Үлкен адрон коллайдерінің анықтамасы келесідей: LHC зарядталған бөлшектердің үдеткіші болып табылады және ол қорғасынның ауыр иондары мен протондарын жеделдету және соқтығысқан кезде болатын процестерді зерттеу мақсатында жасалған. Бірақ бұл не үшін қажет? Бұл қандай да бір қауіп төндіреді ме? Бұл мақалада біз осы сұрақтарға жауап береміз және Үлкен адрон коллайдерінің не үшін қажет екенін түсінуге тырысамыз.
BAK дегеніміз не
Үлкен адрон коллайдері - үлкен сақина тәрізді туннель. Бұл бөлшектерді тарататын үлкен құбырға ұқсайды. LHC Швейцария мен Франция аумағында, 100 метр тереңдікте орналасқан. Оны жасауға әлемнің түкпір-түкпірінен ғалымдар атсалысты.
Оның құрылысының мақсаты:
- Хиггс бозонын табыңыз. Бұл бөлшектердің массасын беретін механизм.
- Кварктарды зерттеу - бұл адрондардың құрамына кіретін іргелі бөлшектер. Сондықтан коллайдердің аты «адрон».
Көптеген адамдар LHC әлемдегі жалғыз үдеткіш деп ойлайды. Бірақ бұл шындықтан алыс. 20-ғасырдың 50-жылдарынан бастап дүние жүзінде ұқсас ондаған коллайдерлер салынды. Бірақ Үлкен адрон коллайдері ең үлкен құрылым болып саналады, оның ұзындығы 25,5 км. Бұған қоса, ол өлшемі кішірек басқа үдеткішті қамтиды.
LHC туралы БАҚ
Бұқаралық ақпарат құралдарында коллайдер пайда болған кезден бастап пайда болды үлкен саныүдеткіштің қауіптілігі мен қымбаттығы туралы мақалалар. Адамдардың көпшілігі ақшаның босқа кеткеніне сенеді, олар неліктен қандай да бір бөлшектерді іздеуге сонша көп ақша мен күш жұмсау керектігін түсінбейді.
- Үлкен адрон коллайдері тарихтағы ең қымбат ғылыми жоба емес.
- Бұл жұмыстың негізгі мақсаты - Хиггс бозоны, оны ашу үшін ұшқышсыз коллайдер жасалды. Бұл жаңалықтың нәтижелері адамзатқа көптеген революциялық технологиялар әкеледі. Өйткені, өнертабыс ұялы телефонда бір кездері теріс қабылданды.
Резервуардың жұмыс принципі
Адрон коллайдерінің жұмысы қандай болатынын қарастырайық. Ол жерде жоғары жылдамдықтарбөлшектердің шоқтарын соқтығыстырады, содан кейін олардың кейінгі әрекеттесулері мен мінез-құлқын бақылайды. Әдетте, бөлшектердің бір шоғы алдымен көмекші сақинада жеделдетіледі, содан кейін ол негізгі сақинаға жіберіледі.
Коллайдер ішінде бөлшектерді көптеген күшті магниттер ұстап тұрады. Бөлшектердің соқтығысуы секундтың бір бөлігінде болатындықтан, олардың қозғалысы жоғары дәлдіктегі аспаптармен жазылады.
Коллайдермен жұмыс істейтін ұйым - CERN. Ол 2012 жылдың 4 шілдесінде орасан зор қаржылық инвестициялар мен жұмыстан кейін Хиггс бозоны табылғанын ресми түрде жариялады.
LHC не үшін қажет?
Енді сіз LHC не беретінін түсінуіңіз керек Қарапайым адамдар, не үшін адрондық коллайдер қажет?
Хиггс бозоны мен кварктарды зерттеуге қатысты ашылымдар, сайып келгенде, ғылыми-техникалық прогрестің жаңа толқынына әкелуі мүмкін.
- Дөрекі сөзбен айтқанда, масса тыныштықтағы энергия, яғни болашақта затты энергияға айналдыруға болады. Демек, энергиямен байланысты проблемалар болмайды және жұлдызаралық саяхат мүмкіндігі пайда болады.
- Болашақта кванттық гравитацияны зерттеу гравитацияны басқаруға мүмкіндік береді.
- Бұл ғалам 11 өлшемді қамтиды деп мәлімдеген М-теориясын толығырақ зерттеуге мүмкіндік береді. Бұл зерттеу бізге Әлемнің құрылымын жақсырақ түсінуге мүмкіндік береді.
Адрон коллайдерінің алыс қаупі туралы
Әдетте, адамдар барлық жаңадан қорқады. Адрон коллайдері де олардың алаңдаушылығын тудырады. Оның қауіптілігі тым алыс және жаратылыстану білімі жоқ адамдар бұқаралық ақпарат құралдарында от жағуда.
- Кейбір журналистер жазғандай, адамдарды қорқытатын бозондар емес, адрондар LHC-де соқтығысады.
- Мұндай құрылғылар көптеген ондаған жылдар бойы жұмыс істейді және ғылымға зиян келтірмейді, бірақ пайда әкеледі.
