tout ici, mais le plus important, ce sont deux tubes creux à l'intérieur, dans lesquels volent des faisceaux de protons.
En quatre endroits (dans les mêmes détecteurs), ces tubes se croisent et les faisceaux de protons entrent en collision. Aux endroits où ils entrent en collision, les protons sont dispersés en diverses particules, ce qui est enregistré par les détecteurs.
C'est-à-dire, en bref, de quel genre d'absurdité il s'agit et comment cela fonctionne.

6. Donc, 14 juin matin, CERN. Nous arrivons à une clôture discrète avec un portail et un petit bâtiment sur le territoire.
C'est l'entrée de l'un des quatre détecteurs du Large Hadron Collider - CMS.
Ici, je veux m'arrêter un peu pour parler de la façon dont nous avons réussi à arriver ici et grâce à qui.
Et tout le "faut" est Andrei, notre homme qui travaille au CERN, et grâce à qui notre visite n'était pas une courte excursion ennuyeuse, mais incroyablement intéressante et remplie d'une énorme quantité d'informations.
Andrey (il porte un T-shirt vert) n'est jamais contre les invités et est toujours heureux de contribuer à une visite dans cette Mecque de la physique nucléaire.
Savez-vous ce qui est intéressant ? C'est le contrôle d'accès au collisionneur et au CERN en général.
Oui, tout est sur carte magnétique, mais... un salarié avec son pass a accès à 95% du territoire et des objets.
Et seulement ceux où niveau élevé risque d'irradiation, un accès spécial est nécessaire - c'est à l'intérieur du collisionneur lui-même.
Et ainsi - les employés se déplacent sur le territoire sans aucun problème.
Juste une minute - des milliards de dollars ont été investis ici et beaucoup d'équipements les plus incroyables.
Et là, je me souviens d'objets abandonnés en Crimée, où tout a été découpé pendant longtemps, mais, néanmoins, tout est méga-secret, il n'est en aucun cas possible de tirer, et l'objet est stratégique.
C'est juste qu'ici les gens pensent correctement avec leur tête.

7. Voici à quoi ressemble le territoire de la CMS. Pas de frime pour toi décoration extérieure et super voitures sur le parking. Mais ils peuvent se le permettre. Il n'y a tout simplement pas besoin.

8. Le CERN, en tant que leader mondial centre scientifique dans le domaine de la physique, utilise plusieurs directions différentes en termes de relations publiques. L'un d'eux est le soi-disant "Arbre".
Dans son cadre, sont invités professeurs d'école en physique de différents pays et villes. Ils sont montrés et racontés ici. Ensuite, les enseignants retournent dans leurs écoles et racontent aux élèves ce qu'ils ont vu. Un certain nombre d'étudiants, inspirés par l'histoire, commencent à étudier la physique avec grand intérêt, puis vont dans les universités pour des spécialités physiques et à l'avenir, ils pourront même travailler ici.
Mais pendant que les enfants sont encore à l'école, ils ont également la possibilité de visiter le CERN et, bien sûr, de descendre au Grand collisionneur de hadrons.
Plusieurs fois par mois, des « journées portes ouvertes » spéciales sont organisées ici pour les enfants surdoués de différents pays, amoureux de la physique.
Ils sont sélectionnés par les enseignants mêmes qui ont constitué la base de cet arbre et soumettent des propositions au bureau du CERN en Suisse.
Il se trouve que le jour où nous sommes arrivés pour voir le Grand collisionneur de hadrons, l'un de ces groupes d'Ukraine est venu ici - des enfants, élèves de la Petite Académie des sciences, qui ont réussi un concours difficile. Avec eux, nous sommes descendus à une profondeur de 100 mètres, au cœur même du collisionneur.

9. Gloire avec nos badges.
Les éléments essentiels des physiciens qui travaillent ici sont un casque avec une lampe de poche et des bottes avec une plaque métallique sur l'orteil (pour sauver vos orteils lorsqu'une charge tombe)

10. Enfants surdoués, férus de physique. Dans quelques minutes, leur place deviendra réalité - ils descendront dans le Grand collisionneur de hadrons

11. Les travailleurs jouent aux dominos avant le prochain quart de travail sous terre

12. Centre de contrôle et de gestion CMS. Les données primaires des principaux capteurs qui caractérisent le fonctionnement du système sont collectées ici.
Pendant les travaux du collisionneur, une équipe de 8 personnes travaille ici 24 heures sur 24.

13. Il faut dire qu'en ce moment le Grand Hadronny est à l'arrêt pour deux ans pour mener à bien le programme de réparation et de modernisation du collisionneur.
Le fait est qu'il y a 4 ans, il y a eu un accident dessus, après quoi le collisionneur n'a pas fonctionné à pleine capacité (je parlerai de l'accident dans le prochain article).
Après la modernisation, qui s'achèvera en 2014, il devrait fonctionner à une capacité encore plus élevée.
Si le collisionneur fonctionnait maintenant, nous ne serions certainement pas en mesure de le visiter.

14. Sur un ascenseur technique spécial, nous descendons à une profondeur de plus de 100 mètres, où se trouve le collisionneur.
L'ascenseur est le seul moyen de secourir le personnel en cas d'urgence, car il n'y a pas d'escalier. C'est-à-dire qu'il s'agit de l'endroit le plus sûr du CMS.
Selon les instructions, en cas d'alarme, tout le personnel doit se rendre immédiatement à l'ascenseur.
Une surpression est créée ici pour qu'en cas de fumée, la fumée ne pénètre pas à l'intérieur et que les gens ne s'empoisonnent pas.

15. Boris craint qu'il n'y ait pas de fumée

16. En profondeur. Tout ici est imprégné de communications

17. Des kilomètres sans fin de fils et de câbles pour la transmission de données

18. Il y a beaucoup de tuyaux ici. La soi-disant cryogénie. Le fait est que l'hélium est utilisé pour le refroidissement à l'intérieur des aimants. Le refroidissement d'autres systèmes est également requis, ainsi que l'hydraulique.

19. Il y a un grand nombre de serveurs dans les salles de traitement des données situées dans le détecteur.
Ils sont regroupés dans ce que l'on appelle des déclencheurs de performances incroyables.
Par exemple, le premier déclencheur en 3 millisecondes à partir de 40 000 000 d'événements doit en sélectionner environ 400 et les transmettre au deuxième déclencheur - le niveau le plus élevé.

