Large Hadron Collider Kosten und Baugeschichte. Warum wird der Large Hadron Collider benötigt?

Einige Fakten über den Large Hadron Collider, wie und warum er entstanden ist, was er verwendet und welche potentiellen Gefahren er für die Menschheit darstellt.

1. Der Bau des LHC oder Large Hadron Collider wurde bereits 1984 konzipiert und begann erst 2001. 5 Jahre später, im Jahr 2006, wurde dank der Bemühungen von mehr als 10.000 Ingenieuren und Wissenschaftlern aus verschiedenen Ländern der Bau von der Large Hadron Collider wurde fertiggestellt.

2. Der LHC ist die größte Versuchsanlage der Welt.

3. Warum also der Large Hadron Collider?
Es wurde wegen seiner festen Größe groß genannt: Die Länge des Hauptrings, entlang dem die Partikel getrieben werden, beträgt etwa 27 km.
Hadronic - da die Installation Hadronen (Teilchen, die aus Quarks bestehen) beschleunigt.
Ein Collider - durch in die entgegengesetzte Richtung beschleunigte Teilchenstrahlen, die an speziellen Punkten miteinander kollidieren.

4. Wozu dient der Large Hadron Collider? Der LHC ist ein hochmodernes Forschungszentrum, in dem Wissenschaftler Experimente mit Atomen durchführen, Ionen und Protonen mit hoher Geschwindigkeit kollidieren. Wissenschaftler hoffen, mit Hilfe der Forschung den Schleier über die Geheimnisse der Entstehung des Universums zu lüften.

5. Das Projekt kostete die wissenschaftliche Gemeinschaft astronomische 6 Milliarden Dollar. Russland hat übrigens 700 Spezialisten an den LHC delegiert, die bis heute arbeiten. Aufträge für den LHC brachten russischen Unternehmen rund 120 Millionen US-Dollar ein.

6. Die wichtigste Entdeckung am LHC ist ohne Zweifel die Entdeckung des Higgs-Bosons im Jahr 2012, oder wie es auch "Teilchen Gottes" genannt wird. Das Higgs-Boson ist das letzte Glied im Standardmodell. Ein weiteres bedeutendes Ereignis in Buck ist das Erreichen einer Rekord-Kollisionsenergie von 2,36 Teraelektronenvolt.

7. Einige Wissenschaftler, auch in Russland, glauben, dass Wissenschaftler dank groß angelegter Experimente am CERN (der Europäischen Organisation für Kernforschung, in der sich der Collider befindet) die weltweit erste Zeitmaschine bauen können. Allerdings teilen die meisten Wissenschaftler nicht den Optimismus ihrer Kollegen.

8. Die wichtigsten Befürchtungen der Menschheit vor dem stärksten Beschleuniger der Welt beruhen auf der Gefahr, die die Menschheit durch die Bildung mikroskopisch kleiner Schwarzer Löcher bedroht, die in der Lage sind, umgebende Materie einzufangen. Es gibt eine weitere potenzielle und äußerst gefährliche Bedrohung - die Entstehung von Strapels (aus seltsamen Tröpfchen), die hypothetisch in der Lage sind, bei einer Kollision mit dem Atomkern alle neuen Strapels zu bilden und die Materie des gesamten Universums zu verändern. Die meisten der angesehensten Wissenschaftler behaupten jedoch, dass ein solches Ergebnis unwahrscheinlich ist. Aber theoretisch möglich

9. 2008 verklagten zwei Hawaiianer das CERN. Sie beschuldigten das CERN, versucht zu haben, die Menschheit durch Fahrlässigkeit zu beenden, und forderten von Wissenschaftlern Sicherheitsgarantien.

10. Der Large Hadron Collider befindet sich in der Schweiz in der Nähe von Genf. Am CERN gibt es ein Museum, in dem den Besuchern die Prinzipien des Colliders und warum er gebaut wurde, anschaulich erklärt wird.

11 ... Und zum Schluss noch ein kleiner Fun Fact. Den Abfragen in Yandex nach zu urteilen, wissen viele Leute, die nach Informationen über den Large Hadron Collider suchen, nicht, wie man den Namen des Beschleunigers richtig schreibt. Sie schreiben zum Beispiel "Andronny" (und schreiben nicht nur, was die Berichte von NTV mit ihrem Andronny-Collider wert sind), manchmal schreiben sie "android" (Das Imperium schlägt zurück). Im bürgerlichen Nete hinken sie auch nicht hinterher und fahren statt "hadron" in die Suchmaschine "hardon" (in orthodoxem Englisch, hard-on - riser). Eine interessante Version der Schreibweise auf Weißrussisch - "Vyaliki gadronny paskaralnik", was übersetzt "Großer Gadron-Beschleuniger" bedeutet.

Hadron Collider. Foto

(oder PANZER)- An dieser Moment der größte und leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger der Welt. Dieser Koloss wurde 2008 auf den Markt gebracht, arbeitete aber lange Zeit mit reduzierten Kapazitäten. Lassen Sie uns herausfinden, was es ist und warum wir einen Large Hadron Collider brauchen.

Geschichte, Mythen und Fakten

Die Idee, einen Collider zu erstellen, wurde 1984 angekündigt. Und das Projekt selbst zum Bau des Colliders wurde bereits 1995 genehmigt und verabschiedet. Die Entwicklung gehört dem Europäischen Zentrum für Kernforschung (CERN). Im Allgemeinen erregte der Start des Colliders nicht nur bei Wissenschaftlern viel Aufmerksamkeit, sondern auch gewöhnliche Leute aus aller Welt. Wir haben über alle möglichen Ängste und Schrecken gesprochen, die mit dem Start des Colliders verbunden sind.