- Қара тесіктерді тудыруы мүмкін жоғары энергиялы протондардың соқтығысуы туралы идея жоққа шығарылды кванттық теорияауырлық.
- Күннен 3 есе үлкен жұлдыз ғана қара құрдымға құлай алады. бастап күн жүйесіМұндай массалар жоқ, содан кейін қара құрдымның пайда болатын жері жоқ.
- Коллайдер жер астында орналасқан тереңдікке байланысты оның радиациясы қауіп төндірмейді.
Біз LHC не екенін және адрондық коллайдер не үшін екенін білдік және одан қорықпау керек екенін түсіндік, керісінше бізге үлкен техникалық прогреске уәде беретін жаңалықтарды күту керек.
Бірнеше жыл бұрын мен адрондық коллайдерлердің, Хиггс Бозоны деген не екенін және неліктен бүкіл әлем бойынша мыңдаған ғалымдар Швейцария мен Францияның шекарасындағы үлкен физика кампусында жұмыс істеп, миллиардтаған долларды жерге көміп жатқанын білмедім.
Содан кейін мен үшін, планетаның көптеген басқа тұрғындары сияқты, Үлкен адрон коллайдері өрнек, онда жарық жылдамдығымен соқтығысу туралы білім таныс болды. элементар бөлшектеро және біреуі туралы ең үлкен ашылуларсоңғы кезде – Хиггс бозоны.
Міне, осыншама көп адамдар не туралы айтып, не туралы бір-біріне қайшы келетін қауесеттердің көп екенін маусым айының ортасында өз көзіммен көруге мүмкіндік алдым.
Бұл қысқа ғана экскурсия емес, әлемдегі ең үлкен зертханада өткізілген толық күн болды ядролық физика- Черне. Мұнда біз физиктердің өздерімен сөйлесіп, осы ғылыми қалашықта көптеген қызықты нәрселерді көріп, киелі қасиетті - Үлкен адрон коллайдеріне түсе алдық (бірақ ол іске қосылған кезде және онда сынақтар жүргізілуде. , оған сырттан кез келген қол жеткізу мүмкін емес) коллайдер үшін алып магниттер шығаратын зауытқа, Атлас орталығына барыңыз, онда ғалымдар коллайдерде алынған деректерді талдайды, салынып жатқан ең жаңа сызықтық коллайдерге жасырын түрде барады және тіпті дерлік дерлік. ізденіс сияқты, элементар бөлшектің тікенді жолымен аяғынан басына дейін іс жүзінде жүріңіз. Және бәрі қайдан басталатынын қараңыз ...
Бірақ мұның бәрі туралы бөлек посттарда. Бүгінде бұл үлкен адрон коллайдері ғана.
Егер мұны қарапайым деп атауға болатын болса, менің миым мұндай нәрсені ҚАЛАЙ ойлап, сосын салуға болатынын түсінуден бас тартады.
2. Көп жылдар бұрын бұл сурет әлемге әйгілі болды. Көптеген адамдар бұл бөлімдегі Үлкен адрон деп санайды. Шын мәнінде, бұл ең үлкен детекторлардың бірі - CMS-тің көлденең қимасы. Оның диаметрі шамамен 15 метр. Бұл ең үлкен детектор емес. Атластың диаметрі шамамен 22 метрді құрайды. 
3. Оның не екенін және коллайдер қаншалықты үлкен екенін түсіну үшін спутниктік картаға назар аударайық.
Бұл Женеваның маңы, Женева көліне өте жақын. Бұл жерде үлкен CERN кампусы орналасқан, мен ол туралы сәл кейінірек бөлек айтамын және жер астында әртүрлі тереңдікте орналасқан коллайдерлер шоғыры бар. Иә Иә. Ол жалғыз емес. Олардың он саны бар. Үлкен адрон қарапайым бөлшектерді жылдамдататын коллайдерлер тізбегін аяқтай отырып, бұл құрылымды жай ғана тәж етеді. Мен бұл туралы бөлек айтып, Үлкен (LHC) бөлшектен ең бірінші, сызықтық Линакке дейінгі бөлшектермен бірге жүретін боламын.
LHC сақинасының диаметрі шамамен 27 километрді құрайды және ол 100 метрден сәл астам тереңдікте жатыр (суреттегі ең үлкен сақина).
LHC төрт детекторы бар - Alice, Atlas, LHCb және CMS. Біз CMS детекторына түстік. 
4. Осы төрт детектордан басқа, жер асты кеңістігінің қалған бөлігі осы сияқты көк сегменттердің үздіксіз ішектері бар туннель болып табылады. Бұл магниттер. Ақылсыз магнит өрісі пайда болатын алып магниттер, оларда элементар бөлшектер жарық жылдамдығымен қозғалады.
Олардың жалпы саны 1734. 
5. Магниттің іші осылай көрінеді күрделі құрылым. Мұнда бәрі көп, бірақ ең бастысы - ішіндегі протон сәулелері ұшатын екі қуыс түтік.