20. La folie de la fibre optique.
Les salles informatiques sont situées au-dessus du détecteur, car il y a un très petit champ magnétique qui n'interfère pas avec le fonctionnement de l'électronique.
Dans le détecteur lui-même, la collecte de données n'aurait pas été possible.

21. Déclencheur global. Il se compose de 200 ordinateurs

22. Comment est Apple ? Dell !!!

23. Les armoires des serveurs sont bien verrouillées

24. Un dessin amusant sur l'un des postes de travail de l'opérateur.

25. Fin 2012 au Large Hadron Collider, à la suite de l'expérience, le boson de Higgs a été découvert, et cet événement a été largement remarqué par les employés du CERN.
Les bouteilles de champagne après la célébration n'ont pas été jetées exprès, considérant que ce n'est que le début de grandes choses.

26. Sur le chemin du détecteur lui-même, il y a des panneaux avertissant du risque de rayonnement partout

26. Tous les employés de Collider ont des dosimètres personnels, qu'ils doivent apporter à l'appareil de lecture et fixer leur emplacement.
Le dosimètre accumule le niveau de rayonnement et, en cas d'approche de la dose limite, informe l'employé, ainsi que transfère en ligne les données à la salle de contrôle, avertissant qu'il y a une personne à proximité du collisionneur qui est en danger

27. Devant le détecteur se trouve un système d'accès de niveau supérieur.
Vous pouvez vous connecter en attachant une carte personnelle, un dosimètre et après avoir effectué un scan rétinien

28. C'est ce que je fais

29. Et le voici - un détecteur. La petite piqûre à l'intérieur est quelque chose comme un mandrin de forage, qui abrite ces énormes aimants qui semblent très petits maintenant. Il n'y a actuellement pas d'aimants car en cours de modernisation

30. En état de fonctionnement, le détecteur est connecté et ressemble à un tout

31. Le poids du détecteur est de 15 000 tonnes. Un champ magnétique incroyable est créé ici.

32. Comparez les dimensions du détecteur avec les personnes et les techniciens travaillant ci-dessous

33. Câble de couleur bleue- alimentation, rouge - données

34. Il est intéressant de noter qu'en fonctionnement, le Grand Hadronny consomme 180 mégawatts d'électricité par heure.

35. Travail actuel pour l'entretien des capteurs

36. De nombreux capteurs

37. Et l'alimentation à eux ... la fibre optique revient

38. L'apparence d'une personne incroyablement intelligente.

39. Une heure et demie sous terre, c'est comme cinq minutes... Après être remonté sur la terre mortelle, on se demande involontairement... COMMENT cela peut être fait.
ET POURQUOI le font-ils….

Dans ce numéro (et d'autres du même genre), l'apparition des mots "en fait" est curieuse - comme s'il y avait une essence cachée aux non-initiés, gardée par les "prêtres de la science" des habitants, un secret qui doit être être révélé. Cependant, lorsque l'on regarde de l'intérieur de la science, le mystère disparaît et il n'y a pas de place pour ces mots - la question « pourquoi avons-nous besoin d'un collisionneur de hadrons » ne diffère pas fondamentalement de la question « pourquoi avons-nous besoin d'une règle (ou d'un balance, ou une horloge, etc.)". Le fait que le collisionneur soit une chose grosse, chère et compliquée à tous égards ne change rien à la question.

L'analogie la plus proche qui nous permet de comprendre « pourquoi cela est nécessaire » est, à mon avis, une lentille. L'humanité connaît les propriétés des lentilles depuis des temps immémoriaux, mais ce n'est qu'au milieu du dernier millénaire qu'on s'est rendu compte que certaines combinaisons de lentilles pouvaient être utilisées comme instruments pour visualiser des objets très petits ou très éloignés - nous sommes, bien sûr, parler d'un microscope et d'un télescope. Il ne fait aucun doute que la question de savoir pourquoi tout cela est nécessaire a été posée à plusieurs reprises lors de l'apparition de ces nouvelles constructions pour les contemporains. Cependant, il a abandonné l'ordre du jour de lui-même, à mesure que les domaines d'application scientifique et appliquée des deux dispositifs se sont élargis. Notez que, de manière générale, ce sont des appareils différents - vous ne pourrez pas voir les étoiles avec un microscope inversé. Le Grand collisionneur de hadrons, en revanche, les unit paradoxalement en lui-même et peut à juste titre être considéré comme le point culminant de l'évolution des microscopes et des télescopes atteint par l'humanité au cours des siècles passés. Cette affirmation peut sembler étrange et, bien sûr, elle ne doit pas être prise au pied de la lettre - il n'y a pas de lentilles (au moins optiques) dans l'accélérateur. Mais en substance, c'est exactement le cas. Dans son hypostase "microscopique", le collisionneur permet d'étudier la structure et les propriétés d'objets au niveau de 10-19 mètres (je rappelle que la taille d'un atome d'hydrogène est d'environ 10-10 mètres). La situation est encore plus intéressante dans la partie "télescopique". Chaque télescope est une machine à temps réel, puisque l'image qui y est observée correspond à ce qu'était l'objet d'observation dans le passé, c'est-à-dire il y a ce temps-là, ce qui est nécessaire pour que le rayonnement électromagnétique atteigne l'observateur depuis cet objet. Ce temps peut aller jusqu'à un peu plus de huit minutes dans le cas de l'observation du Soleil depuis la Terre et jusqu'à des milliards d'années lors de l'observation des quasars lointains. À l'intérieur du Grand collisionneur de hadrons, des conditions qui existaient dans l'Univers sont créées une infime fraction de seconde après le Big Bang. Ainsi, nous avons l'opportunité de regarder dans le passé pendant près de 14 milliards d'années, jusqu'au tout début de notre monde. Les télescopes terrestres et orbitaux conventionnels (au moins ceux qui enregistrent un rayonnement électromagnétique), ne gagnent la "vue" qu'après l'ère de la recombinaison, lorsque l'Univers est devenu optiquement transparent - cela s'est produit, selon les concepts modernes, 380 000 ans après le Big Bang.

