Avrupa'da harcanan deneylerin haberi, tartışılan konuların listesinin ilk pozisyonlarına tırmanarak, halka açık bir zihin var. Hadron Çarpıştırıcısı Her yerde yaktı - TV'de, basında ve internette. LJ-kullanıcıları, yüzlerce oybirliğinin aktif olarak bilimin yeni beyni hakkındaki görüşlerini aktif olarak ifade ettiği ayrı topluluklar yaratması durumunda ne söyleyebilirim. "Case" size bilemeyecek 10 gerçek sunar hadron Çarpıştırıcısı.

Gizemli bilimsel ifade, her kelimenin anlamı ile çözdüğümüzden kısa sürede olmayı bırakır. Helron - İlköğretim parçacıklarının sınıfının adı. Çarpıcı - Yüksek enerjiyi ilköğretim parçalarına aktarmanın mümkün olduğu ve en yüksek hıza dispersiyonun, birbirleriyle çarpışmalarını çoğaltın.

2. Neden herkes onun hakkında konuşuyor?

Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi Merkezi'nin bilim adamlarına göre, deneme, bir sonucu olarak, eskiden milyarlarca yıl önce bir sonucu olarak, minyatür bir patlamayı yeniden üretmeye izin verecek. Bununla birlikte, tüm kamuoyunun çoğu, gezegen için mini patlamanın sonuçlarının, deneyin başarısız bir sonucu olması durumunda ne olacağını endişeler. Bazı bilim insanlarına göre, zıt yönlerde ultrarelativististik hızlarla uçan temel parçacıkların bir sonucu olarak, mikroskobik kara delikler oluşturulur ve diğer tehlikeli parçacıklar uçacak. Özel radyasyona dayanarak, kara deliklerin buharlaşmasına yol açan, özellikle çalıştığı deneysel kanıtlar değil, hayır. Bu yüzden bilimsel inovasyon Ve güvensizlik, aktif olarak şüpheci bilim adamları tarafından ısıtılır.

3. Bu şey nasıl çalışır?

İlköğretim parçacıkları, ters yönlerde farklı yörüngeler üzerinde hızlanır, ardından bir yörüngeye yerleştirilirler. Karmaşık bir cihazın değeri, sizin sayesinde, bilim adamları, saniyede 600 milyon kare yapabilen 150 megapiksel çözünürlüğe sahip olan dijital kameralar biçiminde, özel dedektörler tarafından kaydedilen temel parçacıkların çarpışma ürünlerini keşfetme fırsatı buluyorlar.

4. Fikir bir çarpıştıya ne zaman ortaya çıktı?

Arabanın inşaat fikri 1984 yılında doğdu, ancak tünelin inşaatı sadece 2001 yılında başladı. Hızlandırıcı, önceki hızlandırıcının daha önce olduğu aynı tünelde bulunur - büyük bir elektron-positron collow. 26.7 - Kilometre halkası, Fransa ve İsviçre'de Dünya altında yaklaşık yüz metre derinliğe atıldı. 10 Eylül'de, ilk proton paketi hızlandırıcıda başlatıldı. Önümüzdeki birkaç gün içinde ikinci ışın başlatılacak.

5. İnşaat maliyeti ne kadar?

Proje geliştirme, Rusça da dahil olmak üzere dünyada yüzlerce bilim insanına katıldı. Maliyeti, 531 milyon Hadron Collider'ın yapımında 531 milyon doların ABD'ye yatırım yaptığı 10 milyar dolar olarak tahmin ediliyor.

6. Ukrayna bir hızlandırıcının oluşturulmasına ne katkı yaptı?

Ukrayna teorik fizik enstitüsü bilim adamları, Androna Collower inşa etmeye doğrudan katılım aldı. Özellikle araştırmalar için bir iç parça sistemi (onun) geliştirdiler. O "Alice" in kalbidir - parçalar colider.Minyatürün "büyük patlamanın" olması gerektiği yer. Açıkçası, arabanın önemli ölçüde ayrıntılarını çok fazla değil. Ukrayna, projeye katılma hakkı için yıllık 200 bin Grivnası ödeme yapmalı. Bu, diğer ülkelerin projesine 500-1000 kat daha az katkıdır.

7. Dünyanın sonunu ne zaman bekleyin?

İlköğretim parçacıklarının kirişlerinin çarpışmasına ilişkin ilk deney 21 Ekim için planlanıyor. Bu zamana kadar, bilim adamları partikülleri ışık hızına bağlı bir hıza dağıtmayı planlıyorlar. Einstein'ın göreliliği genel teorisine göre, kara delikler bizimle tehdit edilmez. Ancak, ek teorilerin olması durumunda mekansal Boyutlar Doğru olacak, tüm sorularınızı Dünya gezegeninde çözmek zorunda kalmak için çok fazla zaman yok.

8. Kara delikler korkutucu nedir?

Kara delik - Uzay-zaman alanındaki alan, yerçekimi cazibesinin gücü, ışık hızında hareket eden nesnelerin bile bırakılamayacağı kadar güçlüdür. Kara deliklerin varlığı Einstein denklemlerinin çözümleri ile doğrulanır. Birçoğunun, Avrupa'da oluşturulan bir kara delik olarak hayal edilmesine rağmen, hırıltı, tüm gezegeni emer, alarm değmez. Kara deliklerBazı teorilere göre, çalışırken görünebilir Colider.Tüm aynı teorilere göre, bir madde emme sürecine başlamak için zamanların olmadığı zamanın kısa kesiminde var olacaklar. Bazı bilim insanlarına göre, çarpıcı duvarlarına uçmak için zaman bile olmayacaklar.

9. Araştırma nasıl faydalı olabilir?

Bu araştırmanın bir sonraki inanılmaz bilimin bir sonraki inanılmaz başarısı olması, insanlığın temel parçacıkların bileşimini öğrenmesine izin verecek, bu, insanlığın böyle bir riske gittiği tüm kazanç değildir. Belki de yakın gelecekte, dinozorları görebileceğiz ve Napolyon ile en etkili askeri stratejileri tartışabilecek. Rus bilim adamları, deney sonu olarak, insanlığın zaman makinesinin doygunluğu olacağına inanıyor.