Төрт жерде (сол детекторларда) бұл түтіктер қиылысады және протон сәулелері соқтығысады. Олар соқтығысатын жерлерде протондар бір-бірінен ұшады әртүрлі бөлшектер, бұл детекторлар жазып алатын нәрсе.
Бұл нонсенстің не екенін және оның қалай жұмыс істейтіні туралы қысқаша айту. 
6. Сонымен, 14 маусым, таңертең, CERN. Территорияда қақпасы мен шағын ғимараты бар көзге түспейтін дуалға жеттік.
Бұл Үлкен адрондық коллайдердің төрт детекторының бірі - CMS кіреберісі.
Бұл жерде мен мұнда бірінші кезекте қалай және кімнің арқасында жеткеніміз туралы айту үшін аздап тоқталғым келеді.
Мұның бәрі CERN-де жұмыс істейтін Андрей үшін «кінәлі» және оның арқасында біздің сапарымыз қысқа скучный экскурсия емес, өте қызықты және үлкен ақпаратқа толы болды.
Андрей (жасыл жейдеде) қонақтарға қарсы емес және ядролық физиканың осы Меккесіне баруды жеңілдетуге әрқашан қуанышты.
Сіз не қызық екенін білесіз бе? Бұл Коллайдердегі және жалпы CERN-дегі өткізу қабілеттілігі режимі.
Иә, барлығы магниттік картаны пайдаланады, бірақ... өз билетімен қызметкер аумақ пен нысандардың 95%-ына қол жеткізе алады.
Және тек қай жерде деңгейі көтерілдірадиациялық қауіп, арнайы қол жеткізу қажет - бұл коллайдердің өзінде.
Осылайша, қызметкерлер аумақты еш қиындықсыз аралайды.
Бір сәтке мұнда миллиардтаған долларлар мен көптеген керемет жабдықтар салынды.
Содан кейін мен Қырымдағы кейбір қараусыз қалған объектілерді есіме түсірдім, онда бәрі бұрыннан кесілген, бірақ бәрі де мега-құпия, ешбір жағдайда түсіруге болмайды, ал нысан стратегиялық екенін кім біледі.
Бұл жерде адамдар өз бастарымен дұрыс ойлайды. 
7. CMS аумағы осылай көрінеді. Тұрақ орнында сыртқы безендіру немесе суперкөліктер жоқ. Бірақ олардың қалтасы көтере алады. Тек қажеті жоқ. 
8. CERN, әлемдегі жетекші ғылыми орталығыфизикада PR тұрғысынан бірнеше түрлі бағыттарды қолданады. Солардың бірі «Ағаш» деп аталады.
Оның аясында мектеп физика пәнінің мұғалімдері әртүрлі елдержәне қалалар. Олар осы жерде көрсетіледі және айтылады. Содан кейін мұғалімдер өз мектептеріне оралып, оқушыларға көргендерін айтып береді. Оқиғадан шабыттанған студенттердің белгілі бір бөлігі физиканы үлкен қызығушылықпен оқи бастайды, содан кейін жоғары оқу орындарына физика мамандығы бойынша оқуға түседі, ал болашақта, мүмкін, осында жұмыс істейді.
Бірақ балалар әлі мектепте оқып жүргенде, олар CERN-ге баруға және, әрине, Үлкен адрон коллайдеріне түсуге мүмкіндік алады.
Мұнда айына бірнеше рет арнайы «күндер» өткізіледі ашық есіктер«физикаға ғашық әр елден келген дарынды балаларға арналған.
Оларды осы ағаштың түбінде тұрған мұғалімдер таңдап, Швейцариядағы CERN кеңсесіне ұсыныстар жібереді.
Кездейсоқ, біз Үлкен адрон коллайдерін көруге келген күні Украинадан осындай топтардың бірі – қиын конкурстан өткен Кіші ғылым академиясының балалары, студенттері келді. Олармен бірге біз 100 метр тереңдікке, Коллайдердің дәл жүрегіне түстік. 
9. Біздің төсбелгілерімізбен даңқ.
Мұнда жұмыс істейтін физиктер үшін міндетті заттар - қол шамы бар каска және саусағында металл пластина бар етік (жүк түскенде саусақтарды қорғау үшін) 
10. Физикаға құмар дарынды балалар. Бірнеше минуттан кейін олардың орындары орындалады - олар Үлкен адрон коллайдеріне түседі 
11. Жұмысшылар жер астында келесі ауысым алдында демалып отырып, домино ойнайды. 
12. CMS басқару және басқару орталығы. Жүйенің жұмысын сипаттайтын негізгі сенсорлардан алынған бастапқы деректер осында ағып жатыр.
Коллайдер жұмыс істеп тұрған кезде мұнда 8 адамнан тұратын бригада тәулік бойы жұмыс істейді. 
13. Айта кету керек, Үлкен адрон қазіргі уақытта коллайдерді жөндеу және жаңғырту бағдарламасын жүзеге асыру үшін екі жылға жабылды.
Өйткені, 4 жыл бұрын оның үстінде апат болды, содан кейін коллайдер ешқашан толық қуатында жұмыс істемеді (авария туралы келесі постта айтатын боламын).