Ensuite, nous devons décider que faire de ces connaissances : à la fois sur la structure de la matière à petite échelle, et sur ses propriétés à la naissance de l'Univers, et c'est ce qui finira par rendre le mystère dont il a été question au départ, et déterminer pourquoi le collisionneur était nécessaire "en fait". Mais c'est une décision humaine, le collisionneur, avec l'aide duquel cette connaissance a été obtenue, restera juste un appareil - peut-être le système de "lentilles" le plus sophistiqué que le monde ait jamais vu.

L'histoire de la création de l'accélérateur, que nous connaissons aujourd'hui sous le nom de Large Hadron Collider, remonte à 2007. Initialement, la chronologie des accélérateurs a commencé avec le cyclotron. L'appareil était un petit appareil qui tenait facilement sur une table. Puis l'histoire des accélérateurs a commencé à se développer rapidement. Le synchrophasotron et le synchrotron sont apparus.

Dans l'histoire, peut-être, la période la plus divertissante a été la période de 1956 à 1957. A cette époque, la science soviétique, la physique en particulier, n'était pas à la traîne par rapport à ses frères étrangers. Grâce à l'expérience acquise au fil des ans, un physicien soviétique du nom de Vladimir Veksler a fait une percée scientifique. Il créa le synchrophasotron le plus puissant de l'époque. Sa puissance de fonctionnement était de 10 gigaélectronvolts (10 milliards d'électronvolts). Après cette découverte, des échantillons déjà sérieux d'accélérateurs ont été créés : le grand collisionneur électron-positon, l'accélérateur suisse, en Allemagne, aux USA. Ils avaient tous un objectif commun : l'étude des particules fondamentales des quarks.

Le Grand collisionneur de hadrons a été créé principalement grâce aux efforts d'un physicien italien. Il s'appelle Carlo Rubbia, lauréat prix Nobel... Au cours de son mandat, Rubbia a travaillé comme directeur à l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire. Il a été décidé de construire et de lancer le collisionneur de hadrons exactement sur le site du centre de recherche.

Où est le collisionneur de hadrons ?

Le collisionneur est situé à la frontière entre la Suisse et la France. Sa circonférence est de 27 kilomètres, c'est pourquoi on l'appelle grand. L'anneau accélérateur s'étend de 50 à 175 mètres de profondeur. Le collisionneur contient 1232 aimants. Ils sont supraconducteurs, ce qui signifie qu'ils peuvent être développés champ maximal pour l'overclocking, car la consommation d'énergie dans de tels aimants est pratiquement absente. Le poids total de chaque aimant est de 3,5 tonnes avec une longueur de 14,3 mètres.

Comme tout objet physique, le Large Hadron Collider émet de la chaleur. Par conséquent, il doit être constamment refroidi. Pour cela, la température est maintenue à 1,7 K avec 12 millions de litres d'azote liquide. De plus, il utilise (700 mille litres) pour le refroidissement, et surtout, utilise une pression dix fois inférieure à la pression atmosphérique normale.

La température de 1,7 K sur l'échelle Celsius est de -271 degrés. Cette température est presque proche de ce qu'on appelle la limite minimale possible qu'un corps physique peut avoir.

L'intérieur du tunnel n'est pas moins intéressant. Il existe des câbles niobium-titane dotés de capacités supraconductrices. Leur longueur est de 7600 kilomètres. Le poids total des câbles est de 1200 tonnes. L'intérieur du câble est un entrelacement de 6 300 fils avec une distance totale de 1,5 milliard de kilomètres. Cette longueur est égale à 10 unités astronomiques. Par exemple, équivaut à 10 de ces unités.

Si l'on parle de sa situation géographique, alors on peut dire que les anneaux du collisionneur se situent entre les villes de Saint-Genis et Forney-Voltaire, situées du côté français, et Meirin et Vessurat du côté suisse. Un petit anneau appelé PS court le long de la bordure du diamètre.

Le sens de l'existence

Afin de répondre à la question "à quoi sert le collisionneur de hadrons", vous devez vous tourner vers des scientifiques. De nombreux scientifiques disent qu'il s'agit de la plus grande invention de toute la période d'existence de la science et du fait que sans elle, la science que nous connaissons aujourd'hui n'a tout simplement aucun sens. L'existence et le lancement du Grand collisionneur de hadrons sont intéressants en ce sens que lorsque des particules entrent en collision dans le collisionneur de hadrons, une explosion se produit. Toutes les plus petites particules sont dispersées dans des directions différentes. De nouvelles particules se forment qui peuvent expliquer l'existence et la signification de beaucoup de choses.

La première chose que les scientifiques ont essayé de trouver dans ces particules écrasées est une particule élémentaire théoriquement prédite par le physicien Peter Higgs, appelée Cette particule étonnante est un vecteur d'information, comme on le croit. On l'appelle aussi « une particule de Dieu ». Sa découverte rapprocherait les scientifiques de la compréhension de l'univers. A noter qu'en 2012, le 4 juillet, le collisionneur de hadrons (son lancement a été partiellement réussi) a permis de détecter une particule similaire. Aujourd'hui, les scientifiques tentent de l'étudier plus en détail.

Combien de temps ...

Bien sûr, la question se pose immédiatement de savoir pourquoi les scientifiques étudient ces particules depuis si longtemps. S'il y a un appareil, vous pouvez le démarrer et à chaque fois prendre de plus en plus de nouvelles données. Le fait est que le travail du collisionneur de hadrons est un plaisir coûteux. Un lancement coûte cher. Par exemple, dépense annuelle l'énergie est égale à 800 millions de kWh. Cette quantité d'énergie est consommée par une ville dans laquelle vivent environ 100 000 personnes, selon les normes moyennes. Et c'est sans compter les frais de service. Une autre raison est que l'explosion du collisionneur de hadrons, qui se produit lorsque des protons entrent en collision, est associée à l'obtention d'une grande quantité de données : les ordinateurs lisent tellement d'informations qu'il faut beaucoup de temps pour les traiter. Même si la puissance des ordinateurs qui reçoivent des informations est grande, même selon les normes d'aujourd'hui.