Aber auch jetzt ist es durchaus möglich, dass jemand auf eine Apokalypse im Zusammenhang mit der Arbeit des LHC wartet und bei dem Gedanken zerbricht, was passieren wird, wenn der Large Hadron Collider explodiert. Obwohl alle zunächst Angst vor einem Schwarzen Loch hatten, das, zunächst mikroskopisch klein, wachsen und zuerst den Collider selbst, dann die Schweiz und den Rest der Welt sicher absorbieren würde. Auch die Vernichtungskatastrophe löste große Panik aus. Eine Gruppe von Wissenschaftlern verklagte sogar, um den Bau zu stoppen. In der Erklärung heißt es, dass die Antimaterieklumpen, die im Collider erzeugt werden können, beginnen, sich mit Materie zu vernichten, werden beginnen Kettenreaktion und das gesamte Universum wird zerstört. Ein berühmter Charakter aus Zurück in die Zukunft sagte:

Das gesamte Universum ist natürlich im schlimmsten Fall. Im besten Fall nur unsere Galaxie. Dr. Emet Brown.

Versuchen wir nun zu verstehen, warum es hadronisch ist. Tatsache ist, dass es mit Hadronen arbeitet, genauer gesagt, es beschleunigt, beschleunigt und kollidiert mit Hadronen.

Hadronen- eine Klasse von Elementarteilchen, die starken Wechselwirkungen unterliegen. Hadronen bestehen aus Quarks.

Hadronen werden in Baryonen und Mesonen unterteilt. Nehmen wir der Einfachheit halber an, dass fast alle uns bekannte Materie aus Baryonen besteht. Lassen Sie uns noch weiter vereinfachen und sagen, dass Baryonen Nukleonen sind (Protonen und Neutronen, die einen Atomkern bilden).

So funktioniert der Large Hadron Collider

Der Maßstab ist sehr beeindruckend. Der Collider ist ein Ringtunnel, der in einer Tiefe von hundert Metern vergraben ist. Der LHC ist 26.659 Meter lang. Auf fast Lichtgeschwindigkeit beschleunigte Protonen fliegen in einem unterirdischen Kreis durch Frankreich und die Schweiz. Genauer gesagt liegt die Tiefe des Tunnels im Bereich von 50 bis 175 Metern. Supraleitende Magnete werden verwendet, um Strahlen von fliegenden Protonen zu fokussieren und einzugrenzen, ihre Gesamtlänge beträgt etwa 22 Kilometer und sie arbeiten bei einer Temperatur von -271 Grad Celsius.

Der Collider enthält 4 riesige Detektoren: ATLAS, CMS, ALICE und LHCb. Neben den großen Hauptdetektoren gibt es auch Hilfsdetektoren. Die Detektoren sollen die Ergebnisse von Teilchenkollisionen aufzeichnen. Das heißt, nachdem zwei Protonen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit kollidieren, weiß niemand, was ihn erwartet. Um zu "sehen", was passiert ist, wo es abgeprallt ist und wie weit es weggeflogen ist, und es gibt Detektoren, die mit allen möglichen Sensoren gefüllt sind.

Ergebnisse der Operation des Large Hadron Collider.

Warum brauchen Sie einen Collider? Sicherlich nicht, um die Erde zu zerstören. Es scheint, was ist der Sinn von kollidierenden Teilchen? Tatsache ist, dass es in der modernen Physik viele unbeantwortete Fragen gibt und das Studium der Welt mit Hilfe beschleunigter Teilchen buchstäblich eine neue Ebene der Realität öffnen, die Struktur der Welt verstehen und vielleicht sogar die Hauptfrage beantworten kann "der Sinn des Lebens, des Universums und im Allgemeinen" ...

Welche Entdeckungen wurden am LHC bereits gemacht? Die berühmteste ist die Entdeckung Higgs-Boson(Wir werden ihm einen eigenen Artikel widmen). Außerdem wurden geöffnet 5 neue Partikel, erste Kollisionsdaten bei Rekordenergien, das Fehlen einer Asymmetrie von Protonen und Antiprotonen wird gezeigt, fand ungewöhnliche Protonenkorrelationen... Die Liste geht weiter und weiter. Aber die mikroskopisch kleinen schwarzen Löcher, die Hausfrauen erschreckten, wurden nicht gefunden.

Und das, obwohl der Collider noch nicht auf seine maximale Leistung beschleunigt wurde. Die maximale Energie des LHC ist nun 13 TeV(Tera-Elektronenvolt). Nach entsprechender Vorbereitung sollen die Protonen jedoch auf . beschleunigt werden 14 TeV... Zum Vergleich: In den LHC-Vorgängerbeschleunigern überstiegen die erhaltenen maximalen Energien nicht 1 TeV... So könnte der amerikanische Beschleuniger Tevatron aus dem Bundesstaat Illinois die Teilchen beschleunigen. Die im Collider erzielte Energie ist bei weitem nicht die größte der Welt. Die auf der Erde aufgezeichnete Energie der kosmischen Strahlung übersteigt also die Energie eines in einem Collider beschleunigten Teilchens um das Milliardefache! Die Gefahr des Large Hadron Collider ist also minimal. Es ist wahrscheinlich, dass die Menschheit, nachdem alle Antworten mit Hilfe des LHC eingegangen sind, einen weiteren, stärkeren Collider bauen müssen.

Freunde, liebt die Wissenschaft, und sie wird euch sicherlich lieben! Und sie können Ihnen leicht helfen, sich in die Wissenschaft zu verlieben. Holen Sie sich Hilfe und machen Sie das Lernen zum Vergnügen!