10. Bir Hadron Collider'ın yardımı ile bilimsel olarak anlayışlı bir kişinin izlenimini nasıl yapılır?

Nihayet, eğer birisi, cevap tarafından önceden silahlandırılmışsa, size bu hadron çarpıştırıcısını sorar, size sunuyoruz İyi bir seçenek Herkesi hoş bir şekilde sürpriz edebilecek bir cevap. Yani, kayışlar bağlandı! Rehber Collider, protonların ve yaklaşmakta olan kirişler üzerindeki ağır iyonlar için tasarlanan yüklü parçacıkların bir hızlandırıcısıdır. Avrupa Nükleer Araştırma Konseyi Araştırma Merkezinde inşa edilmiştir ve 100 metre derinliğe atılan 27 kilometrelik bir tüneldir. Protonların elektriksel olarak tahsil edildiği gerçeğinden dolayı, ultrarelativik proton, protonun yanında uçan neredeyse gerçek fotonların bir bulutunu üretir. Bu fotonların akışı, büyük nedeniyle nükleer çatışmalarda bile daha güçlü hale gelir. elektrik şarjı çekirdek. Hem bir tezgah protonuna hem de tipik foton-hadron çarpışmaları ve birbirleriyle karşılaşabilirler. Bilim adamları, denemenin bir sonucu olarak, uzay-zamanın tipolojik bir özelliği olan uzayda mekansal-temporal "tünellerin" uzayda oluşabildiğinden korkuyorlar. Denemenin bir sonucu olarak, süpersimetrinin varlığı da kanıtlanabilir, bu da Superstrun teorisinin gerçeğinin dolaylı onayı haline gelecektir.

(veya Tank) - Şu anda, dünyadaki parçacıkların en büyük ve güçlü hızlandırıcısı. Bu Mahina, 2008 yılında başlatıldı, ancak uzun süredir düşük tesislerde çalıştı. Ne olduğunu ve neden büyük bir hadron çarpıştırıcısına ihtiyacınız olduğunu çözeceğiz.

Tarih, mitler ve gerçekler

1984'te bir çarpışan yaratma fikri dedi. Ve bir çarpıştırıcının inşası için proje 1995 yılında onaylandı ve kabul edildi. Geliştirme Avrupa Nükleer Araştırma Merkezine (CERN) aittir. Genel olarak, çarpıştırıcının piyasaya sürülmesi sadece bilim adamları değil, aynı zamanda sıradan insanlar dünyanın dört bir yanından. Çarpıştırıcının piyasaya sürülmesiyle ilgili her türlü korku ve korku hakkında konuştular.

Bununla birlikte, birileri ve şimdi, oldukça mümkün, tankın çalışmaları ile ilişkili bir kıyamet bekliyor ve en kötüsü, büyük Hadron Collider'ın patlaması olacağını düşündüm. Her şeyden önce, herkes ilk başta mikroskobik olan, ilk önce çarpıcıyı kendisini ve onun İsviçre ve dünyanın geri kalanının arkasında büyüyecek ve güvenle absorbe edecek bir kara delikten korkuyordu. Ayrıca bir imha felaketi olarak adlandırılan büyük bir panik. Bir grup bilim adamı bile inşaatı durdurmaya çalışıyor. Açıklama, çarpıcıda elde edilebilecek olan antimatter pıhtılaşmalarının madde ile yapmayı başlatacağını söyledi, zincir reaksiyonu başlayacak ve tüm evren yok olacak. "Geleceğe geri" ün ünlü karakteri dedi ki:

Bütün evren, elbette, en kötü durumda. En iyisi - sadece galaksimiz. Dr. Emet Brown.

Ve şimdi hadron neden olduğunu anlamaya çalışalım mı? Gerçek şu ki, eşyalarla birlikte çalışması, daha doğru bir şekilde hızlandırır, hızlandırır ve hadron ile karşılaşıyor.

Hadron - Güçlü etkileşime maruz kalan temel parçacıkların sınıfı. Adronlar kuarklardan oluşur.

Adronlar, baryona ve mesonlara ayrılır. Daha kolay hale getirmek için, bize bilinen neredeyse tüm maddenin baryumlardan oluştuğunu söyleyelim. Daha fazlasını basitleştiriyoruz ve baryonun nükleon olduğunu söylüyoruz (atomik çekirdek olan protonlar ve nötronlar).

Büyük Hadron Collider nasıl çalışır?

Ölçek çok etkileyici. Çarpıcı, yüz metre derinliğinde yer altında koşan bir halka tünelidir. Büyük bir hadron çarpıştırıcısının uzunluğu 26.659 metredir. Protonlar, hıza yakın hızlara geçti, Fransa ve İsviçre topraklarında yeraltı dairesinde uçuyor. Tam olarak konuşmak için tünelin derinliği 50 ila 175 metre uzaklıktadır. Uçan proton demetlerini odaklanmak ve tutmak için süper iletken mıknatıslar, onların toplam uzunluk Yaklaşık 22 kilometredir ve -271 derece santigrat sıcaklıkta çalışırlar.

Bir çarpıştırıcının 4 dev dedektörünün bir parçası olarak: Atlas, CMS, Alice ve LHCB. Büyük büyük dedektörlere ek olarak, yardımcı olarak da yardımcı olur. Dedektörler, parçacıkların çarpışmalarının sonuçlarını düzeltmek için tasarlanmıştır. Yani, iki protonun yakın ışık hızlarında yüzünden sonra, kimse ne bekleyeceğini bilmiyor. "Bkz." Ne oldu?

Büyük bir hadron çarpıştırıcısının çalışmalarının sonuçları.

Neden bir çarpıştırıcıya ihtiyacın var? Kesinlikle toprakları yok etmek için değil. Parçacıklarla yüz yüze gelecek mi? Gerçek şu ki, modern fizikte cevapsız bir sürü soru var ve overclock edilmiş parçacıkların yardımıyla dünyanın incelemesi olabilir. gerçek anlamda Yeni bir gerçeklik katmanı açın, dünyanın cihazını anlayın ve hatta hayatın anlamı, evren ve genel olarak ana soruna cevap verebilir. "

Tankta zaten keşifler yapıldı? En ünlü açılış boson Higgs (Ayrı bir makale adanacak). Bunlara ek olarak açıktı 5 yeni parçacık, kayıt enerjilerinde ilk çarpışma verilerini aldı, proton ve antiprotonların asimetrisinin olmaması gösterilmiştir., sıradışı protonlar korelasyonları bulundu. Liste uzun süre devam edilebilir. Ancak, ev hanımlarının korkusunu önleyen mikroskobik kara delikler tespit edilemedi.