La raison suivante n'est pas moins connue : les scientifiques travaillant avec le collisionneur dans cette direction sont sûrs que le spectre visible de l'univers entier n'est que de 4 %. Les autres sont supposés être de la matière noire et de l'énergie noire. Essayer expérimentalement de prouver que cette théorie est correcte.

collisionneur de hadrons : pour ou contre

La théorie avancée de la matière noire a jeté le doute sur la sécurité de l'existence du collisionneur de hadrons. La question s'est posée : « collisionneur de hadrons : pour ou contre ? Il a inquiété de nombreux scientifiques. Tous les grands esprits du monde ont été divisés en deux catégories. Les « opposants » ont avancé une théorie intéressante selon laquelle si une telle matière existe, alors elle doit avoir une particule en face d'elle. Et lorsque des particules entrent en collision dans l'accélérateur, une partie sombre apparaît. Il y avait un risque que la partie sombre et la partie que nous voyons se heurtent. Ensuite, cela pourrait entraîner la mort de l'univers entier. Cependant, après le premier lancement du collisionneur de hadrons, cette théorie a été partiellement brisée.

Vient ensuite en importance l'explosion de l'univers, ou plutôt la naissance. On pense que lors d'une collision, on peut observer comment l'univers s'est comporté dans les premières secondes de son existence. Comment elle s'est occupée de l'origine du Big Bang. On pense que le processus de collision des particules est très similaire à celui qui était au tout début de l'origine de l'univers.

Une autre idée non moins fantastique que les scientifiques testent sont les modèles exotiques. Cela semble incroyable, mais il existe une théorie qui suggère qu'il existe d'autres dimensions et univers avec des gens comme nous. Et curieusement, l'accélérateur peut aider ici aussi.

En termes simples, le but de l'existence d'un accélérateur est de comprendre ce qu'est l'univers, comment il a été créé, de prouver ou de réfuter toutes les théories existantes sur les particules et les phénomènes connexes. Bien sûr, cela prendra des années, mais à chaque lancement, de nouvelles découvertes apparaissent qui bouleversent le monde de la science.

Faits sur l'accélérateur

Tout le monde sait qu'un accélérateur accélère les particules à 99% de la vitesse de la lumière, mais peu de gens savent que le pourcentage est égal à 99,9999991 % de la vitesse de la lumière. Cette silhouette étonnante a du sens grâce à la conception parfaite et aux puissants aimants d'accélération. Certains faits moins connus doivent également être notés.

Les quelque 100 millions de flux de données provenant de chacun des deux détecteurs principaux peuvent remplir plus de 100 000 CD en quelques secondes. En un mois seulement, le nombre de disques aurait atteint une telle hauteur que s'ils étaient empilés, il suffirait d'atteindre la Lune. Par conséquent, il a été décidé de collecter non pas toutes les données provenant des détecteurs, mais uniquement celles qui sont autorisées à être utilisées par le système de collecte de données, qui agit en fait comme un filtre pour les données reçues. Il a été décidé de n'enregistrer que 100 événements survenus au moment de l'explosion. Ces événements seront enregistrés dans les archives du centre de calcul du système Large Hadron Collider, situé dans le Laboratoire européen de physique des particules élémentaires, qui est également l'emplacement de l'accélérateur. Ce ne sont pas les événements qui ont été enregistrés qui seront enregistrés, mais ceux qui intéressent le plus la communauté scientifique.

Post-traitement

Une fois écrites, des centaines de kilo-octets de données seront traitées. Pour cela, plus de deux mille ordinateurs sont utilisés, situés au CERN. La tâche de ces ordinateurs est de traiter les données primaires et de former une base de données à partir de celles-ci, ce qui sera pratique pour une analyse plus approfondie. De plus, le flux de données généré sera dirigé vers le réseau informatique GRID. Ce réseau Internet réunit des milliers d'ordinateurs situés dans différentes institutions à travers le monde, relie plus d'une centaine de grands centres situés sur trois continents. Tous ces centres sont connectés au CERN en utilisant la fibre optique - pour des taux de transfert de données maximum.

En parlant de faits, il faut aussi mentionner les caractéristiques physiques de la structure. Le tunnel de l'accélérateur est à 1,4 % d'écart par rapport au plan horizontal. Ceci est fait principalement afin de placer la majeure partie du tunnel de l'accélérateur dans une roche monolithique. Ainsi, la profondeur de placement sur les côtés opposés est différente. Si l'on compte du côté du lac, qui est situé près de Genève, la profondeur sera de 50 mètres. La partie opposée a une profondeur de 175 mètres.

La chose intéressante est que phases lunaires affecter l'accélérateur. Il semblerait qu'un objet aussi éloigné puisse agir à une telle distance. Cependant, il a été observé que pendant la pleine lune, lorsque la marée se produit, le sol dans la région de Genève s'élève jusqu'à 25 centimètres. Cela affecte la longueur du collisionneur. La longueur augmente ainsi de 1 millimètre, et l'énergie du faisceau change également de 0,02 %. L'énergie du faisceau devant être contrôlée jusqu'à 0,002 %, les chercheurs doivent tenir compte de ce phénomène.

Il est également intéressant de noter que le tunnel du collisionneur a la forme d'un octogone et non d'un cercle, comme beaucoup l'imaginent. Les coins sont formés en raison de sections courtes. Ils abritent les détecteurs installés, ainsi que le système qui contrôle le faisceau de particules accélératrices.

Structure

Le collisionneur de hadrons, avec ses nombreux détails impliqués et l'enthousiasme des scientifiques, est un appareil étonnant. L'ensemble de l'accélérateur se compose de deux anneaux. Le petit anneau s'appelle le synchrotron à protons ou, pour utiliser l'abréviation, PS. Le grand anneau est le Proton Supersynchrotron, ou SPS. Ensemble, les deux anneaux permettent aux pièces d'accélérer à 99,9 % la vitesse de la lumière. Dans ce cas, le collisionneur augmente également l'énergie des protons, augmentant leur énergie totale de 16 fois. Il permet également aux particules d'entrer en collision les unes avec les autres environ 30 millions de fois/s. dans les 10 heures. Les 4 détecteurs principaux produisent au moins 100 téraoctets de données numériques par seconde. L'acquisition de données est due à des facteurs distincts. Par exemple, ils peuvent détecter des particules élémentaires qui ont un charge électrique et ont également un demi-tour. Ces particules étant instables, leur détection directe est impossible ; il est possible de détecter uniquement leur énergie, qui s'envolera selon un certain angle par rapport à l'axe du faisceau. Cette étape est appelée le premier niveau d'exécution. Cette étape est supervisée par plus de 100 cartes de traitement de données dédiées qui ont une logique de mise en œuvre intégrée. Cette partie du travail est caractérisée par le fait que pendant la période d'acquisition des données, plus de 100 000 blocs contenant des données sont sélectionnés par seconde. Ces données seront ensuite utilisées pour l'analyse, qui s'effectue à l'aide d'un mécanisme de niveau supérieur.