Der LHC ist zuallererst eine große Horrorgeschichte. Aber ist sie so gefährlich und sollte man sich vor ihr fürchten? Ja und nein! Erstens ist alles und noch mehr, was Physiker und Astrophysiker lernen werden, bereits im Voraus bekannt (siehe unten). Und was eine reale Bedrohung darstellt, entpuppt sich aus dem Bereich ihrer Annahmen als eine ganz andere Bedrohung. Warum bin ich so zuversichtlich, darüber zu sprechen, aber nur, weil ich 60 gemacht habe wissenschaftliche Entdeckungen Eigenschaften des Äthers des Universums und daher ist alles über den Äther bekannt, aber im Moment bin ich allein. Erstens liegt die Wissenschaft in Bezug auf Schwarze Löcher grundsätzlich falsch. "Schwarze Löcher" sind die Kerne aller Galaxien. Sie sind riesig und können in keiner Weise künstlich im Miniaturformat hergestellt werden. Und deshalb? Jede Galaxie ist ein riesiger natürlicher Oszillator, der sich zyklisch über einen Zeitraum von mehreren zehn Milliarden Jahren ausdehnt und zusammenzieht. Am Ende der Kontraktion nehmen die meisten Galaxien die Form einer Kugel (Kern) an. Das gesamte Universum, einschließlich aller Galaxien, besteht hauptsächlich aus Äther. Ether ist eine ideale kontinuierliche kompressible Flüssigkeit, die auf kolossalen Druck komprimiert wird, eine enorme Dichte hat und vor allem seine Viskosität Null ist. Der Kern ist das "Schwarze Loch", aber im Gegensatz zu der allgemein akzeptierten Vorstellung davon ist und kann es keine Materie in irgendeiner Form sein - nur Äther. Der Kontraktion der Galaxie folgt unmittelbar ihre Expansion. Insbesondere beginnt sich aus der Kugelform zusätzlich eine scheibenförmige Form auszubilden. Durch die Ausdehnung des darin enthaltenen Äthers sinkt sein statischer Druck im Inneren. Millionen Jahre später tritt der erste kritische Druck auf, bei dem eine Vielzahl von Subelementarteilchen, darunter Photonen, harte Strahlung - Röntgenstrahlen, "Teilchen Gottes" und andere, wie Tautropfen aus dem Äther auftauchen. Die Galaxie wird sichtbar, leuchtend. Wenn es uns seitwärts zugewandt ist, wird in der Mitte um die Achse herum beobachtet schwarzer Punkt oder schwarzer Fleck - Äther, in dem keine Materie gebildet wird. Es entsteht auf große Durchmesser... Es gibt eine Zone oder einen sichtbaren Gürtel, in dem Materie gebildet wird. Ferner wird die Angelegenheit komplexer, wenn sich der scheibenförmige Teil ausdehnt. Subelementarteilchen werden vom Äther von allen Seiten zusammengedrückt. Der Äther selbst zwischen den Partikeln bildet Rotationsparaboloide mit einem geringeren statischen Druck als im umgebenden Äther. Die kleinsten Querschnitte von Paraboloiden in der Mitte des Abstands zwischen den Massenschwerpunkten dieser Teilchen bestimmen die Kompressionskräfte der Teilchen durch unkompensierten Druck auf sie von gegenüberliegenden Seiten. Unter der Wirkung der Quetschkräfte werden die Teilchen in Bewegung gesetzt. Da es sehr viele Partikel gibt, sind die resultierenden Kräfte aus Quetschkräften lange Zeit gleich Null. Über Hunderte von Millionen Jahren wird dieses Gleichgewicht allmählich gestört. Einige von ihnen kleben zusammen und verlangsamen ihre Bewegung, andere haben keine Zeit zum Vorbeigehen und beginnen unter dem Einfluss von Quetschkräften um die zusammengeklebten massereicheren Teilchen zu rotieren und bilden Atome. Dann, Milliarden von Jahren später, werden Moleküle auf die gleiche Weise gebildet. Die Materie wird nach und nach komplexer: Es entstehen Gassterne, dann Sterne mit Planeten. Auf Planeten wird die Materie unter dem Einfluss all der gleichen Quetschkräfte komplexer. Gebildet: gasförmige, flüssige und feste Stoffe. Dann erscheinen auf einigen von ihnen Flora und Fauna und schließlich Lebewesen, die mit Intelligenz ausgestattet sind - Menschen und Außerirdische. In den fernen Regionen der Galaxie wird die Materie mit der Ausdehnung des scheibenförmigen Teils komplexer, je weiter sie vom Zentrum des Kerns entfernt ist. Im Kern selbst ist der statische Druck anscheinend immer höher als der kritische, daher erweist sich die Bildung von Materie darin als unmöglich. Die Schwerkraft als solche existiert überhaupt nicht. Im Universum und insbesondere in Galaxien gilt das Gesetz des universellen Zusammendrückens (Extrusion). Der galaktische Kern ist ein "Schwarzes Loch", besitzt aber nicht die Kräfte, Materie anzuziehen. Licht, das in einem solchen Loch gefangen ist, dringt ungehindert hindurch, obwohl behauptet wird, dies sei angeblich unmöglich. Da der Äther des Universums eine unteilbare kompressible Flüssigkeit ist, hat er keine Temperatur. Nur Materie hat Temperatur, da sie diskret ist (besteht aus Teilchen). Daher erweisen sich der sensationelle Urknall und die Theorie des thermischen Universums als falsch. Da das Gesetz des universellen Zusammendrückens (Auspressens) im Universum wirkt, gibt es keine Schwerkraft, die durch nichts erklärt werden kann, als solche, die von Wissenschaftlern einfach genommen wird - auf Glauben. Daher erweist sich die Allgemeine Relativitätstheorie als inkonsistent - A. Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie und alle Theorien, die auf verschiedenen Arten von Feldern und Ladungen basieren. Es gibt einfach keine Felder und Gebühren. Findet eine einfache und unkomplizierte Erklärung für die vier großen Interaktionen. Außerdem ist die Anziehung auf das Zusammendrücken und die Abstoßung auf die Extrusion zurückzuführen. Bezüglich Ladungen: Ungleiche Ladungen ziehen sich an (Phänomen - Zusammendrücken) und gleiche Ladungen stoßen ab (Phänomen - Ausstoßen). Daher werden auch eine Reihe von Theorien unhaltbar. Allerdings sollte man vor Angst vor der Bildung von „Schwarzen Löchern“ im LHC – dem Large Hadron Collider – nicht in Ohnmacht fallen. Er wird es nie schaffen, egal wie aufgebläht sein Stab und egal welche Eidversprechen er gibt. "Teilchen Gottes" (das Giggs-Boson) zu erzeugen, ist anscheinend unmöglich und nicht ratsam. Diese Teilchen selbst in fertiges Formular kommen aus der ersten Zone unserer Galaxie "Milchstraße" zu uns und wir sollten keine Angst vor ihnen haben. Boson greift die Erde seit Milliarden von Jahren an und während dieser Zeit ist nichts Gefährliches passiert. Wovor sollten Sie jedoch Angst haben? Es besteht auch eine sehr große Gefahr, der sich diejenigen, die am LHC experimentieren, nicht einmal bewusst sind! Im LHC werden vergleichsweise schwere Teilchen auf bisher unerreichbare Lichtgeschwindigkeiten beschleunigt. Und wenn sie aus irgendeinem Grund von der vorgegebenen Bewegungsbahn abweichen und daher in den Detektor oder woanders fallen, dann beginnen sie mit einer hohen Geschwindigkeit und spezifischen Energie, die sie zu erhöhen versuchen, Elektronen herauszuschlagen Atome nicht radioaktiver Stoffe und provozieren so eine bisher unbekannte Kernreaktion. Danach beginnt die spontane Kernspaltung fast aller Substanzen. Darüber hinaus wird es eine atomare Explosion einer bisher nicht gesehenen Kraft sein. Deshalb wird es verschwinden: zuerst der LHC mit der Schweiz, dann Europa und der ganze Globus. Obwohl alles hier aufhören mag, werden wir alle weg sein. Dies wird eine Katastrophe im kosmischen Ausmaß sein. Bevor es also zu spät ist, muss das LHC-Personal Mut zeigen und Experimente am LHC sofort aussetzen, bis der wahre Grund geklärt ist: Wird das so sein oder nicht? Vielleicht liege ich glücklicherweise falsch. Es wäre gut, wenn dem so wäre. Nur ein Team von Wissenschaftlern kann die richtige Antwort auf diese Frage geben. Kolpakow Anatoly Petrovich, Maschinenbauingenieur