Ve bu, çarpıcının maksimum gücüne henüz dağılmadığı gerçeğine rağmen. Şimdi büyük bir hadron çarpıştırıcısının maksimum enerjisi - 13 TEV (Tera elektro volt). Ancak, uygun eğitimden sonra, protonlar dağılmayı planlıyor 14 Tve. Karşılaştırma için, Hızlandırıcılar Seleflerinde, tankın alındığı enerjiyi en üst seviyeye çıkardı 1 TEV.. Yani Illinois'ten Amerikan Hızlandırıcı Tevatron, parçacıkları hızlandırabilirdi. Holditer'da elde edilen enerji dünyadan uzaktır. Böylece, zeminde sabitlenmiş kozmik ışınların enerjisi, bir çarpıştırıcıya hızlanan partikül enerjisini milyarlarca süreyle aşar! Böylece, büyük bir hadron çarpıştırıcının tehlikesi minimumdur. Tüm cevapların bir tankın yardımıyla elde edildikten sonra, insanlığın daha güçlü bir şekilde başka bir çarpıcı inşa etmeleri gerekecektir.

Arkadaş, sevgi bilimi ve seni kesinlikle sevecek! Ve bilimi kolayca sevmenize yardımcı olmak için. İletişim Yardım ve çalışmanın sevinç getirmesine izin ver!

İki temel teoriyi (yerçekimi ile ilgili) ve cm'den (üç temel fiziksel etkileşimi birleştiren standart modelden) birleştirmenin yollarıdır. Bir tank oluşturmadan önce bir karar bulmak, kuantum yerçekimi teorisi oluşturmada zorlukları önledi.

Bu hipotezin yapımı, iki fiziksel teori - kuantum mekaniğinin bileşiğini ve genel görelilik teorisi içerir.

Bunu yapmak için, modern yaklaşımlardaki birkaç popüler ve gerekli olanlar kullanıldı - String teorisi, Kepek teorisi, Süper Kravat teorisi, ayrıca kuantum yerçekimi teorisi. Bir kolidera inşa etmeden önce ana problem Gerekli deneyler, yüklü parçacıkların diğer modern hızlandırıcılarında elde edilemeyen enerji eksikliği idi.

Cenevre Tankı, bilim adamlarını daha önce etkili deneyler yapma fırsatı verdi. Yakın gelecekte, cihazın yardımı ile, birçok fiziksel teorinin doğrulanacağı veya çürütüleceğine inanılmaktadır. En sorunlulardan biri, uzun süre iki kampta fiziksel olarak ve rakiplerini paylaşan, uzun süredir fiziksel olarak paylaşılan dizeler teorisidir.

Tankın çalışmaları içinde yürütülen diğer temel deneyler

Şu anda bilinen tüm ilköğretim parçacıklarından kuarklar ve en şiddetli (173.1 ± 1.3 GEV / C²) okuyan üstler alanında ilginç ve bulma bilim adamları.

Bu özellik nedeniyle, tankın oluşturulmasından önce, bilim adamları sadece Tevatron hızlandırıcısında kuarkları gözlemleyebilirler, çünkü diğer cihazların yeterli gücü ve enerjiye sahip olmadığı için. Sırayla, kuark teorisi Önemli element Bosone Higgs Hakkında Surkalı Hipotez.

Tüm bilimsel araştırmalar Kuarkların özelliklerini oluşturmak ve incelemek için, bilim adamları tanktaki quark-antiquark buharında üretilir.

Cenevre projesinin önemli bir hedefi, aynı zamanda Higgs Boson'un varlığının deneysel kanıtı ile de ilişkili olan Elektroweak Simetrisi mekanizmasını inceleme sürecidir. Sorunu belirlemek daha doğru ise, çalışmanın konusu, Peter Higgs, Elektroweak Etkileşiminin Simetrisinin İhlali Mekanizması, Peter Higgs tarafından tahmin edildiği kadar Boson'un kendisi kadar değil.

Tankın bir parçası olarak, deneyler de süpersimetri arayışı ile yapılmaktadır - istenen sonuç, herhangi bir temel parçacıkın her zaman daha zor bir ortak eşlik ettiği teori olacaktır.

"Great Hadron Collider" ifadesi çok derin bir şekilde tutuklandı, bu tesisin bu kurulumu bildiği, faaliyetleri de dahil olmak üzere, ilköğretim parçacıklarının fiziği ile ilişkilendirilmemiş olanlar da dahil olmak üzere bu kurulum hakkında bilgi sahibidir.

Nitekim, bu kadar büyük ölçekli ve pahalı bir proje medya tarafının etrafında dolaşamadı - yaklaşık 27 kilometrelik bir uzunluğa sahip halka şeklindeki bir ayar, birkaç bin bilimsel çalışanın dünyanın dört bir yanından çalıştığı milyarlarca dolar. Çarpıştırıcının popülerliğine önemli bir katkı, başarılı bir şekilde reklamı yapan ve hangi Peter Higgs'in alındığı "Tanrı'nın Parçacık" ya da Boson Higgs'i yaptı. nobel Ödülü 2013 yılında fizikte.

Her şeyden önce, büyük Hadron Collegeid'in sıfırdan inşa edilmediği ve selefinin yerine çıkmadığı ve büyük bir elektron-positron çarpışması (büyük elektron-positron collower veya LEP) olduğu belirtilmelidir. 27 yaşındaki tünel üzerindeki çalışmalar 1983 yılında başladı, gelecekte, elektron ve positronlarla çarpışacak olan hızlandırıcıyı yerleştirmesi planlandı. 1988'de halka tüneli kapalıyken, işçiler tünele yaklaştığında, tünelin iki ucu arasındaki tutarsızlığın sadece 1 santimetre olduğu için dikkatlice yaklaştı.