2014 жылы аяқталатын жаңғыртудан кейін ол бұдан да үлкен қуатпен жұмыс істеуі керек.
Егер коллайдер қазір жұмыс істеп тұрса, біз оған міндетті түрде бара алмас едік 
14. Арнайы техникалық лифт арқылы біз Коллайдер орналасқан 100 метрден астам тереңдікке түсеміз.
Лифт болған жағдайда персоналды құтқарудың жалғыз құралы болып табылады төтенше жағдай, өйткені мұнда баспалдақ жоқ. Яғни, бұл CMS-тегі ең қауіпсіз орын.
Нұсқауларға сәйкес, дабыл болған жағдайда барлық қызметкерлер дереу лифтке баруы керек.
Мұнда түтін шықса, түтін ішке кіріп кетпес үшін, адамдар уланып қалмас үшін шамадан тыс қысым жасалған. 
15. Борис түтін шықпайды деп уайымдайды. 
16. Тереңдікте. Мұнда бәрі коммуникациялармен қамтамасыз етілген. 
17. Мәліметтерді тасымалдауға арналған шексіз километр сымдар мен кабельдер 
18. Мұнда құбырлар өте көп. Криогендік деп аталады. Өйткені, гелий салқындату үшін магниттердің ішінде қолданылады. Басқа жүйелерді, сондай-ақ гидравликаны салқындату да қажет. 
19. Детекторда орналасқан мәліметтерді өңдеу бөлмелерінде үлкен сансерверлер.
Олар керемет өнімділік триггерлеріне біріктірілген.
Мысалы, 40 000 000 оқиғадан 3 миллисекундтағы бірінші триггер шамамен 400-ді таңдап, оларды екінші триггерге - ең жоғары деңгейге тасымалдауы керек. 
20. Талшықты оптикалық ақылсыздық.
Компьютерлік бөлмелер детектордың үстінде орналасқан, себебі Мұнда электрониканың жұмысына кедергі келтірмейтін өте кішкентай магнит өрісі бар.
Детектордың өзінде деректерді жинау мүмкін емес еді. 
21. Ғаламдық триггер. Ол 200 компьютерден тұрады 
22. Алманың қандай түрі бар? Dell!!! 
23. Сервер шкафтары сенімді түрде бекітіледі 
24. Операторлардың жұмыс орнындағы күлкілі сурет. 
25. 2012 жылдың соңында Үлкен адрон коллайдерінде жүргізілген тәжірибе нәтижесінде Хиггс бозоны табылды және бұл оқиға CERN қызметкерлері арасында кеңінен атап өтілді.
Бұл үлкен істердің басы ғана деп есептеп, шампан бөтелкелері мерекеден кейін әдейі лақтырылмады. 
26. Детектордың өзіне жақындаған кезде барлық жерде радиациялық қауіп туралы ескерту белгілері бар 
26. Коллайдерлердің барлық қызметкерлерінде жеке дозиметрлері бар, оларды оқу құрылғысына алып келу және олардың орналасқан жерін жазу қажет.
Дозиметр радиация деңгейін жинақтайды және егер ол шекті дозаға жақындаса, қызметкерге хабарлайды, сонымен қатар коллайдердің жанында қауіп төніп тұрған адамның бар екенін ескертіп, деректерді диспетчерлік станцияға онлайн режимінде жібереді. 
27. Детектордың дәл алдында жоғарғы деңгейлі кіру жүйесі орналасқан.
Жеке картаны, дозиметрді тіркеп, көз торын сканерлеу арқылы жүйеге кіруге болады 
28. Мен не істеймін 
29. Міне, детектор. Ішіндегі кішкентай шаншу бұрғылау патронына ұқсас нәрсе, онда қазір өте кішкентай болып көрінетін үлкен магниттер орналасқан. Қазіргі уақытта магниттер жоқ, өйткені... модернизациядан өтуде 
30. Жұмыс жағдайында детектор қосылған және біртұтас блокқа ұқсайды 
31. Детектордың салмағы 15 мың тонна. Мұнда керемет магнит өрісі пайда болады. 
32. Детектордың көлемін төменде жұмыс істейтін адамдармен және жабдықтармен салыстырыңыз 
33. Кабельдер көк түсті- қуат, қызыл - деректер 
34. Бір қызығы, жұмыс кезінде Үлкен адрон сағатына 180 мегаватт электр энергиясын тұтынады. 
35. Датчиктерге ағымдағы жөндеу жұмыстары 
36. Көптеген сенсорлар 
37. Ал оларға қуат... талшықты-оптикалық байланыс қайтып келеді 
38. Керемет ақылды адамның келбеті. 
39. Жер астындағы бір жарым сағат бес минуттай зымырап өтеді... Ажал жеріне қайта оралған соң, сіз еріксіз таңғаласыз... Мұны ҚАЛАЙ жасауға болады?
ЖӘНЕ НЕГЕ олар мұны істейді ... 