Der leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger der Welt auf kollidierenden Strahlen

Der weltweit leistungsstärkste Beschleuniger geladener Teilchen auf kollidierenden Strahlen, gebaut vom Europäischen Zentrum für Kernforschung (CERN) in einem 27 Kilometer langen unterirdischen Tunnel in einer Tiefe von 50-175 Metern an der Grenze zwischen der Schweiz und Frankreich. Der LHC wurde im Herbst 2008 gestartet, aber aufgrund des Unfalls begannen die Experimente damit erst im November 2009 und er erreichte im März 2010 seine Auslegungskapazität. Der Start des Colliders erregte nicht nur die Aufmerksamkeit von Physikern, sondern auch von einfachen Leuten, da die Medien Bedenken äußerten, dass Experimente am Collider zum Ende der Welt führen könnten. Im Juli 2012 wurde bekannt, dass der LHC ein Teilchen entdeckt hatte, bei dem es sich mit hoher Wahrscheinlichkeit um das Higgs-Boson handelt – seine Existenz bestätigte die Richtigkeit des Standardmodells der Struktur der Materie.

Hintergrund

Zum ersten Mal wurden Ende der 1920er Jahre Teilchenbeschleuniger in der Wissenschaft eingesetzt, um die Eigenschaften von Materie zu untersuchen. Der erste Ringbeschleuniger, das Zyklotron, wurde 1931 von dem amerikanischen Physiker Ernest Lawrence entwickelt. 1932 gelang es dem Engländer John Cockcroft und dem Iren Ernest Walton mit einem Spannungsvervielfacher und dem weltweit ersten Protonenbeschleuniger erstmals, den Atomkern künstlich zu spalten: Helium wurde durch Beschuss von Lithium mit Protonen gewonnen. Teilchenbeschleuniger arbeiten mit elektrischen Feldern, die verwendet werden, um zu beschleunigen (in vielen Fällen auf Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit) und geladene Teilchen (wie Elektronen, Protonen oder schwerere Ionen) auf einem bestimmten Weg zu halten. Das einfachste Haushaltsbeispiel für Beschleuniger sind Elektronenstrahlröhrenfernseher,,,,.

Beschleuniger werden für eine Vielzahl von Experimenten verwendet, unter anderem zur Gewinnung von superschwere Elemente... Um Elementarteilchen zu untersuchen, werden auch Collider (von kollidieren - "Kollision") verwendet - Beschleuniger geladener Teilchen auf kollidierenden Strahlen, die die Produkte ihrer Kollisionen untersuchen sollen. Wissenschaftler verleihen den Strahlen hohe kinetische Energien. Kollisionen können neue, bisher unbekannte Teilchen bilden. Spezielle Detektoren wurden entwickelt, um ihr Aussehen zu erkennen. Anfang der 1990er Jahre waren die stärksten Collider in den USA und in der Schweiz im Einsatz. 1987 wurde der Tevatron-Beschleuniger mit einer maximalen Strahlenergie von 980 GeV in den USA in der Nähe von Chicago gestartet. Es ist ein unterirdischer Ring von 6,3 Kilometern Länge. 1989 wurde in der Schweiz der Large Electron-Positron Collider (LEP) unter der Schirmherrschaft des Europäischen Zentrums für Kernforschung (CERN) in Betrieb genommen. Für ihn wurde in 50-175 Metern Tiefe im Genferseetal ein 26,7 Kilometer langer Ringtunnel gebaut, im Jahr 2000 konnte eine Strahlenergie von 209 GeV erreicht werden,,,.