Les systèmes du niveau suivant, au contraire, reçoivent des informations de tous les flux de détecteurs. Le logiciel du détecteur fonctionne sur le réseau. Là, il utilisera un grand nombre d'ordinateurs pour traiter les blocs de données suivants, le temps moyen entre les blocs est de 10 microsecondes. Les programmes devront créer des marqueurs de particules qui correspondent aux points d'origine. Le résultat sera un ensemble de données généré composé d'impulsions, d'énergie, de trajectoire et d'autres qui se sont produites au cours d'un événement.

Pièces d'accélérateur

L'ensemble de l'accélérateur peut être divisé en 5 parties principales :

1) Accélérateur du collisionneur électron-positon. Le détail est d'environ 7 000 aimants supraconducteurs. À l'aide d'eux, le faisceau est dirigé le long du tunnel annulaire. Et ils concentrent également le bouquet en un seul flux, dont la largeur diminuera jusqu'à la largeur d'un cheveu.

2) Solénoïde compact à muons. Il s'agit d'un détecteur conçu pour usage général... Un tel détecteur est utilisé pour rechercher de nouveaux phénomènes et, par exemple, pour rechercher des particules de Higgs.

3) Détecteur LHCb. L'intérêt de ce dispositif réside dans la recherche des quarks et de leurs particules opposées, les antiquarks.

4) Installation toroïdale ATLAS. Ce détecteur est conçu pour fixer les muons.

5) Alice. Ce détecteur capture les collisions d'ions plomb et les collisions proton-proton.

Problèmes lors du lancement du collisionneur de hadrons

Malgré le fait que la présence haute technologieélimine la possibilité d'erreurs, en pratique tout est différent. Il y a eu des retards et des plantages lors du montage de l'accélérateur. Je dois dire que cette situation n'était pas inattendue. L'appareil contient tellement de nuances et exige une telle précision que les scientifiques s'attendaient à des résultats similaires. Par exemple, l'un des problèmes rencontrés par les scientifiques lors du lancement était la défaillance de l'aimant, qui focalisait les faisceaux de protons juste avant leur collision. Ce grave accident a été causé par la destruction d'une partie de la monture due à la perte de supraconductivité par l'aimant.

Ce problème a commencé en 2007. À cause de cela, le lancement du collisionneur a été reporté à plusieurs reprises et ce n'est qu'en juin que le lancement a eu lieu, après presque un an, le collisionneur a été lancé.

Le dernier lancement du collisionneur a été un succès, avec de nombreux téraoctets de données collectées.

Le collisionneur de hadrons, qui a été lancé le 5 avril 2015, fonctionne avec succès. Dans un mois, les faisceaux seront entraînés autour de l'anneau, augmentant progressivement la puissance. Il n'y a pas de cible de recherche en tant que telle. L'énergie de collision des faisceaux sera augmentée. La valeur sera portée de 7 TeV à 13 TeV. Cette augmentation nous permettra de voir de nouvelles possibilités dans les collisions de particules.

En 2013 et 2014. passé des inspections techniques sérieuses des tunnels, des accélérateurs, des détecteurs et d'autres équipements. En conséquence, il y avait 18 aimants bipolaires avec fonction supraconductrice. Il convient de noter que le nombre total d'entre eux est de 1232 pièces. Cependant, les aimants restants ne sont pas passés inaperçus. Dans le reste, ils ont remplacé les systèmes de protection du refroidissement, en ont installé des améliorés. Le système de refroidissement des aimants a également été amélioré. Cela leur permet de rester à basse température avec une puissance maximale.

Si tout se passe bien, le prochain lancement de l'accélérateur n'aura lieu que dans trois ans. Après cette période, il est prévu des travaux d'amélioration, d'inspection technique du collisionneur.

Il convient de noter que les réparations coûtent un sou, hors coût. Le collisionneur de hadrons, à partir de 2010, a un prix de 7,5 milliards d'euros. Ce chiffre place l'ensemble du projet en tête de liste des projets les plus coûteux de l'histoire des sciences.

L'accélérateur de particules le plus puissant au monde sur des faisceaux en collision

Le plus puissant accélérateur au monde de particules chargées sur faisceaux en collision, construit par le Centre européen de recherche nucléaire (CERN) dans un tunnel souterrain de 27 kilomètres de long à une profondeur de 50-175 mètres à la frontière de la Suisse et de la France. Le LHC a été lancé à l'automne 2008, mais en raison de l'accident, les expériences n'ont commencé qu'en novembre 2009 et il a atteint sa capacité nominale en mars 2010. Le lancement du collisionneur a attiré l'attention non seulement des physiciens, mais aussi des gens ordinaires, car les médias craignaient que les expériences sur le collisionneur puissent conduire à la fin du monde. En juillet 2012, il a été annoncé que le LHC avait détecté une particule qui était très probablement le boson de Higgs - son existence a confirmé l'exactitude du modèle standard de la structure de la matière.

Fond

Pour la première fois, les accélérateurs de particules ont commencé à être utilisés en science à la fin des années 1920 pour étudier les propriétés de la matière. Le premier accélérateur en anneau, le cyclotron, a été créé en 1931 par le physicien américain Ernest Lawrence. En 1932, l'Anglais John Cockcroft et l'Irlandais Ernest Walton, à l'aide d'un multiplicateur de tension et du premier accélérateur de protons au monde, parviennent pour la première fois à diviser artificiellement le noyau atomique : l'hélium est obtenu en bombardant du lithium avec des protons. Les accélérateurs de particules fonctionnent en utilisant des champs électriques qui sont utilisés pour accélérer (dans de nombreux cas à des vitesses proches de la vitesse de la lumière) et maintenir les particules chargées (telles que les électrons, les protons ou les ions plus lourds) sur un chemin donné. L'exemple domestique le plus simple d'accélérateurs est celui des téléviseurs à tube à faisceau électronique.