(немесе ТАНК)- қосулы осы сәтәлемдегі ең үлкен және ең қуатты бөлшектердің үдеткіші. Бұл колосс 2008 жылы іске қосылды, бірақ ол ұзақ уақыт бойы төмендетілген қуатта жұмыс істеді. Оның не екенін және бізге үлкен адрон коллайдерінің не үшін қажет екенін анықтайық.
Тарих, мифтер мен фактілер
Коллайдер жасау идеясы 1984 жылы жарияланды. Ал коллайдер құрылысының жобасы 1995 жылы бекітіліп, қабылданған болатын. Әзірлеу Еуропалық ядролық зерттеулер орталығына (CERN) тиесілі. Жалпы, коллайдердің ұшырылуы ғалымдардың ғана емес, сонымен бірге көптің назарын аударды Қарапайым адамдарәлемнің түкпір-түкпірінен. Біз коллайдердің ұшырылуына байланысты барлық қорқыныштар мен қорқыныштар туралы айттық.
Дегенмен, қазірдің өзінде біреу LHC жұмысымен байланысты апокалипсисті күтуде және Үлкен адрон коллайдері жарылған жағдайда не болатынын ойлауда. Дегенмен, ең алдымен, бәрі бастапқыда микроскопиялық болғандықтан, өсіп, алдымен коллайдердің өзін, содан кейін Швейцарияны және бүкіл әлемді қауіпсіз сіңіретін қара тесіктен қорқады. Аннигиляция апаты да үлкен дүрбелең тудырды. Тіпті, бір топ ғалымдар құрылысты тоқтатуға әрекеттеніп, сотқа шағым түсірді. Мәлімдемеде коллайдерде пайда болуы мүмкін антиматериялық түйіршіктердің затпен жойыла бастайтыны, тізбекті реакцияжәне бүкіл Әлем жойылады. «Болашаққа оралу» фильміндегі әйгілі кейіпкер айтқандай:
Бүкіл Әлем, әрине, ең нашар сценарийде. Ең жақсы жағдайда, тек біздің галактика. Доктор Эмет Браун.
Енді оның неліктен адрондық екенін түсінуге тырысайық? Өйткені, ол адрондармен жұмыс істейді, дәлірек айтсақ, адрондарды тездетеді, үдетеді және соқтығысады.
Адрондар– күшті әсерлесуге жататын элементар бөлшектер класы. Адрондар кварктардан тұрады.
Адрондар бариондар мен мезондарға бөлінеді. Оны жеңілдету үшін, бізге белгілі заттардың барлығы дерлік бариондардан тұрады делік. Одан әрі жеңілдетіп, бариондар нуклондар (атом ядросын құрайтын протондар мен нейтрондар) деп айта кетейік.
Үлкен адрон коллайдері қалай жұмыс істейді
Масштаб өте әсерлі. Коллайдер - жүз метр тереңдікте жер астында орналасқан дөңгелек туннель. Үлкен адрон коллайдерінің ұзындығы 26 659 метр. Жарық жылдамдығына жақын жылдамдыққа дейін үдетілген протондар Франция мен Швейцария территориясы арқылы жер асты шеңберімен ұшады. Нақтырақ айтсақ, туннельдің тереңдігі 50 метрден 175 метрге дейін жетеді. Асқын өткізгіш магниттер ұшатын протондардың шоқтарын шоғырландыру үшін қолданылады және олардың жалпы ұзындығы шамамен 22 километрді құрайды және олар -271 градус Цельсий температурасында жұмыс істейді;
Коллайдер 4 алып детекторды қамтиды: ATLAS, CMS, ALICE және LHCb. Негізгі ірі детекторлардан басқа, қосалқылары да бар. Детекторлар бөлшектердің соқтығысу нәтижелерін жазуға арналған. Яғни, екі протон жарыққа жақын жылдамдықпен соқтығысқаннан кейін не күтіп тұрғанын ешкім білмейді. Не болғанын, оның қай жерде секіргенін және қаншалықты ұшқанын «көру» үшін әртүрлі сенсорлармен толтырылған детекторлар бар.
Үлкен адрондық коллайдердің нәтижелері.
Сізге коллайдер не үшін қажет? Әрине, Жерді жою үшін емес. Бөлшектердің соқтығысуының мәні неде? Қазіргі физикада жауапсыз көптеген сұрақтар бар және әлемді жеделдетілген бөлшектердің көмегімен зерттеу шындықтың жаңа қабатын ашуға, әлемнің құрылымын түсінуге және мүмкін жауап беруге болады. негізгі сұрақ«Өмірдің, Әлемнің және жалпының мәні».
LHC-де қандай жаңалықтар жасалды? Ең танымал нәрсе - бұл жаңалық Хиггс бозоны(біз оны оған арнаймыз бөлек мақала). Сонымен қатар, олар ашық болды 5 жаңа бөлшектер, рекордтық қуаттағы соқтығыстар туралы алғашқы деректер алынды, протондар мен антипротондардың асимметриясының жоқтығы көрсетілген, Ерекше протон корреляциялары анықталды. Бұл тізім ұзақ уақытқа созылады. Бірақ үй шаруасындағы әйелдерді қорқытқан микроскопиялық қара тесіктерді анықтау мүмкін болмады.