In der UdSSR wurde in den 1980er Jahren ein Projekt für den Beschleuniger-Speicher-Komplex (UNK) erstellt - einen supraleitenden Proton-Proton-Beschleuniger am Institut für Hochenergiephysik (IHEP) in Protvino. Es hätte das LEP und Tevatron in den meisten Parametern übertroffen und hätte beschleunigende Strahlen von Elementarteilchen mit einer Energie von 3 Teraelektronenvolt (TeV) ermöglichen sollen. Sein 21 Kilometer langer Hauptring wurde 1994 unterirdisch gebaut, aber wegen Geldmangels wurde das Projekt 1998 eingefroren, der in Protvino gebaute Tunnel wurde eingemottet (nur Elemente des Beschleunigungskomplexes wurden fertiggestellt) und der Chef Ingenieur des Projekts, Gennady Durov, ging zur Arbeit in die USA,,,,,,,. Nach Ansicht einiger russischer Wissenschaftler hätten, wenn das UNK fertiggestellt und in Betrieb genommen worden wäre, keine Notwendigkeit bestanden, leistungsfähigere Collider zu bauen. physikalische Grundlagen der Weltordnung genügte es, die Energieschwelle von 1 TeV an Beschleunigern zu überwinden. Viktor Savrin, stellvertretender Direktor des Forschungsinstituts für Kernphysik an der Moskauer Staatlichen Universität und Koordinator der Beteiligung russischer Institute am Large Hadron Collider-Projekt, erinnerte sich an die UNK: „Nun, drei Teraelektronenvolt oder sieben. Und dann könnten drei Teraelektronenvolt später auf fünf gebracht werden." Aber auch die Vereinigten Staaten gaben 1993 aus finanziellen Gründen den Bau eines eigenen supraleitenden Superkolliders (SSC) auf,,.

Anstatt eigene Physik-Collider zu bauen verschiedene Länder beschlossen, sich im Rahmen eines internationalen Projekts, dessen Idee in den 1980er Jahren entstand, zu vereinen. Nach dem Ende der Experimente am Swiss LEP wurde seine Ausrüstung demontiert und an seiner Stelle der Bau des Large Hadron Collider (LHC) begonnen - des weltweit leistungsstärksten Ringbeschleunigers geladener Teilchen auf kollidierenden Strahlen, bei dem Strahlen von Protonen mit Kollisionsenergien werden Kollisionen bis zu 14 TeV und Bleiionen mit Kollisionsenergien bis zu 1150 TeV,,,,,.

Versuchsziele

Der Hauptzweck der Konstruktion des LHC bestand darin, das Standardmodell zu klären oder zu widerlegen – eine theoretische Konstruktion in der Physik, die Elementarteilchen und drei der vier fundamentalen Wechselwirkungen beschreibt: stark, schwach und elektromagnetisch, mit Ausnahme der Gravitation. Die Bildung des Standardmodells wurde in den 1960er und 1970er Jahren abgeschlossen, und alle seitdem gemachten Entdeckungen wurden laut Wissenschaftlern durch natürliche Erweiterungen dieser Theorie beschrieben. Gleichzeitig erklärte das Standardmodell, wie Elementarteilchen wechselwirken, beantwortete aber nicht die Frage, warum genau so und nicht anders.

Wissenschaftler stellten fest, dass, wenn der LHC die Entdeckung des Higgs-Bosons nicht erreichte (in der Presse wurde es manchmal als "Teilchen Gottes" bezeichnet). Gleichzeitig erforderte die Bestätigung des Standardmodells in einigen Bereichen der Physik weitere experimentelle Überprüfungen: Insbesondere musste die Existenz von "Gravitonen" - hypothetischen Teilchen, die für die Gravitation verantwortlich sind - nachgewiesen werden.

Technische Eigenschaften

Der LHC befindet sich in dem für den LEP gebauten Tunnel. Der größte Teil davon liegt unter französischem Territorium. Der Tunnel enthält zwei Rohre, die fast über ihre gesamte Länge parallel verlaufen und sich an den Orten der Detektoren kreuzen, in denen Kollisionen von Hadronen - Teilchen bestehend aus Quarks stattfinden (für Kollisionen werden Bleiionen und Protonen verwendet). Protonen beginnen nicht im LHC selbst zu beschleunigen, sondern in Hilfsbeschleunigern. Die Protonenstrahlen "starten" im Linearbeschleuniger LINAC2, dann im PS-Beschleuniger, treten dann in den 6,9 km langen Super-Proton-Synchrotron (SPS)-Ring ein und landen erst danach in einer der LHC-Röhren, wo sie für weitere 20 Minuten wird ihnen Energie bis zu 7 TeV verliehen. Am Linearbeschleuniger LINAC3 beginnen Experimente mit Bleiionen. Die Träger werden von 1.600 supraleitenden Magneten gehalten, von denen viele bis zu 27 Tonnen wiegen. Diese Magnete werden durch flüssiges Helium auf eine extrem niedrige Temperatur gekühlt: 1,9 Grad über dem absoluten Nullpunkt, kälter als der Weltraum,,,,,,,.

Mit einer Geschwindigkeit von 99,9999991 Prozent der Lichtgeschwindigkeit und mehr als 11.000 Kreisen pro Sekunde um den Colliderring kollidieren die Protonen in einem von vier Detektoren - den komplexesten LHC-Systemen,,,,,. Der ATLAS-Detektor soll nach neuen unbekannten Teilchen suchen, die Wissenschaftlern einen Suchpfad geben können. neue Physik"anders als das Standardmodell. Der CMS-Detektor ist für die Erfassung des Higgs-Bosons und die Untersuchung der Dunklen Materie bestimmt. Der ALICE-Detektor ist für die Untersuchung der Materie nach dem Urknall und die Suche nach Quark-Gluon-Plasma bestimmt, und der LHCb Der Detektor wird den Grund für das Vorherrschen von Materie gegenüber Antimaterie untersuchen und die Physik von b-Quarks untersuchen, In Zukunft sollen drei weitere Detektoren in Betrieb genommen werden: TOTEM, LHCf und MoEDAL,.