Les accélérateurs sont utilisés pour une variété d'expériences, y compris la production d'éléments superlourds. Pour l'étude des particules élémentaires, on utilise également des collisionneurs (de collide - "collision") - des accélérateurs de particules chargées sur des faisceaux en collision, conçus pour étudier les produits de leurs collisions. Les scientifiques donnent aux faisceaux des énergies cinétiques élevées. Les collisions peuvent former de nouvelles particules jusqu'alors inconnues. Des détecteurs spéciaux sont conçus pour détecter leur apparition. Au début des années 1990, les collisionneurs les plus puissants opéraient aux États-Unis et en Suisse. En 1987, le collisionneur Tevatron avec une énergie de faisceau maximale de 980 GeV a été lancé aux États-Unis près de Chicago. Il s'agit d'un anneau souterrain de 6,3 kilomètres de long. En 1989, le Grand collisionneur électron-positon (LEP) a été mis en service en Suisse sous les auspices du Centre européen pour la recherche nucléaire (CERN). Pour lui, à une profondeur de 50-175 mètres dans la vallée du lac Léman, un tunnel en anneau de 26,7 kilomètres de long a été construit, en 2000 il était possible d'atteindre une énergie de faisceau de 209 GeV,,,.

En URSS, dans les années 1980, un projet a été créé pour l'Accelerator-Storage Complex (UNK) - un collisionneur supraconducteur proton-proton à l'Institut de physique hautes énergies(IHEP) à Protvino. Il aurait dépassé le LEP et le Tevatron dans la plupart des paramètres et aurait dû permettre d'accélérer des faisceaux de particules élémentaires d'une énergie de 3 téraélectronvolts (TeV). Son anneau principal, long de 21 kilomètres, a été construit sous terre en 1994, mais faute de fonds, le projet a été gelé en 1998, le tunnel construit à Protvino a été mis en veilleuse (seuls les éléments du complexe d'accélération ont été achevés), et le chef ingénieur du projet, Gennady Durov, est parti travailler aux USA,,,,,,,,. Selon certains scientifiques russes, si l'UNK avait été achevé et mis en service, il n'aurait pas été nécessaire de créer des collisionneurs plus puissants, il a été suggéré que pour obtenir de nouvelles données sur les fondements physiques de l'ordre mondial, il suffisait de dépasser le seuil d'énergie de 1 TeV sur les accélérateurs,. Viktor Savrin, directeur adjoint de l'Institut de recherche de physique nucléaire de l'Université d'État de Moscou et coordinateur de la participation des instituts russes au projet Large Hadron Collider, rappelant l'UNK, a déclaré : « Eh bien, trois téraélectronvolts ou sept. Et puis trois teraélectronvolts pourraient être ramené à cinq plus tard. Cependant, les États-Unis ont également abandonné la construction de leur propre supercollisionneur supraconducteur (SSC) en 1993, et pour des raisons financières.

Au lieu de construire leurs propres collisionneurs, des physiciens de différents pays ont décidé de s'unir dans le cadre d'un projet international, dont l'idée est née dans les années 1980. Après la fin des expériences au LEP suisse, son équipement a été démantelé et à sa place a commencé la construction du Grand collisionneur de hadrons (LHC) - le plus puissant accélérateur en anneau au monde de particules chargées sur des faisceaux en collision, sur lesquels des faisceaux de protons avec des énergies entreront en collision des collisions jusqu'à 14 TeV et des ions plomb avec des énergies de collision jusqu'à 1150 TeV,,,,,.

Objectifs de l'expérience

L'objectif principal de la construction du LHC était de clarifier ou de réfuter le modèle standard - une construction théorique en physique qui décrit les particules élémentaires et trois des quatre interactions fondamentales : forte, faible et électromagnétique, à l'exception de la gravitation. La formation du modèle standard a été achevée dans les années 1960 et 1970, et toutes les découvertes faites depuis lors, selon les scientifiques, ont été décrites par des extensions naturelles de cette théorie. Dans le même temps, le modèle standard expliquait comment les particules élémentaires interagissent, mais ne répondait pas à la question de savoir pourquoi exactement de cette façon et pas autrement.

Les scientifiques ont noté que si le LHC ne parvenait pas à découvrir le boson de Higgs (dans la presse, il était parfois appelé la « particule de Dieu », ,. Dans le même temps, si le Modèle Standard était confirmé, certains domaines de la physique nécessitaient une vérification expérimentale plus poussée : en particulier, il fallait prouver l'existence des « gravitons » - particules hypothétiques responsables de la gravité.

Caractéristiques techniques

Le LHC est situé dans le tunnel construit pour le LEP. La majeure partie se trouve sous le territoire français. Le tunnel contient deux tuyaux, qui fonctionnent en parallèle sur presque toute leur longueur et se coupent aux emplacements des détecteurs, dans lesquels des collisions de hadrons - des particules constituées de quarks auront lieu (pour les collisions, des ions plomb et des protons seront utilisés). Les protons commencent à accélérer non pas dans le LHC lui-même, mais dans des accélérateurs auxiliaires. Les faisceaux de protons « démarrent » dans l'accélérateur linéaire LINAC2, puis dans l'accélérateur PS, après quoi ils tombent dans l'anneau du super synchrotron à protons (SPS) de 6,9 km de long et seulement ensuite dans l'un des tubes du LHC, où pour un autre 20 minutes, une énergie allant jusqu'à 7 TeV sera transmise. Des expériences avec des ions plomb commenceront à l'accélérateur linéaire LINAC3. Les faisceaux sont maintenus en place par 1 600 aimants supraconducteurs, dont beaucoup pèsent jusqu'à 27 tonnes. Ces aimants sont refroidis avec de l'hélium liquide à une température ultra-basse : 1,9 degrés au-dessus du zéro absolu, plus froid espace ouvert , , , , , , , .

À une vitesse de 99,9999991% de la vitesse de la lumière, faisant plus de 11 000 cercles autour de l'anneau du collisionneur par seconde, les protons entreront en collision dans l'un des quatre détecteurs - les systèmes LHC les plus complexes,,,,,. Le détecteur ATLAS est conçu pour rechercher de nouvelles particules inconnues, ce qui peut suggérer aux scientifiques la voie à suivre pour rechercher une « nouvelle physique », différente du modèle standard. Le détecteur CMS est conçu pour obtenir le boson de Higgs et rechercher matière noire... Le détecteur ALICE est destiné à la recherche de la matière après le Big Bang et à la recherche de plasma quark-gluon, et le détecteur LHCb étudiera la raison de la prédominance de la matière sur l'antimatière et étudiera la physique des quarks b. À l'avenir, il est prévu de mettre en service trois autres détecteurs : TOTEM, LHCf et MoEDAL.