Hızlandırıcı, 2000 yılının sonuna kadar, 209 GeV'teki en yüksek enerjisine ulaştığında çalıştı. Ondan sonra sökülmesi başladı. On bir yıllık çalışmaları için, LEP, fiziki W ve Z Bosons'un açılışı ve daha fazla araştırmaları da dahil olmak üzere çeşitli keşifler getirdi. Bu çalışmaların sonuçlarına dayanarak, bu etkileşimleri elektrikli eşyaları birleştirmeye başladığı, elektromanyetik ve zayıf etkileşim mekanizmalarının benzerliğinin sonuçlandığı sonucuna varılmıştır.

2001 yılında, elektronik pozitron hızlandırıcısının yerine büyük bir Hadron collider başladı. Yeni hızlandırıcının yapımı 2007 sonunda tamamlandı. Cenevre Valley Gölü (Cenevre'ye 15 km), yüz metre derinliklerinde, Fransa ve İsviçre arasındaki sınırdaki LEP'in yerinde bulunuyordu. Ağustos 2008'de, çarpıcının testleri başladı ve 10 Eylül'de tankın resmi bir lansmanı vardı. Önceki hızlandırıcı durumunda, kurulumla inşaat ve kurulum, Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü - CERN tarafından yönetilir.

Cern

Örgüt Cern (Conseil Européenne Pour La Recherche Nucléaire) hakkında kısa bir süre. Bu organizasyon, fizik alanındaki en büyük dünya laboratuvarı olarak görev yapar. yüksek enerjiler. Üç bin kalıcı çalışan ve 80 ülkeden birkaç araştırmacı ve bilim insanı daha var CERN projelerinde yer almaktadır.

Şu anda, proje katılımcıları 22 ülkedir: Belçika, Danimarka, Fransa, Almanya, Yunanistan, İtalya, Hollanda, Norveç, İsveç, İsviçre, Birleşik Krallık - Kurucular, Avusturya, İspanya, Portekiz, Finlandiya, Polonya, Macaristan, Çek Cumhuriyeti, Slovakya, Bulgaristan ve Romanya - Katıldı. Bununla birlikte, yukarıda belirtildiği gibi, yukarıda belirtildiği gibi - birkaç düzine ülke, bir şekilde, bir başka ya da başka, organizasyonun çalışmasına ve özellikle de büyük bir hadron çarpıştırıcısında katılmaktadır.

Büyük bir Hadron Collider nasıl çalışır?

Büyük bir hadron çarpıştırıcısı nedir ve nasıl çalıştığı halka ilgi alanının ana meseleleridir. Bu soruları daha da düşünün.

Collider (Collider) - İngilizce'den çevrilmiş "yüzleşen kişi" anlamına gelir. Böyle bir kurulumun görevi, parçacıkların çarpışmasından oluşur. İğneli çarpıştırıcının durumunda, çubuklar, parçacıkların rolünde - güçlü etkileşime dahil olan parçacıklar rolünde çalıştırılır. Bunlar protonlardır.

Proton elde etmek

Uzun protonların uzun yolu, hidrojenin gaz formunda olduğu, hızlandırıcının ilk basamağı duoplazmatronunda ortaya çıkıyor. DuoPausterron, elektrik tahliyesinin gaz boyunca yapıldığı bir tahliye odasıdır. Böylece sadece bir elektrondan oluşan hidrojen ve bir proton elektronunu kaybeder. Böylece, plazma oluşur - yüklü parçacıklardan oluşan bir madde - protonlar. Tabii ki, temiz bir proton plazması elde etmek zordur, bu nedenle moleküler iyonlar ve elektronlar bulutu da dahil olmak üzere daha fazla eğitimli plazma, protonlar bulutunu vurgulamak için süzülür. Mıknatısların etkisi altında, proton plazması bir demette çalınır.

Parçacıkların İmzalanması

Yeni oluşturulmuş proton kirişi, birkaç oyuk silindirik elektrot (iletken) tarafından art arda birleştirilen 30 tonda bir halka olan Linac 2 lineer hızlandırıcıdaki yoluna başlar. Hızlandırıcının içinde oluşturulan elektrostatik alan, oyuk silindirler arasındaki parçacıkların her zaman bir sonraki elektrota doğru hızlandırıcı kuvveti yaşadıkları şekilde derecelendirilir. Kendisini tamamen bu aşamada hızaşırtma protonlarının mekanizmasına girmeden, yalnızca Linac 2 fizikçisiyle çıktının, halihazırda 50 MEV'lik bir enerji demeti ile, bu da hafif hızın% 31'ine ulaştığını not ediyoruz. Aynı zamanda, parçacıkların kütlesinin% 5 oranında artması dikkat çekicidir.

2019-2020 yılına kadar, yılın LINAC 4'ün, protonları 160 MEV'ye devre dışı bırakacak olan Linac 4'ün yerini alması planlanmaktadır.

Çarpıştırıcının ayrıca, bir kuark-gluon plazması incelemenizi sağlayacak kurşun iyonları da hızlandırmaya değer. Linac 3'ün halkasında, Linac 2'ye benzer şekilde hızlandırılırlar. Gelecekte Argon ve Xenon ile yapılan deneyler de planlanmaktadır.

Sonra, Proton Paketleri Proton Senkron Booster (PSB) konumuna gelir. Elektromanyetik rezonatörlerin bulunduğu 50 metrelik çapa sahip dört üst üste bindirilmiş halkadan oluşur. Onlar tarafından oluşturulan elektromanyetik alan, yüksek gerilimlere sahiptir ve bu partikül, alan potansiyelinin bir sonucu olarak ivme alır. Böylece sadece 1,2 saniye sonra, parçacıklar, ışık hızının% 91'ine PSB'ye hızlanır ve 1.4 GEV enerjisine ulaşırlar, ardından proton-senkrotron'a (PS) gelirler. PS çapı 628 metredir ve dairesel bir yörüngeye çevresindeki bir parçacık demetine yönlendiren 27 mıknatısla donatılmıştır. Burada parçacıklar protonlar 26 GEV'ye ulaşır.

Overclock protonları için son hız halkası, dairenin uzunluğu 7 kilometreye ulaşan süper-senkrotrondur (SPS). 1317-SPS mıknatıslarıyla donatılmış olmak, parçacıkları 450 GEV enerjisine hızlandırır. Yaklaşık 20 dakika sonra, proton demeti ana halkaya - büyük bir Ringle Collower (LHC) içine girer.