Um die Ergebnisse der Experimente am LHC zu verarbeiten, wird ein dediziertes verteiltes Computernetzwerk GRID verwendet, das in der Lage ist, bis zu 10 Gigabit an Informationen pro Sekunde an 11 Rechenzentren weltweit zu übertragen. Jedes Jahr werden mehr als 15 Petabyte (15 Tausend Terabyte) an Informationen von den Detektoren gelesen: Der Gesamtdatenfluss von vier Experimenten kann 700 Megabyte pro Sekunde erreichen. Im September 2008 gelang es Hackern, in die CERN-Webseite einzudringen und sich nach eigenen Angaben Zugang zur Kontrolle des Colliders zu verschaffen. CERN-Mitarbeiter erklärten jedoch, dass das LHC-Kontrollsystem vom Internet isoliert sei. Im Oktober 2009 wurde Adlen Ishor, einer der Wissenschaftler, die am LHCb-Experiment am LHC arbeiteten, wegen des Verdachts der Zusammenarbeit mit Terroristen festgenommen. Nach Angaben der CERN-Führung hatte Ishor jedoch keinen Zugang zu den unterirdischen Räumlichkeiten des Colliders und unternahm nichts, was die Terroristen interessieren könnte. Im Mai 2012 wurde Ishor zu fünf Jahren Gefängnis verurteilt.

Kosten und Baugeschichte

1995 wurden die Kosten für den Bau des LHC auf 2,6 Milliarden Franken geschätzt, ohne die Kosten für die Durchführung von Experimenten. Es war geplant, dass die Experimente in 10 Jahren beginnen - im Jahr 2005. 2001 wurde das CERN-Budget gekürzt und die Baukosten um 480 Millionen Franken erhöht (die gesamten Projektkosten betrugen bis dahin rund 3 Milliarden Franken), was dazu führte, dass der Start des Colliders auf 2007 verschoben wurde. 2005 kam beim Bau des LHC ein Ingenieur ums Leben: Ursache der Tragödie war der Absturz der Ladung vom Kran.

Der Start des LHC wurde nicht nur wegen Finanzierungsproblemen verschoben. Im Jahr 2007 stellte sich heraus, dass die von Fermilab gelieferten Teile für supraleitende Magnete nicht den konstruktiven Anforderungen entsprachen, weshalb die Markteinführung des Colliders um ein Jahr verschoben wurde.

Am 10. September 2008 wurde der erste Protonenstrahl am LHC gestartet. Geplant war, dass in wenigen Monaten die ersten Kollisionen am Collider stattfinden würden, doch am 19. flüssiges Helium in den Tunnel gegossen, das Vakuum in den Röhren des Beschleunigers gebrochen ... Der Collider musste für Reparaturen geschlossen werden. Trotz des Unfalls fand am 21. September 2008 eine feierliche Zeremonie zur Inbetriebnahme des LHC statt. Ursprünglich sollten die Experimente im Dezember 2008 wieder aufgenommen werden, dann wurde der Termin für den Neustart jedoch auf September und dann auf Mitte November 2009 verschoben, während die ersten Kollisionen erst 2010 geplant waren,,,. Die ersten Teststarts nach dem Unfall von Bleiionen- und Protonenstrahlen entlang eines Teils des LHC-Rings wurden am 23. Oktober 2009 durchgeführt. Am 23. November kam es im ATLAS-Detektor zu den ersten Kollisionen von Strahlen, und am 31. März 2010 war der Collider mit voller Leistung einsatzbereit: An diesem Tag wurde eine Kollision von Protonenstrahlen mit einer Rekordenergie von 7 TeV aufgezeichnet. Im April 2012 wurde eine noch höhere Kollisionsenergie von Protonen aufgezeichnet - 8 TeV.

Der LHC wurde 2009 mit 3,2 bis 6,4 Milliarden Euro bewertet und ist damit das teuerste wissenschaftliche Experiment der Menschheitsgeschichte.

Die internationale Zusammenarbeit

Es wurde darauf hingewiesen, dass ein Projekt von der Größe des LHC nicht von einem Land geschaffen werden kann. Es wurde durch die Bemühungen von nicht nur 20 CERN-Mitgliedsstaaten geschaffen: mehr als 10 Tausend Wissenschaftler aus mehr als 100 Ländern der Welt nahmen an seiner Entwicklung teil. Seit 2009 wird das LHC-Projekt von Generaldirektor CERN Rolf-Dieter Heuer. Auch Russland beteiligt sich als Beobachtermitglied des CERN an der Entstehung des LHC: 2008 arbeiteten rund 700 russische Wissenschaftler am Large Hadron Collider, darunter auch Mitarbeiter des IHEP.

Inzwischen Wissenschaftler von einem von europäische Länder fast die Gelegenheit verpasst, an Experimenten am LHC teilzunehmen. Im Mai 2009 kündigte der österreichische Wissenschaftsminister Johannes Hahn den Austritt des Landes aus dem CERN im Jahr 2010 an und erklärte, dass die Mitgliedschaft im CERN und die Teilnahme am LHC-Programm zu kostspielig seien und der Wissenschaft und den Universitäten in Österreich keinen greifbaren Nutzen bringe. Es ging um mögliche jährliche Einsparungen von rund 20 Millionen Euro, was 2,2 Prozent des CERN-Budgets und rund 70 Prozent der von der österreichischen Bundesregierung für die Beteiligung an internationalen Forschungsorganisationen bereitgestellten Mittel entspricht. Österreich hat zugesagt, die endgültige Entscheidung über den Austritt im Herbst 2009 zu treffen. Der österreichische Bundeskanzler Werner Faymann sagte jedoch später, sein Land werde das Projekt und das CERN nicht verlassen.