Pour traiter les résultats des expériences au LHC, un réseau informatique distribué dédié GRID sera utilisé, capable de transmettre jusqu'à 10 gigabits d'informations par seconde à 11 centres de calcul dans le monde. Chaque année, plus de 15 pétaoctets (15 000 téraoctets) d'informations seront lus à partir des détecteurs : le flux total de données de quatre expériences peut atteindre 700 mégaoctets par seconde,,,,. En septembre 2008, des pirates ont réussi à s'introduire dans la page Web du CERN et, selon eux, à accéder au contrôle du collisionneur. Cependant, des employés du CERN ont expliqué que le système de contrôle du LHC est isolé d'Internet. En octobre 2009, Adlen Ishor, qui était l'un des scientifiques travaillant sur l'expérience LHCb au LHC, a été arrêté pour suspicion de collaboration avec des terroristes. Cependant, selon la direction du CERN, Ishor n'avait pas accès aux locaux souterrains du collisionneur et n'a rien fait qui puisse intéresser les terroristes. En mai 2012, Ishor a été condamné à cinq ans de prison.

Coût et historique de la construction

En 1995, le coût de création du LHC a été estimé à 2,6 milliards de francs suisses, hors frais de réalisation des expériences. Il était prévu que les expériences commenceraient dans 10 ans - en 2005. En 2001, le budget du CERN a été réduit et 480 millions de francs ont été ajoutés au coût de construction (le coût total du projet était alors d'environ 3 milliards de francs), ce qui a conduit au fait que le lancement du collisionneur a été reporté à 2007. En 2005, un ingénieur est tué lors de la construction du LHC : la cause du drame est la chute d'une charge d'une grue.

Le lancement du LHC a été reporté non seulement en raison de problèmes de financement. En 2007, il est devenu évident que les pièces pour aimants supraconducteurs fournies par le Laboratoire Fermi ne répondaient pas aux exigences de conception, ce qui a entraîné le report d'un an du lancement du collisionneur.

Le 10 septembre 2008, le premier faisceau de protons a été lancé au LHC. Il était prévu que dans quelques mois les premières collisions aient lieu au collisionneur, mais le 19 septembre, en raison d'une connexion défectueuse de deux aimants supraconducteurs au LHC, un accident se produit : les aimants sont désactivés, plus de 6 tonnes de de l'hélium liquide s'est déversé dans le tunnel, le vide a été rompu dans les tubes de l'accélérateur... Le collisionneur a dû être fermé pour réparation. Malgré l'accident, le 21 septembre 2008, une cérémonie solennelle de mise en service du LHC a eu lieu. Initialement, les expérimentations devaient reprendre en décembre 2008, mais ensuite la date du redémarrage a été repoussée à septembre, puis à mi-novembre 2009, alors que les premières collisions n'étaient prévues qu'en 2010,,,. Le premier après l'accident, les lancements d'essais de faisceaux d'ions plomb et de protons le long d'une partie de l'anneau du LHC ont été effectués le 23 octobre 2009. Le 23 novembre, les premières collisions de faisceaux ont été effectuées dans le détecteur ATLAS, et le 31 mars 2010, le collisionneur était opérationnel à pleine puissance : ce jour-là, une collision de faisceaux de protons à une énergie record de 7 TeV a été enregistrée. En avril 2012, une énergie encore plus élevée de collisions de protons a été enregistrée - 8 TeV.

En 2009, le LHC était évalué entre 3,2 et 6,4 milliards d'euros, ce qui en fait l'expérience scientifique la plus chère de l'histoire de l'humanité.

La coopération internationale

Il a été noté qu'un projet de l'échelle du LHC n'est pas à la portée d'un seul pays. Il a été créé grâce aux efforts non seulement de 20 États membres du CERN : plus de 10 000 scientifiques de plus d'une centaine de pays ont participé à son développement. le globe,,. Depuis 2009, le projet LHC est dirigé par le PDG du CERN, Rolf-Dieter Heuer. La Russie participe également à la création du LHC en tant que membre observateur du CERN : en 2008, environ 700 scientifiques russes travaillaient au Large Hadron Collider, dont des employés de l'IHEP.

Pendant ce temps, des scientifiques de l'un des pays européens ont failli perdre l'occasion de participer à des expériences au LHC. En mai 2009, le ministre autrichien des Sciences Johannes Hahn a annoncé le retrait du pays du CERN en 2010, expliquant que l'adhésion au CERN et la participation au programme LHC sont trop coûteuses et n'apportent pas d'avantages tangibles à la science et aux universités autrichiennes. Il s'agissait d'économies annuelles possibles d'environ 20 millions d'euros, représentant 2,2 % du budget du CERN et environ 70 % des fonds alloués au gouvernement autrichien pour la participation à des organismes de recherche internationaux. L'Autriche a promis de prendre la décision finale de retrait à l'automne 2009. Cependant, plus tard, le chancelier autrichien Werner Faymann a déclaré que son pays n'allait pas quitter le projet et le CERN.

Rumeurs de danger

Des rumeurs ont circulé dans la presse selon lesquelles le LHC représentait un danger pour l'humanité, puisque son lancement pourrait conduire à la fin du monde. La raison en était les déclarations des scientifiques selon lesquelles des collisions dans le collisionneur des trous noirs microscopiques peuvent se former : il y a eu immédiatement des opinions selon lesquelles ils pourraient « aspirer » la Terre entière, et donc le LHC est une véritable « boîte de Pandore », ,,. Il y avait aussi des opinions selon lesquelles la découverte du boson de Higgs conduirait à une augmentation incontrôlée de la masse dans l'Univers, et des expériences de recherche de "matière noire" pourraient conduire à l'apparition de "strapelets" (strangelets, traduction du terme en Le russe appartient à l'astronome Sergei Popov) - "matière étrange", qui au contact de la matière ordinaire peut la transformer en "sangle". La comparaison a été faite avec le roman de Kurt Vonnegut "Cat's Cradle", où le matériau fictif "ice-neuf" a détruit la vie sur la planète. Certaines publications, se référant aux opinions de scientifiques individuels, ont également déclaré que les expériences au LHC peuvent conduire à l'apparition de "trous de ver" dans le temps, à travers lesquels des particules ou même des êtres vivants peuvent être transférés dans notre monde depuis le futur. Cependant, il s'est avéré que les propos des scientifiques étaient déformés et mal interprétés par les journalistes : au départ, il s'agissait « de machines à remonter le temps microscopiques, à l'aide desquelles seules des particules élémentaires individuelles peuvent voyager dans le passé ».