Бұл коллайдер әлі максималды қуатына дейін жеделдетілмегеніне қарамастан. Қазіргі уақытта Үлкен адрон коллайдерінің максималды энергиясы 13 ТеВ(тера электрон-Вольт). Дегенмен, тиісті дайындықтан кейін протондарды жеделдету жоспарлануда 14 ТеВ. Салыстыру үшін, LHC үдеткіш-прекурсорларында алынған максималды энергиялар аспады. 1 ТеВ. Иллинойстағы американдық Теватрон үдеткіші бөлшектерді осылайша жеделдете алады. Коллайдерде қол жеткізілген энергия әлемдегі ең жоғары деңгейден алыс. Иә, энергия ғарыштық сәулелерЖерде тіркелген бұл коллайдерде үдетілген бөлшектің энергиясынан миллиард есе асып түседі! Сонымен, Үлкен адрон коллайдерінің қаупі аз. LHC көмегімен барлық жауаптар алынғаннан кейін, адамзатқа тағы бір қуатты коллайдер салу керек болуы мүмкін.
Достар, ғылымды сүйіңіз, ол сізді міндетті түрде сүйеді! Және олар сізге ғылымға ғашық болуға оңай көмектеседі. Көмек сұраңыз және оқуыңыз сізге қуаныш әкелсін!
Мамандар Еуропалық орталықЯдролық зерттеулер орталығы (CERN) Үлкен адрон коллайдерінде (LHC) бірқатар эксперименттерден кейін ресейлік ғалымдар бұрын болжаған пентакварк деп аталатын жаңа бөлшектің ашылғанын хабарлады.
Үлкен адрондық коллайдер (LHC) - қарапайым бөлшектерді (атап айтқанда, протондарды) жеделдетуге арналған үдеткіш.
Ол Франция мен Швейцарияда орналасқан және Еуропалық ядролық зерттеулер кеңесіне (Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire, CERN) кіреді.
Ол кезде ғалымдар өздері ашқан бөлшектің Стандартты модельдің болжамдарына қалай сәйкес келетінін нақты түсінбеді. 2013 жылдың наурыз айына қарай физиктер бөлшек туралы ресми түрде Хиггс бозоны деп жариялау үшін жеткілікті деректерге ие болды.
2013 жылы 8 қазанда британдық физик Питер Хиггс пен бельгиялық Франсуа Энглер электр әлсіз симметрияның бұзылу механизмін ашқан (осы бұзушылықтың арқасында элементар бөлшектер массасы болуы мүмкін) марапатталды. Нобель сыйлығыфизикада «элементар бөлшектердің массаларының пайда болуын түсінуді қамтамасыз ететін механизмнің теориялық ашылуы» үшін.
2013 жылдың желтоқсанында нейрондық желілерді пайдаланып деректерді талдаудың арқасында CERN физиктері алғаш рет Хиггс бозонының фермиондарға – тау лептондарына және b-кварк пен b-антикварк жұптарына ыдырауын анықтады.
2014 жылдың маусымында ATLAS детекторында жұмыс істейтін ғалымдар барлық жинақталған статистиканы өңдегеннен кейін Хиггс бозонының массасын өлшеу нәтижелерін нақтылады. Олардың мәліметтері бойынша Хиггс бозонының массасы 125,36 ± 0,41 гигаэлектронвольт. Бұл CMS детекторында жұмыс істейтін ғалымдардың нәтижесімен бірдей - құндылығы жағынан да, дәлдігі бойынша да.
Physical Review Letters журналында 2015 жылдың ақпан айында жарияланған мақалада физиктер ықтимал себепҒаламда антиматерияның толық дерлік болмауы және қарапайым көрінетін материяның басым болуы Хиггс бозондары «өмір сүретін» ерекше құрылым - Хиггс өрісінің қозғалысына байланысты болуы мүмкін. Лос-Анджелестегі Калифорния университетінің (АҚШ) ресейлік-американдық физигі Александр Кусенко және оның әріптестері бұл әмбебап жұмбақтың жауабын Үлкен адрон коллайдері жұмысының бірінші кезеңінде жинаған деректерден таба алды деп есептейді. , Бозон ашылған кезде Хиггс, әйгілі «Құдай бөлшектері».
2015 жылдың 14 шілдесінде Еуропалық ядролық зерттеулер орталығының (CERN) мамандары Үлкен адрон коллайдерінде (LHC) бірқатар эксперименттерден кейін бұрын болжаған пентакварк деп аталатын жаңа бөлшектің ашылғанын жариялағаны белгілі болды. Ресей ғалымдары. Пентакварктардың қасиеттерін зерттеу қарапайым материяның қалай жұмыс істейтінін жақсы түсінуге мүмкіндік береді. Пентакварктардың болу мүмкіндігі, Константинов атындағы Санкт-Петербург ядролық физика институтының қызметкерлері Дмитрий Дьяконов, Максим Поляков және Виктор Петров.