Gerüchte über Gefahr

In der Presse kursierten Gerüchte, dass der LHC eine Gefahr für die Menschheit darstelle, da sein Start zum Ende der Welt führen könnte. Grund waren die Aussagen von Wissenschaftlern, dass sich infolge von Kollisionen im Collider mikroskopisch kleine Schwarze Löcher bilden können: Sofort gab es Meinungen, sie könnten die gesamte Erde "saugen", und deshalb sei der LHC eine echte "Büchse der Pandora", ,. Es wurde auch angenommen, dass die Entdeckung des Higgs-Bosons zu einer unkontrollierten Massenzunahme im Universum führen würde, und Experimente zur Suche nach "dunkler Materie" könnten zum Auftreten von "Strangelets" führen (Strangelets, die Übersetzung des Begriffs in Russisch gehört dem Astronomen Sergey Popov) - "seltsame Materie", die sie bei Kontakt mit gewöhnlicher Materie in einen "Gurt" verwandeln kann. Der Vergleich wurde mit dem Roman von Kurt Vonnegut "Cat's Cradle" gezogen, wo der fiktive Stoff "ice-nine" das Leben auf dem Planeten zerstörte. Einige Veröffentlichungen, die sich auf die Meinungen einzelner Wissenschaftler berufen, stellten auch fest, dass Experimente am LHC mit der Zeit zum Auftreten von „Wurmlöchern“ führen können, durch die Partikel oder sogar Lebewesen aus der Zukunft in unsere Welt übertragen werden können. Es stellte sich jedoch heraus, dass die Worte der Wissenschaftler von Journalisten verzerrt und falsch interpretiert wurden: Zunächst ging es "um mikroskopische Zeitmaschinen, mit deren Hilfe nur einzelne Elementarteilchen in die Vergangenheit reisen können".

Wissenschaftler haben wiederholt festgestellt, dass die Wahrscheinlichkeit solcher Ereignisse vernachlässigbar ist. Es wurde sogar eine spezielle LHC-Sicherheitsbewertungsgruppe zusammengestellt, die die Wahrscheinlichkeit von Katastrophen analysiert und einen Bericht erstellt hat, die aus Experimenten am LHC resultieren könnten. Kollisionen von Protonen am LHC sind nach Ansicht von Wissenschaftlern nicht gefährlicher als Kollisionen von kosmischer Strahlung mit Raumanzügen von Astronauten: Sie haben manchmal sogar mehr Energie als das, was am LHC erreicht werden kann. Die hypothetischen Schwarzen Löcher werden sich "auflösen", ohne auch nur die Wände des Colliders zu erreichen,,,,,.

Gerüchte über mögliche Katastrophen hielten die Öffentlichkeit jedoch weiterhin in Atem. Die Erfinder des Colliders wurden sogar verklagt: Die berühmtesten Prozesse gehörten dem amerikanischen Anwalt und Arzt Walter Wagner und dem deutschen Chemieprofessor Otto Rossler. Sie beschuldigten CERN, durch ihr Experiment die Menschheit zu gefährden und das von der Menschenrechtskonvention garantierte "Recht auf Leben" zu verletzen, aber die Behauptungen wurden zurückgewiesen. Die Presse berichtete, dass aufgrund von Gerüchten über den bevorstehenden Weltuntergang nach dem Start des LHC in Indien ein 16-jähriges Mädchen Selbstmord begangen habe.

In der russischen Blogosphäre tauchte das Meme "wäre eher ein Collider" auf, was übersetzt werden kann mit "wäre eher das Ende der Welt, diese Schande kann man sich nicht mehr ansehen." Der Witz "Physiker haben eine Tradition, alle 14 Milliarden Jahre einen Collider zusammenzubauen und zu starten" war populär.

Wissenschaftliche Ergebnisse

Die ersten experimentellen Daten am LHC wurden im Dezember 2009 veröffentlicht. Am 13. Dezember 2011 gaben CERN-Spezialisten bekannt, dass es ihnen als Ergebnis von Forschungen am LHC gelungen sei, die Grenzen der wahrscheinlichen Masse des Higgs-Bosons auf 115,5-127 GeV zu verengen und Anzeichen für die Existenz des gewünschten Teilchens mit a . zu erkennen Masse von etwa 126 GeV. Im selben Monat wurde erstmals bekannt, dass bei Experimenten am LHC ein neues Nicht-Higgs-Teilchen namens χb (3P) entdeckt wurde.

Am 4. Juli 2012 gab die CERN-Führung offiziell die Entdeckung eines neuen Teilchens im Massenbereich von etwa 126 GeV mit einer Wahrscheinlichkeit von 99,99995 Prozent bekannt, bei dem es sich laut Wissenschaftlern höchstwahrscheinlich um das Higgs-Boson handelte. Dieses Ergebnis wurde vom Leiter einer von zwei am LHC arbeitenden wissenschaftlichen Kollaborationen, Joe Incandela, als "eine der größten Beobachtungen auf diesem Gebiet der Wissenschaft in den letzten 30-40 Jahren" bezeichnet, und Peter Higgs selbst erklärte die Entdeckung von a Teilchen "das Ende einer Ära in der Physik.",,.

Zukünftige Projekte

Im Jahr 2013 plant das CERN, den LHC durch die Installation leistungsfähigerer Detektoren und die Erhöhung der Gesamtleistung des Colliders aufzurüsten. Das Modernisierungsprojekt heißt Super Large Hadron Collider (SLHC). Auch der Bau des International Linear Collider (ILC) ist geplant. Seine Röhre wird mehrere Dutzend Kilometer lang sein und sollte billiger sein als der LHC, da seine Konstruktion keine teuren supraleitenden Magnete erfordert. Der ILC kann in Dubna gebaut werden,,.

Außerdem schlugen einige CERN-Spezialisten und Wissenschaftler aus den Vereinigten Staaten und Japan vor, nach dem Ende der LHC-Arbeiten mit der Arbeit an einem neuen Very Large Hadron Collider (VLHC) zu beginnen.

