<<
>>

Запуск Большого адронного коллайдера

. Большой адронный коллайдер (англ. Large Hadron Collider, LHC; сокращенно БАК) – ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжелых ионов (ионов свинца) и изучения продуктов их соударений.
Коллайдер построен в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований (по-французски: Conseil Europ?en pour la Recherche Nucl?aire, то есть CERN), на границе Швейцарии и Франции, недалеко от Женевы. БАК является самой крупной экспериментальной установкой в мире.

Большим назван из-за своих размеров: длина основного кольца ускорителя составляет 26 659 метра; адронным – из-за того, что он ускоряет адроны, то есть частицы, состоящие из кварков; коллайдером (англ. collide – сталкиваться) – из-за того, что пучки частиц ускоряются в противоположных направлениях и сталкиваются в специальных точках столкновения.

В начале XX века в физике появились две основополагающие теории – общая теория относительности Альберта Эйнштейна, которая описывает Вселенную на макроуровне, и квантовая теория поля, которая описывает Вселенную на микроуровне. Проблема в том, что эти теории несовместимы друг с другом. Например, для адекватного описания происходящего в черных дырах нужны обе теории, а они вступают в противоречие.

Эйнштейн многие годы пытался разработать единую теорию поля, но безуспешно, поскольку игнорировал квантовую механику. В конце 1960-х физикам удалось разработать Стандартную модель, которая объединяет три из четырех фундаментальных взаимодействий – сильное, слабое и электромагнитное. Гравитационное взаимодействие по-прежнему описывают в терминах теории вероятности. Таким образом, в настоящее время фундаментальные взаимодействия описываются двумя общепринятыми теориями: Общая теория вроятности и Стандартная модель. Их объединения пока достичь не удалось из-за трудностей создания теории квантовой гравитации.

Для дальнейшего объединения фундаментальных взаимодействий в одной теории используются различные подходы: теория струн, теория супергравитации, петлевая квантовая гравитация и другие. Некоторые из них имеют внутренние проблемы, и ни у одной из них нет экспериментального подтверждения. Проблема в том, что для проведения соответствующих экспериментов нужны энергии, недостижимые на современных ускорителях заряженных частиц.

Больной адронный коллайдер позволит провести эксперименты, которые ранее было невозможно провести и, вероятно, подтвердит или опровергнет часть этих теорий. Так, существует целый спектр физических теорий с размерностями больше четырех, которые предполагают существование «суперсимметрии» – например, теория струн, которую иногда называют теорией суперструн именно из-за того, что без суперсимметрии она утрачивает физический смысл. Подтверждение существования суперсимметрии, таким образом, будет косвенным подтверждением истинности этих теорий45.

Новый ускоритель рассчитан на энергии, прежде не подвластные человечеству. С его помощью можно будет получить новые частицы, которые сейчас неизвестны, новые состояния вещества.

На кольце ускорителя установлены четыре детекторные станции. Это своего рода ловушки и суперсовременные исследовательские лаборатории одновременно.

Они призваны помочь ученым обнаружить и инструментально зарегистрировать ожидаемые (предсказанные) теоретиками эффекты при столкновении частиц сверхвысокой энергии, идентифицировать их. А также, вполне возможно, выявить и попытаться объяснить абсолютно новые явления и состояния.

Каждый такой детектор – высотой с многоэтажный дом и в буквальном смысле напичкан электроникой. Детектор весит 12,5 тысяч тонн, спроектирован и построен при сотрудничестве 2250 физиков из 33 стран.

Ученые из России участвуют во всех готовящихся экспериментах. Ученые рассчитывают подтвердить или опровергнуть существующие предположения о происхождении массы во Вселенной. Чтобы понять, насколько это непростая задача, достаточно привести лишь одно обстоятельство: при том что ежесекундно в детекторе будет происходить 800 миллионов столкновений, хиггсовский бозон можно будет наблюдать один раз в день. То есть один бозон на 10 000 000 000 000 столкновений! В сравнении с этой задачей поиск иголки в стоге сена выглядит детской забавой.

Цель эксперимента ALICE – получить и исследовать кварк-глюонную плазму. В этом состоянии, как полагают ученые, находились на ранней стадии образования Вселенной кварки (фундаментальные частицы) и глюоны (переносчики сильного взаимодействия), которые теперь, в нынешней «холодной» Вселенной, заключены внутри протонов и нейтронов. Чтобы получить плазму, на ускорителе будут разгонять и сталкивать «лоб в лоб» ионы свинца при энергиях в 300 раз выше тех, что достигались в прежних экспериментах.

По масштабам коллайдер можно сравнить с проектом создания термоядерного реактора или запуском человека на Луну. В этом проекте, как в свое время в атомном, собрали не только ученых, но и производственников, ведь необходимо создавать принципиально новое оборудование и новые материалы.

К примеру, чтобы удержать пучок ускоренных частиц в кольцеобразном подземном тоннеле длиной 27 километров, необходимы сильные магнитные поля, а их можно получить только с использованием эффекта сверхпроводимости. Коллайдер станет самой большой «сверхпроводящей» установкой в мире. Около 4 тысяч тонн металла будет охлаждено до температуры на 300 градусов ниже комнатной. В результате ток 1,8 миллионов ампер побежит по сверхпроводящим кабелям почти без потерь.

Большой адронный коллайдер – самый мощный в истории ускорителя элементарных частиц – впервые запущен летом 2008 года (неудачно), второй – осенью 2009-го. Согласно ряду теорий, в результате его работы будут возникать «черные дыры», которые начнут поглощать материю. Сторонники этой теории утверждают, что запуск коллайдера будет равносилен концу света. Их противники заявляют, что даже если «черные дыры» будут возникать, то время их существования будет столь мало, что они не успеют начать поглощать материю46.

Вернуться к Содержанию

<< | >>
Источник: Баканов Р.П.. Актуальные проблемы современной науки и журналистика: Программа дисциплины, методические указания и материалы к лекциям. 2010 {original}

Еще по теме Запуск Большого адронного коллайдера:

  1. 2.2.2. Технология разогрева и запуска печи.
  2. ПСИХОЛОГИЯ БОЛЬШИХ ГРУПП В ПОЛИТИКЕ. БОЛЬШИЕ НАЦИОНАЛЬНО-ЭТНИЧЕСКИЕ ГРУППЫ
  3. ТЕМА 7. ПСИХОЛОГИЯ БОЛЬШИХ ГРУПП В ПОЛИТИКЕ. БОЛЬШИЕ СОЦИАЛЬНЫЕ ГРУППЫ
  4. ПСИХОЛОГИЯ БОЛЬШИХ ГРУПП В ПОЛИТИКЕ. БОЛЬШИЕ СОЦИАЛЬНЫЕ ГРУППЫ
  5. Большое “я”
  6. Больше чем краудсорсинг
  7.    Большое недоразумение
  8. Большие и маленькие
  9. Большой совет.
  10. Большие расы
  11. ОТ БОЛЬШОГО ЭКРАНА — К ДОМАШНЕМУ
  12. БОЛЬШИЕ ПАНЭЛЛИНСКИЕ ИГРЫ
  13. Экваториальная большая раса
  14. Евразийская большая раса
  15. Больше чем прозрачность
  16. Мифы большой лжи
  17. § 51. "Большой по веку своему"
  18. § 87. "Жена царева большая"
  19. Антропний принцип и «Большой взрыв»