Overclock ve LHC'deki parçacıkların çarpışması

Hızlandırıcı halkaları arasındaki geçişler, güçlü mıknatıslar tarafından oluşturulan elektromanyetik alanlar ile ortaya çıkar. Ana halka Collaider, parçacıkların halka şeklindeki yörünge boyunca ters yönde hareket ettiği iki paralel çizginden oluşur. Dairesel parçacıkların dairesel bir yörüngesinin korunması ve bunların çarpışma noktasında yönü yaklaşık 10.000 mıknatıya karşılık gelir, bazılarının kütlesi 27 tona ulaşır. Mıknatısların aşırı ısınmasını önlemek için, yaklaşık 96 ton maddenin -271.25 ° C'lik bir sıcaklıkta (1.9 K) meydana geldiği gibi, helyum-4 konturu kullanılır. Protonlar 6.5 TEV'nin enerjisine ulaşır (yani çarpışma enerjisi 13 TEV'dir), hızları 11 km / s daha az hafif hızdır. Böylece, bir saniye içinde, proton demeti 11.000 kez büyük bir çarpışan halkasını geçirir. Parçacıkların çarpışmasından önce, halka üzerinde 5 ila 24 saat arasında dolaşırlar.

Parçacıkların çarpışması, dört dedektörün bulunduğu LHC'nin ana halkasının dört noktasında meydana gelir: Atlas, CMS, Alice ve LHCB.

Büyük Hadron Çarpma Dedektörleri

Atlas (Toroidal LHC Aparat)

- iki dedektörden biri genel amaçlı Büyük Hadron Çarpıştırıcısında (LHC). Çok çeşitli fiziği araştırıyor: Higgs Boson aramasından, olabilecek parçacıklara karanlık madde. CMS deneyiyle aynı bilimsel hedeflere sahip olmasına rağmen, Atlas diğer kullanıyor teknik Çözümler ve manyetik sistemin bir başka tasarımı.

LHC parçacıklarının zımbaları, Atlas dedektörünün ortasında, çarpışma noktasından her yöne uçan yeni parçacıklar şeklinde sayaç fragmanları oluşturur. Çarpışma noktası etrafındaki katmanlarda bulunan altı farklı tespit alt sistemi, yolları, darbeli ve partikül enerjisini yazın, ayrı ayrı tanımlamalarına izin verir. Büyük bir mıknatıslı sistem, yüklü parçacıkların yollarını büker, böylece dürtüleri ölçülebilir.

Atlas Dedektöründeki Etkileşimler, büyük bir veri akışı oluşturur. Bu verileri işlemek için, ATLAS, hangi olayların yazılacağı ve hangi görmezden geldiğini bildirmenizi sağlayan genişletilmiş bir "tetikleyici" sistemi kullanır. Ardından, kullanılan kayıtlı çarpışma olaylarını analiz etmek için karmaşık sistemler Veri toplama ve hesaplamaları.

Dedektörün 46 metre yüksekliğe ve genişliği - 25 metre, kütlesi 7.000 tondur. Bu parametreler Atlas'ı şimdiye kadar yaratılan en büyük parçacık dedektörünü yapar. İsviçre'deki Mairin köyünün yakınında, CERN'nin ana cismi yakınında 100 m yakınında bir tünelde yer almaktadır. Kurulum 4 ana bileşenden oluşur:

• İç dedektör silindirik şekliİç yüzük, geçen bir parçacık kirişinin ekseninden sadece birkaç santimetre bulunur ve harici halka bir çapa 2,1 metre ve 6,2 metre uzunluğundadır. Üçten oluşur çeşitli sistemler Manyetik bir alana daldırılmış sensörler. Dahili dedektör, her proton proton çarpışmasıyla üretilen elektriksel yüklü parçacıkların yönünü, dürtüsünü ve şarjını ölçer. İç Dedektörün Ana Elemanları: Piksel Dedektörü (Piksel Dedektörü), Yarı İletken İzleme Sistemi (Yarı İletken Tracker, SCT) ve Geçiş Radiaccer Tracker, TRT).

• Kalorimetreler, partikülün dedektörden geçtiğinde kaybedilen enerjiyi ölçer. Bir çarpışmadan kaynaklanan partikülleri emer, böylece enerjilerini sabitler. Kalorimetreler, "emici" malzeme katmanlarından oluşur. yüksek yoğunluklu - "Aktif ortamın" katmanlarıyla değiştirilmesi - sıvı argon. Elektromanyetik kalorimetreler, madde ile etkileşime girerken elektronların ve fotonların enerjisini ölçer. Yarım kalorimetreler, atomik çekirdeklerle etkileşime girerken yığın enerjisini ölçer. Kalorimetreler, bilinen parçacıkların çoğunu mukonların ve nötrinoların yanı sıra durdurabilir.

LAR (Sıvı Argon Kalorimetre) - Atlas Kalorimetre

• Munga spektrometresi, MUONS'u tanımlayan ve dürtülerini ölçen dört farklı teknolojiden oluşan 4.000 bireysel muon haznesinden oluşur. Muonlar genellikle iç dedektörden ve kalorimetreden geçer ve bu nedenle bir MUON spektrometresinin varlığı gereklidir.

• ATLAS manyetik sistemi, partikül parçalarının izlenmesini kolaylaştıran farklı dedektör sistemlerinin farklı katmanları etrafındaki parçacıkları büker.

ATLAS Deneyi (Şubat 2012), 38 ülkeden 174 enstitüden 3000'den fazla bilim adamı kullanıyor.

CMS (Kompakt Muon Solenoid)

- Büyük Hadron Çarpıştırıcısında (LHC) genel amaçlı bir dedektördür. ATLAS gibi, standart bir model (Higgs Boson dahil), karanlık madde olabilecek parçacıkların aramasına kadar standart bir model (Higgs Boson dahil) öğrenmekten farklıdır. ATLAS deneyi ile aynı bilimsel hedeflere sahip olmasına rağmen, CMS diğer teknik çözümler ve manyetik sistemin başka bir tasarımını kullanır.