Жұмыстың бірінші кезеңінде LHC жинаған деректер бір аттас детекторда экзотикалық бөлшектерді іздейтін LHCb ынтымақтастығындағы физиктерге Pc(4450) уақытша атауларын алған бес кварктың бірнеше бөлшектерін «ұстауға» мүмкіндік берді. + және Pc(4380)+. Оларда өте үлкен масса- шамамен 4,4-4,5 мың мегаэлектронвольт, бұл протондар мен нейтрондар үшін бірдей көрсеткіштен шамамен төрт-бес есе көп, сондай-ақ әдеттен тыс спин. Табиғаты бойынша олар бір антикваркке жабыстырылған төрт «қалыпты» кварктар.
Ашудың статистикалық сенімділігі тоғыз сигманы құрайды, бұл төрт миллион миллиард әрекетте (10-нан 18-ші дәрежеге дейін) бір жағдайда бір кездейсоқ қатеге немесе детектордың ақаулығына тең.
LHC екінші ұшырылымының мақсаттарының бірі қараңғы материяны іздеу болады. Мұндай материяның ашылуы жасырын масса мәселесін шешуге көмектеседі деп болжануда, бұл, атап айтқанда, галактикалардың сыртқы аймақтарының айналуының аномальды жоғары жылдамдығында жатыр.
Материал РИА Новости мен ашық дереккөздердің ақпараты негізінде дайындалған
Үлкен адрондық коллайдер (LHC) - зарядталған бөлшектердің үдеткіші, ол физиктерге заттың қасиеттері туралы бұрын белгілі болғаннан әлдеқайда көбірек білуге көмектеседі. Үдеткіштер жоғары энергиялы зарядталған элементар бөлшектерді алу үшін қолданылады. Кез келген дерлік үдеткіштің жұмысы зарядталған бөлшектердің электрлік және магнит өрістері. Электр өрісі бөлшекке тікелей жұмыс жасайды, яғни оның энергиясын арттырады, ал магнит өрісі Лоренц күшін тудырып, оның энергиясын өзгертпей тек бөлшекті бұрады және бөлшектер қозғалатын орбитаны белгілейді.
Коллайдер (ағылш. colide - «соқтығысу») соқтығысқан сәулелерді қолданатын, олардың соқтығысуының өнімдерін зерттеуге арналған үдеткіш. Заттың элементар бөлшектеріне жоғары мән беруге мүмкіндік береді кинетикалық энергия, соқтығысу үшін оларды бір-біріне бағыттаңыз.
Неліктен «үлкен адрон»
Коллайдер үлкен деп аталады, шын мәнінде оның өлшеміне байланысты. Негізгі үдеткіш сақинасының ұзындығы 26 659 м; адрондық – адрондарды, яғни кварктардан тұратын ауыр бөлшектерді үдетуіне байланысты.
LHC Еуропалық ядролық зерттеулер кеңесінің (CERN) зерттеу орталығында, Швейцария мен Францияның шекарасында, Женеваға жақын жерде салынған. Бүгінгі таңда LHC әлемдегі ең үлкен тәжірибелік нысан болып табылады. Бұл ауқымды жобаның жетекшісі британдық физик Лин Эванс болса, құрылыс пен зерттеулерге 100-ден астам елден 10 мыңнан астам ғалымдар мен инженерлер қатысты және қатысуда.
Тарихқа қысқаша экскурсия
Өткен ғасырдың 60-шы жылдарының аяғында физиктер Стандартты модель деп аталатын модельді жасады. Ол төрт негізгі өзара әрекеттесулердің үшеуін біріктіреді - күшті, әлсіз және электромагниттік. Гравитациялық өзара әрекеттесу әлі де жалпы салыстырмалылық тұрғысынан сипатталады. Яғни, бүгінгі күні іргелі өзара әрекеттесу жалпы қабылданған екі теориямен сипатталады: жалпы теориясалыстырмалылық және стандартты модель.
Стандартты модель микроәлем құрылымының тереңірек теориясының бөлігі болуы керек деп есептеледі, ол коллайдерлерде эксперименттерде шамамен 1 ТеВ (тераэлектронвольт) төмен энергияларда көрінеді. Үлкен адрондық коллайдердің негізгі мақсаты - бұл тереңірек теорияның не екендігі туралы кем дегенде алғашқы кеңестерді алу.
Коллайдердің негізгі мақсаттары Хиггс бозонының ашылуы мен расталуын да қамтиды. Бұл жаңалық элементар атом бөлшектері мен стандартты заттардың шығу тегінің Стандартты моделін растайды. Коллайдер толық қуатпен жұмыс істегенде, Стандартты үлгінің тұтастығы жойылады. Қасиеттерін біз ішінара ғана түсінетін элементар бөлшектер өздерінің құрылымдық тұтастығын сақтай алмайды. Стандартты үлгіде бар жоғарғы шегіэнергия 1 ТэВ, ұлғаюымен бөлшек ыдырайды. 7 ТеВ энергиясы кезінде массасы қазіргі уақытта белгілі болғаннан он есе үлкен бөлшектер жасалуы мүмкін.