Les scientifiques ont déclaré à plusieurs reprises que la probabilité de tels événements est négligeable. Un groupe spécial d'évaluation de la sécurité du LHC a même été constitué, qui a analysé et rédigé un rapport sur la probabilité de catastrophes pouvant résulter des expériences au LHC. Selon les scientifiques, les collisions de protons au LHC ne seront pas plus dangereuses que les collisions de rayons cosmiques avec les combinaisons spatiales des astronautes : elles ont parfois encore plus d'énergie que ce qui peut être réalisé au LHC. Quant aux hypothétiques trous noirs, ils vont "se dissoudre" sans même atteindre les parois du collisionneur,,,,,.

Cependant, les rumeurs sur de possibles catastrophes tenaient toujours le public en haleine. Les fondateurs du collisionneur ont même été poursuivis : les procès les plus célèbres appartenaient à l'avocat et médecin américain Walter Wagner et au professeur de chimie allemand Otto Rossler. Ils ont accusé le CERN de mettre en danger l'humanité avec leur expérience et de violer le « droit à la vie » garanti par la Convention des droits de l'homme, mais les réclamations ont été rejetées,,,,. La presse a rapporté qu'en raison de rumeurs sur la fin imminente du monde après le lancement du LHC en Inde, une jeune fille de 16 ans s'est suicidée.

Dans la blogosphère russe, le mème "serait plutôt un collisionneur" est apparu, que l'on peut traduire par "ce serait plus tôt la fin du monde, il est impossible de regarder cette honte plus longtemps". Populaire était la blague "Les physiciens ont une tradition - une fois tous les 14 milliards d'années pour assembler et lancer un collisionneur."

Résultats scientifiques

Les premières données des expériences au LHC ont été publiées en décembre 2009. Le 13 décembre 2011, des spécialistes du CERN ont annoncé qu'à la suite d'études menées au LHC, ils étaient parvenus à réduire les limites de la masse probable du boson de Higgs à 115,5-127 GeV et à détecter des signes de l'existence de la particule souhaitée avec un masse d'environ 126 GeV. Le même mois, il a été annoncé pour la première fois qu'une nouvelle particule non-Higgs, appelée b (3P), avait été découverte au cours d'expériences au LHC.

Le 4 juillet 2012, la direction du CERN a officiellement annoncé la découverte avec une probabilité de 99,99995% d'une nouvelle particule dans la région de masse d'environ 126 GeV, qui, selon les scientifiques, était très probablement le boson de Higgs. Joe Incandela, à la tête de l'une des deux collaborations scientifiques travaillant au LHC, a qualifié ce résultat de "l'une des plus grandes observations dans ce domaine scientifique au cours des 30 à 40 dernières années", et Peter Higgs lui-même a déclaré la découverte d'une particule " la fin d'une ère en physique ",,.

Projets d'avenir

En 2013, le CERN prévoit de moderniser le LHC en installant des détecteurs plus puissants et en augmentant la puissance totale du collisionneur. Le projet de modernisation s'appelle le Super Large Hadron Collider (SLHC). La construction du collisionneur linéaire international (ILC) est également prévue. Son tube fera plusieurs dizaines de kilomètres de long, et il devrait être moins cher que le LHC du fait que sa conception ne nécessite pas l'utilisation d'aimants supraconducteurs coûteux. L'ILC peut être construit à Dubna,,.

De plus, des spécialistes du CERN et des scientifiques des États-Unis et du Japon ont proposé, après la fin des travaux du LHC, de commencer à travailler sur un nouveau Very Large Hadron Collider (VLHC).

Matériaux utilisés

Chris Wickham, Robert Evans... "C'est" un boson : "La quête de Higgs porte une nouvelle particule. - Reuters, 05.07.2012

Lucy Christie, Marie Noëlle Blessig... Physique : découverte de la « particule de Dieu » ? - Agence France Presse, 04.07.2012

Dennis au revoir... Les physiciens trouvent une particule insaisissable considérée comme la clé de l'univers. - Le New York Times, 04.07.2012

Adlene Hicheur condamne a cinq ans de prison, dont un avec sursis. - L "Express, 04.05.2012

Le collisionneur de particules intensifie sa quête pour explorer l'univers. - Agence France Presse, 06.04.2012

Jonathan Amos... Le LHC annonce la découverte de sa première nouvelle particule. - nouvelles de la BBC, 22.12.2011

Léonid Popov... La première nouvelle particule est capturée au LHC. - membrane, 22.12.2011

Stephen Shankland... Des physiciens du CERN découvrent un indice du boson de Higgs. - CNET, 13.12.2011

Paul Rincón... LHC : le boson de Higgs "a peut-être été aperçu". - nouvelles de la BBC, 13.12.2011

Oui, nous l'avons fait! - Bulletin du CERN, 31.03.2010

Richard Webb... Les physiciens se précipitent pour publier les premiers résultats du LHC. - Nouveau scientifique, 21.12.2009

Communiqué de presse... Deux faisceaux en circulation provoquent les premières collisions dans le LHC. - CERN (cern.ch), 23.11.2009

Les particules sont de retour dans le LHC ! - CERN (cern.ch), 26.10.2009

Premiers ions plomb dans le LHC. - Essais d'injection LHC (lhc-injection-test.web.cern.ch), 26.10.2009

Charles Bremner, Adam Sage... Adlene Hicheur, physicienne de Hadron Collider, accusée de terrorisme. - Les temps, 13.10.2009

Dennis au revoir... French Investigate Scientist in Formal Terrorism Inquiry. - Le New York Times, 13.10.2009

Que reste-t-il du super collisionneur supraconducteur ? - La physique aujourd'hui, 06.10.2009

Le LHC fonctionnera à 3,5 TeV au début de la période 2009-2010 et sera augmenté plus tard. - CERN (cern.ch), 06.08.2009

Comité des expériences LHC. - CERN (cern.ch), 30.06.2009