CMS dedektörü, büyük bir solenoid mıknatısın etrafına inşa edilmiştir. Toprağın manyetik alanından yaklaşık 100.000 kat daha büyük olan 4 Teslas'ta bir alan üreten bir süper iletken kablonun silindirik bir bobinidir. Alan, kütlesinin 14.000 ton olan dedektörün büyük bir bileşeni olan çelik "Hamuto" ile sınırlıdır. Tam dedektörün uzunluğu - 21 m, genişlik - 15 m ve yüksekliğe sahiptir - 15 m. Kurulum 4 ana bileşenden oluşur:

• Solenoid mıknatıs, dünyadaki en büyük mıknatıs, çarpışma noktasından uçan yüklü parçacıkların yörüngesini bükmeye hizmet eder. Yörüngenin bozulması, pozitif ve olumsuz yüklü parçacıkları ayırt etmenize olanak sağlar (çünkü ters yönlerde bükülürler) ve bunun değerini, değerini, değerini yörüngenin eğriliğine bağlıdır. Solenoidin büyük boyutları, bobinin içindeki izci ve kalorimetrelere izin verir.
• Silikon Tracker - eşmerkezli katmanlarda bulunan 75 milyon ayrı elektronik sensörden oluşur. Yüklü partikül izleyicinin katmanlarından geçtiğinde, enerjinin bir kısmını her bir katmana iletir, bu partikül çarpışan noktalarının farklı katmanlarla birleştirilmesi, yörüngesini daha da belirlemeyi mümkün kılar.
• Kalorimetreler - Elektronik ve Hadron, Atlas Kalorimetrelerine bakın.
• Alt detektörler - Muonların tespit etmesine izin verin. 1.400 Muon kameraları, katmanların bobin dışında yer aldığı, metal plakalarla "hamuta" ile değiştirilir.

CMS Deneyi en büyük uluslararası biridir bilimsel araştırma 4.300 kişinin katıldığı tarihte: İlköğretim parçacıkları, mühendisler ve teknisyenler, öğrenciler ve destek personeli alanındaki fizikçiler, 182 kurumdan 42 ülkeden (Şubat 2014).

Alice (büyük bir iyon şoldahtarı deneyi)

- Büyük bir hadron çarpıştırıcısının (LHC) halkalarında ağır iyonların bir dedektörüdür. Kuark-gluon plazma adı verilen bir maddenin fazının oluşturulduğu aşırı enerji yoğunluklarında güçlü bir etkileşimli maddenin fiziğini incelemek için tasarlanmıştır.

Günümüzün evrenindeki tüm sıradan bir madde atomlardan oluşur. Her atom, elektron bulutu ile çevrili protonlar ve nötronlardan (nötrotu olmayan hidrojen hariç) oluşan bir çekirdek içerir. Protonlar ve nötronlar, sırayla, gluons denilen diğer parçacıklarla ilişkili kuarklardan oluşur. Hiçbir kuark daha önce hiç gözlenmemiştir: Kuarklar, yanı sıra, görünüşte sürekli olarak birbirine bağlanır ve protonlar ve nötronlar gibi kompozit parçacıkların içinde sınırlıdır. Buna hapsi denir.

LHC'deki çarpışmalar, Güneşin merkezine göre 100.000 kattan daha sıcak sıcaklıklar yaratır. Çarpıcı, kurşun iyonları arasında çarpışmalar, büyük bir patlamadan hemen sonra gerçekleşenlere benzer koşullar sağlar. Bu aşırı koşullarda, protonlar ve nötronlar "eritilir", kuarkları tahvillerinden gluons ile serbest bırakır. Bu kuark-gluon plazmasıdır.

Alice deney, 10.000 ton ağırlığında, 26 m uzunluğunda, 16 m yüksekliğinde ve 16 m genişliğinde bir Alice dedektörü kullanır. Cihaz üç ana bileşen setinden oluşur: izleme cihazları, kalorimetreler ve partikül tanımlayıcı dedektörleri. Ayrıca 18 modüle bölünmüştür. Dedektör, Fransa'daki Saint-Denis Puyi köyünden uzak olmayan 56 m derinlikte bir tünelde bulunur.

Deney, 30 ülkede 100'den fazla fizik kurumundan 1000'den fazla bilim adamına sahiptir.

LHCB (Büyük Hadron Collider Güzellik Deneyi)

- Deney çerçevesinde, "Beauty Quark" veya "B-Kuark" olarak adlandırılan, partikül tipini inceleyen madde ve antimathe arasındaki küçük farklılıkların bir incelemesi vardır.

Çarpışma noktasının tüm noktasını, ATLAS ve CMS gibi kapalı bir dedektör kullanarak çevreleyen yerine, LHCB deneyi, ağırlıklı olarak ön parçacıkları tespit etmek için bir dizi Sabber kullanır - bir çarpışma sonucu bir şekilde yönlendirilmiş olanlar. İlk alt etki alanı çarpışma noktasına yakın ve gerisi - 20 metrelik bir mesafede birer birer.

LHC büyük bir bolluk yaratır farklı şekiller Diğer şekillerde hızlı bir şekilde parçalanmadan önce kuarklar. B-Quarks'ı yakalamak için, partiküllerin kirişinin çarpıcısının hareketinin yakınında bulunan LHCB için karmaşık hareketli izleme dedektörleri geliştirilmiştir.

5600 tonluk LHCB dedektörü doğrudan bir spektrometre ve düz dedektörlerden oluşur. 21 metre uzunluğunda, 10 metre yüksekliğinde ve 13 metre genişliğinde, yer altında 100 metre derinliktedir. 66 farklı kurum ve üniversiteden yaklaşık 700 bilim adamı LHCB Deneyinde (Ekim 2013).