Техникалық сипаттама
Жалпы энергиясы 14 ТэВ (яғни 14 тераэлектронвольт немесе 14·1012 электронвольт) үдеткіш протондарда түскен бөлшектердің массалар центрі жүйесінде, сондай-ақ энергиясы бар қорғасын ядроларында соқтығысуы күтілуде. Соқтығысатын нуклондардың әрбір жұбы үшін 5 ГэВ (5·109 электронвольт).
Жұмысының алғашқы апталарында LHC жарқырауы 1029 бөлшектер/см²·с аспады, дегенмен ол үнемі өсуде. Мақсат - 1,7 × 1034 бөлшектер/см² с номиналды жарыққа қол жеткізу, бұл BaBar (SLAC, АҚШ) және Belle (KEK, Жапония) жарықтықтарымен бірдей шама реті.
Үдеткіш бұрын Франция мен Швейцариядағы жер астындағы Үлкен электрон-позитрондық коллайдерді алып жатқан туннельде орналасқан. Туннельдің тереңдігі 50-ден 175 метрге дейін, ал туннель сақинасы жер бетіне қатысты шамамен 1,4% көлбеу. Протон сәулелерін ұстау, түзету және фокустау үшін жалпы ұзындығы 22 км-ден асатын 1624 асқын өткізгіш магниттер пайдаланылады. Магниттер 1,9 К (-271 °C) температурада жұмыс істейді, ол гелийдің артық сұйықтыққа айналу температурасынан сәл төмен.
BAK детекторлары
LHC-де 4 негізгі және 3 көмекші детектор бар:
- ALICE (үлкен иондық коллайдер эксперименті)
- ATLAS (Toroidal LHC аппараты)
- CMS (Compact Muon Solenoid)
- LHCb (Үлкен адрон коллайдерінің сұлулық тәжірибесі)
- TOTEM (жалпы серпімді және дифракциялық көлденең қиманы өлшеу)
- LHCf (Үлкен адрон коллайдері алға)
- MoEDAL (LHC-дегі монополды және экзотикалық детектор).
Олардың біріншісі ауыр иондық соқтығыстарды зерттеуге арналған. Бұл жағдайда түзілетін ядролық заттың температурасы мен энергетикалық тығыздығы глюон плазмасының тууы үшін жеткілікті. Ішкі жүйе ALICE жүйесіндегі қадағалау (ITS) әсер ету нүктесін қоршап тұратын және пайда болатын бөлшектердің қасиеттері мен нақты орындарын өлшейтін кремний сенсорларының алты цилиндрлік қабатынан тұрады. Осылайша құрамында ауыр кварк бар бөлшектерді оңай анықтауға болады.
Екіншісі протондар арасындағы соқтығысуларды зерттеуге арналған. ATLAS ұзындығы 44 метр, диаметрі 25 метр және салмағы шамамен 7000 тонна. Туннельдің ортасында протондар сәулелері соқтығысады, бұл оны бұрыннан жасалған осындай ең үлкен және ең күрделі сенсорға айналдырады. Сенсор протон соқтығысуы кезінде және одан кейін болатын барлық нәрсені жазады. Жобаның мақсаты – біздің ғаламда бұрын тіркелмеген немесе анықталмаған бөлшектерді анықтау.
CMS - LHC-тегі екі үлкен әмбебап бөлшектер детекторының бірі. CMS жұмысын 38 елдің 183 зертханалары мен университеттерінің 3600-ге жуық ғалымдары қолдайды (суретте CMS құрылғысы көрсетілген).
Ең ішкі қабат кремний негізіндегі трекер болып табылады. Трекер - әлемдегі ең үлкен кремний сенсоры. Онда 76 миллион арнадан тұратын 205 м2 кремний датчигі (шамамен теннис кортының ауданы) бар. Трекер электромагниттік өрістегі зарядталған бөлшектердің іздерін өлшеуге мүмкіндік береді.
Екінші деңгейде электромагниттік калориметр бар. Адрондық калориметр келесі деңгейде әрбір жағдайда өндірілген жеке адрондардың энергиясын өлшейді.
Үлкен адрондық коллайдер CMS келесі қабаты үлкен магнит болып табылады. Үлкен соленоидты магниттің ұзындығы 13 метр және диаметрі 6 метр. Ол ниобий мен титаннан жасалған салқындатылған катушкалардан тұрады. Бұл үлкен соленоидты магнит соленоидты магнит бөлшектерінің қызмет ету мерзімін арттыру үшін толық қуатта жұмыс істейді.
Бесінші қабат - мюондық детекторлар және кері қамыт. CMS зерттеуге арналған әртүрлі түрлеріэнергетикалық LHC соқтығыстарында анықталуы мүмкін физика. Бұл зерттеулердің кейбіреулері Стандартты модель параметрлерінің өлшемдерін растау немесе жақсарту болып табылады, ал басқалары жаңа физиканы іздеуде.
Үлкен адрон коллайдері туралы ұзақ уақыт бойы көп айтуға болады. Біздің мақаламыз LHC деген не екенін және ғалымдарға не үшін қажет екенін түсінуге көмектесті деп үміттенеміз.
Жүктелуде...