Diğer Holders Deneyimleri

Yukarıdaki deneylere ek olarak, büyük uygulamalı çarpışmada kurulumlarla başka iki deney vardır:

• LHCF (büyük hadron çarpışması ileri) - Parçacıkların kirişlerinin çarpışmasından sonra ortaya çıkan parçacıkları incelemektedir. Kozmik ışınları taklit ediyorlar, çalışmayı ve bilim insanlarının deneyde nişanlandığını düşünüyorlar. Uzay ışınları, asıl bir atmosferi sürekli bombalayan dış alandan doğal şarj edilmiş parçacıklardır. Üst atmosferde çekirdeklerle yüzleşirler, toprak seviyesine ulaşan partiküllerin basamaklarına neden olurlar. LHC içindeki çarpışmaların bu tür parçacıkların basamaklarına neden olduğu çalışması, fizikçilerin binlerce kilometreyi kapsayabilecek kozmik ışınlarla büyük ölçekli deneyleri yorumlamalarına ve kalibre etmelerine yardımcı olacaktır.

LHCF, LHC boyunca, her iki tarafta 140 metre mesafedeki iki dedektörden oluşur, çarpışma noktası ATLAS. İki dedektörün her biri sadece 40 kilogram ağırlığındadır ve 30 cm uzunluğunda, 80 cm yüksekliğinde ve 10 cm genişliğe sahiptir. Deneyde, LHCF 5 ülkede 9 kurumdan 30 bilim insanına katılır (Kasım 2012).

• Totem (toplam kesit, elastik saçılma ve kırınım ayrışma) - Şalle üzerindeki en uzun kurulumla deneyin. Görevi, düşük açılardaki çarpışmalardan kaynaklanan protonların doğru ölçümü ile protonların kendilerini incelemektir. Bu alan "doğrudan" yönü olarak bilinir ve diğer LHC deneylerine uygun değildir. Totem dedektörleri, CMS etkileşimi noktasının etrafında neredeyse yarım kilometre dağıtılır. Totem, dört nükleer teleskopun yanı sıra 26 "Roma Pot" tipi dedektörü de dahil olmak üzere neredeyse 3.000 kg ekipmana sahiptir. Son tip, dedektörleri parçacık kirişine yakın bulmanızı sağlar. Totem Deneyi, 8 ülkeden (Ağustos 2014) 16 enstitüden yaklaşık 100 bilim insanını içerir.

Neden büyük bir hadron çarpıştırıcısına ihtiyacın var?

En büyük uluslararası bilimsel kurulum, çok çeşitli fiziksel problemleri araştırıyor:

• Üst kuarkları incelemek. Bu parçacık sadece en şiddetli kuark değil, aynı zamanda en ciddi temel parçacıktır. Üst kuarkın özelliklerinin çalışması da mantıklı, çünkü araştırma için bir araçtır.
• Boson Higgs'i arayın ve inceleyin. CERN, Boson Higgs'in zaten keşfedildiğini (2012'de) olduğunu savunuyor olsa da, doğası oldukça biraz şey biliyor ve daha fazla araştırma çalışmalarının mekanizmasında büyük bir net olabilir.

• Kuark-gluon plazmasının incelenmesi. Çarpışmalarda, yüksek hızlarda kurşun çekirdeği - çarpışmada oluşur. Araştırması, sonuçları hem nükleer fizik için (güçlü etkileşimler teorisini geliştiren) hem de astrofizik için faydalı sonuçlar getirebilir (evrenin varoluş anlarında çalışması).
• Supersymmetry için arama yapın. Bu çalışma, herhangi bir temel partikülün "Süper Tutku" adlı daha ciddi bir ortağı olan "süpersimetrilik" teorisinin reddetmek veya kanıtlanması amaçlanmaktadır.
• Foton foton ve foton-hadron çarpışmalarının incelenmesi. Bu tür çarpışmaların süreçlerinin mekanizmalarının anlaşılmasını iyileştirecektir.
• Egzotik teorileri kontrol et. Bu görev kategorisi, en sıradışı - "egzotik", örneğin, Mini Kara Delikler oluşturarak paralel evrenler arayışı.

Bu görevlere ek olarak, çözümü, çözümü, insanlığın doğayı ve dünyayı etrafımızdaki doğayı ve dünyayı daha iyi bir düzeyde anlamasını sağlayacak diğerlerinden başka biri var, bu da yeni teknolojiler yaratma fırsatları açacak.

Büyük bir hadron çarpıştırıcısının ve temel bilimin pratik faydası

Her şeyden önce, temel çalışmaların temel bilime katkıda bulunduğu belirtilmelidir. Uygulamalı bilim, bu bilginin kullanımıyla meşgul. Temel bilimin faydalarının farkında olmayan toplumun segmenti, çoğu zaman Higgs Boson'un açılmasını veya bir kuark-gluon plazmasının oluşturulmasını, önemli bir şey olarak algılamıyor. Bu tür çalışmaların sıradan bir insanın ömrü ile ilişkisi açık değildir. Nükleer Gücü ile kısa bir örnek düşünün:

1896'da Fransız fizikçi Antoine Henri Becquer, radyoaktivite fenomenini açtı. Uzun zamandır Buna inanılıyordu endüstriyel kullanım İnsanlık yakında gelecek. Nükleer reaktörün tarihindeki ilk beş yıl önce sadece beş yıl önce, büyük fizikçi Ernest Rutherford, 1911'de atomik çekirdeği açtı, atom enerjisinin asla başvurusunu bulamayacağını söyledi. Atomun çekirdeğinde sonlanan enerjinin tutumunu yeniden düşünün, 1939'da Alman bilim adamları Lisen Maitnerer ve Otto Gan'ın nötronlarının ışınlanmasında uranyum çekirdeklerinin büyük bir tahsisiyle iki bölüme ayrıldığını keşfettiği 1939'da uzmanlar mümkün oldu. Enerji miktarı - nükleer enerji.

Ve sadece bu son bağlantı satırından sonra temel Çalışmalar Uygulamalı bir bilim, bu keşiflere dayanan oyuna girdi, nükleer enerji elde etmek için bir cihaz icat etti - atomik bir reaktör. Keşif ölçeği, elektrik üretimi atom reaktörlerinin payını aşınarak tahmin edilebilir. Bu yüzden Ukrayna'da, örneğin, elektrik üretiminin% 56'sı nükleer santrallere ve Fransa'da ve Fransa'da ve% 76'sında düşüyor.

Tüm yeni teknolojiler belirli temel bilgiye dayanmaktadır. Birkaç kısa örnek vereceğiz:

• 1895'te Wilhelm Konrad X-Ray, X-ışını radyasyonunun etkisiyle fotoplastik kararın altında olduğunu belirtti. Günümüzde, Radyografi, Devletin çalışmasına izin veren, tıpta en uygulanan araştırmalardan biridir. iç organlar ve enfeksiyonları ve ot'u tespit edin.
• 1915'te, Albert Einstein kendi başına teklif etti. Bugün, bu teori, nesnenin metre çifti doğruluğuyla yerini belirleyen GPS uydularını çalıştırırken dikkate alınır. GPS, hücresel, haritacılık, taşıma izleme, ancak her şeyden önce - navigasyonda kullanılır. Başlamanın anından itibaren hesaplanmayan uydu hatası, günde 10 kilometre büyür! Ve eğer bir yaya zihinten yararlanabilirse ve kağıt kartUçakın pilotları, bulutların gezinmesi imkansız olduğu için zor duruma girecek.

Bugün LHC'de yapılan keşiflerin pratik uygulaması henüz bulunamamıştır - bu, bilim insanlarının boşuna çarptığında olduğu anlamına gelmez. " Bildiğiniz gibi, makul bir insan her zaman maksimum almayı amaçlamaktadır. pratik uygulama Mevcut bilginin ve bu nedenle tank üzerinde araştırma sürecinde biriken doğanın bilgisi kesinlikle uygulamalarını daha erken veya daha sonra bulacaktır. Yukarıda daha önce gösterildiği gibi, temel keşiflerin bağlantısı ve teknolojilerinin kullanılması bazen tamamen açık olabilir.

Son olarak, çalışmanın ilk hedefleri olarak belirtilmeyen dolaylı keşifler denilen dolaylı keşifleri not ediyoruz. Temel bir keşif yapmak için oldukça yaygındırlar, genellikle yeni teknolojilerin tanıtımı ve kullanımı gereklidir. Böylece, optiğin gelişimi, bir teleskopla astronomların gözlemleriyle yapım altındaki alanın temel araştırmasından bir ivme kazandı. CERN durumunda - çok evrensel olarak uygulanmış teknolojiydi - İnternet, 1989 yılında Tim Berners-Lee tarafından önerilen proje, CERN organizasyonlarını aramayı kolaylaştırıyor.

Bu konuda (ve onun gibi), "aslında" kelimelerin ortaya çıkması, "aslında" kelimelerin ortaya çıkması - sanki, "Bilimin Rahipleri" tarafından Korunan, "Bilim Rahipleri" tarafından Korunan, Gizemli Gizemli Gizliyse, açıklanacak. Bununla birlikte, bilimin iç kısmından bakarken, gizem kaybolur ve bu kelimeler için bir yer yoktur - "hadron çarpıştırıcısına ihtiyaç duyulur" sorusu, "neden bir cetvel (veya ölçeklere ihtiyacınız var) söz konusudur. saatler vb.). " Çarpıştırıcının büyük bir şey olduğu gerçeği, canım ve herhangi bir zorlukta zordur - işler değişmez.

"Neden gerekli olduğunu" anlayan en yakın analoji, bence, lens. İnsanlık, objektiflerin zamandan gelen lenslerin özelliklerine aşinadır, ancak yalnızca geçmiş binyılın ortasında, bazı lenslerin belirli bir kombinasyonlarının, çok küçük veya çok uzak nesneleri göz önünde bulunduracak cihaz olarak kullanılabileceği anlaşılmıştır - elbette konuşuyoruz, mikroskop ve teleskop hakkında. Hiç şüphe yok ki, sorunun neden bu gerekli tüm bu yeni çağdaşlar göründüğünde tekrar tekrar sordu. Ancak, bilimsel ve uygulamalı uygulamaların alanları ve diğer cihazın tarlaları olarak gündemden başrol oynadı. Genel olarak konuşurken, bunlar farklı cihazlardır - giden bir mikroskoptaki yıldızları göz önünde bulundurmak için çalışmaz. Büyük Hadron Çarpıcı, paradoksal olarak, onları kendi içinde birleştirir ve geçmiş yüzyıllar boyunca hem mikroskopların hem de teleskopların en yüksek evrimi olarak kabul edilebileceği düşünülebilir. Bu ifade garip görünebilir ve elbette, tam anlamıyla anlaşılmamalıdır - hızlandırıcıda lens yoktur (en azından optik). Ama aslında, bu tam olarak böyle. "Mikroskobik" iPostasi'de, çarpıcı, nesnelerin yapısını ve özelliklerini 10-19 metrede incelemeye izin verir (size hidrojen atomunun boyutunun yaklaşık 10-10 metre olduğunu hatırlatır). "Teleskop" bölümü hakkında daha da ilginç. Her teleskop en gerçek zamanlı makinedir, çünkü gözlemlenen resim, gözlem nesnesinin geçmişte, yani zaman önce gözlemciye ulaşmak için gerekli elektromanyetik radyasyon olanının nasıl olduğu gibi olduğuna tekabül ediyor. Bu sefer, uzaktaki qasarları gözlemlerken, dünyadan güneş gözlemi durumunda ve milyarlarca yıla kadar olan küçük bir dakika olan sekiz kişi olabilir. Evrende var olan koşullar, büyük bir eşbrezmatik için büyük bir patlamadan sonra evrende yaratılmıştır. Böylece, neredeyse 14 milyar yıl önce, dünyamızın başlangıcına kadar geri görünme fırsatı buluyoruz. Sıradan toprak ve orbital teleskoplar (en azından kayıt olan bu elektromanyetik radyasyon), "Vizyon" ın sadece rekombinasyon döneminden sonra, evrenin optik olarak şeffaf olduğunda - bu, büyük bir patlamadan 380 bin yıl sonra modern fikirlerde gerçekleşti.

Sonra, karar vermeliyiz - bu bilgi ile ne yapmalı: hem küçük ölçekte hem de maddenin doğumundaki özellikleri hakkında hem de bu sonuçta bu nihayetinde, başlangıçta tartışılan sırrı döndürecek, ve nedeninin neden gerekli olduğunu belirleyecektir "aslında." Ancak bu, bir kişinin bir kararıdır, bu bilginin alındığı çarpıcı, sadece bir enstrüman kalacak - belki de dünyanın gördüğü en karmaşık Lenz sistemi.