Verwendete Materialien

Chris Wickham, Robert Evans... "Es" ist ein Boson: "Higgs-Quest trägt neue Partikel. - Reuters, 05.07.2012

Lucy Christie, Marie Noelle Blessig... Körperbau: decouverte de la "particule de Dieu"? - Agentur Frankreich-Presse, 04.07.2012

Dennis auf Wiedersehen... Physiker finden schwer fassbare Teilchen als Schlüssel zum Universum. - Das neue Yorker Zeiten, 04.07.2012

Adlene Hicheur verurteilt eine Strafe und ein Gefängnis, nicht eine avec sursis. - L "Express, 04.05.2012

Teilchenbeschleuniger eskaliert die Suche nach der Erforschung des Universums. - Agentur Frankreich-Presse, 06.04.2012

Jonathan Amos... LHC meldet die Entdeckung seines ersten neuen Teilchens. - BBC News, 22.12.2011

Leonid Popov... Das erste neue Teilchen wird am LHC gefangen. - Membrana, 22.12.2011

Stephen Shankland... CERN-Physiker finden Hinweis auf Higgs-Boson. - CNET, 13.12.2011

Paul Rincon... LHC: Higgs-Boson "könnte flüchtig gesehen worden sein". - BBC News, 13.12.2011

Ja wir haben es geschafft! - CERN-Bulletin, 31.03.2010

Richard Webb... Physiker wollen erste Ergebnisse des LHC veröffentlichen. - Neuer Wissenschaftler, 21.12.2009

Pressemitteilung... Zwei umlaufende Strahlen bringen erste Kollisionen im LHC. - CERN (cern.ch), 23.11.2009

Partikel sind zurück im LHC! - CERN (cern.ch), 26.10.2009

Erste Bleiionen im LHC. - LHC-Injektionstests (lhc-injection-test.web.cern.ch), 26.10.2009

Charles Bremner, Adam Sage... Hadron Collider-Physikerin Adlene Hicheur wegen Terrorismus angeklagt. - Die Zeiten, 13.10.2009

Dennis auf Wiedersehen... Französischer Ermittlungswissenschaftler in Ermittlungen zum formalen Terrorismus. - Die New York Times, 13.10.2009

Was ist vom supraleitenden Super Collider übrig geblieben? - Die Physik heute, 06.10.2009

LHC soll Anfang 2009-2010 mit 3,5 TeV betrieben werden, später steigend. - CERN (cern.ch), 06.08.2009

Komitee für LHC-Experimente. - CERN (cern.ch), 30.06.2009

Der Large Hadron Collider wird entweder "Doomsday Machine" oder der Schlüssel zum Geheimnis des Universums genannt, aber seine Bedeutung steht nicht in Frage.

Wie der berühmte britische Denker Bertrand Russell einmal sagte: "Was Sie wissen, ist Philosophie, was Sie nicht wissen." Es scheint, dass wahre wissenschaftliche Erkenntnisse längst von ihren Ursprüngen getrennt wurden, die in der philosophischen Forschung zu finden sind. Antikes Griechenland, aber es ist nicht so.

Während des 20. Jahrhunderts haben Wissenschaftler versucht, in der Wissenschaft die Antwort auf die Frage nach der Struktur der Welt zu finden. Dieser Prozess ähnelte der Suche nach dem Sinn des Lebens: eine Vielzahl von Theorien, Annahmen und sogar verrückten Ideen. Zu welchen Schlussfolgerungen kamen Wissenschaftler zu Beginn des 21. Jahrhunderts?

Die ganze Welt besteht aus Elementarteilchen, die die endgültigen Formen von allem darstellen, was existiert, also nicht in kleinere Elemente zerlegt werden kann. Dazu gehören Protonen, Elektronen, Neutronen und so weiter. Diese Teilchen stehen in ständiger Wechselwirkung miteinander. Zu Beginn unseres Jahrhunderts wurde es in 4 Grundtypen ausgedrückt: Gravitation, elektromagnetische, starke und schwache. Die erste wird durch die Allgemeine Relativitätstheorie beschrieben, die anderen drei werden im Standardmodell (Quantentheorie) zusammengefasst. Es wurde auch vermutet, dass es eine andere Wechselwirkung gibt, die später als Higgs-Feld bezeichnet wird.

Nach und nach wird die Idee, alle grundlegenden Wechselwirkungen im Rahmen von „ Theorie von allem", das zunächst als Scherz empfunden wurde, sich aber schnell zu einer starken wissenschaftlichen Richtung entwickelte. Warum wird das benötigt? So einfach ist das! Ohne zu verstehen, wie die Welt funktioniert, sind wir wie Ameisen in einem künstlichen Nest – wir werden unsere Fähigkeiten nicht überschreiten. Menschliches Wissen kann (naja, oder Tschüss nicht, wenn Sie ein Optimist sind), die Struktur der Welt als Ganzes zu erfassen.

Eine der berühmtesten Theorien, die behauptet, "alles zu umarmen" ist Stringtheorie... Es impliziert, dass das gesamte Universum und unser Leben mit dir multidimensional ist. Trotz des entwickelten theoretischen Teils und der Unterstützung berühmter Physiker wie Brian Green und Stephen Hawking hat es keine experimentelle Bestätigung.

Wissenschaftler hatten es Jahrzehnte später satt, von der Tribüne aus zu senden, und beschlossen, etwas zu bauen, das ein für alle Mal die i's machen sollte. Dafür wurde der weltweit größte Versuchsaufbau geschaffen - Large Hadron Collider (LHC).

"Zum Collider!"

Was ist ein Collider? Wissenschaftlich gesehen ist dies ein Beschleuniger für geladene Teilchen, der Elementarteilchen beschleunigen soll, um ihre Wechselwirkung besser zu verstehen. In unwissenschaftlicher Hinsicht ist dies eine große Arena (oder Sandbox, wenn Sie so wollen), in der Wissenschaftler darum kämpfen, ihre Theorien zu validieren.

Die Idee, Elementarteilchen zu kollidieren und zu sehen, was passieren wird, kam 1956 zum ersten Mal von dem amerikanischen Physiker Donald William Kerst. Er schlug vor, dass Wissenschaftler dadurch in die Geheimnisse des Universums eindringen können. Es scheint, was ist falsch daran, zwischen zwei Protonenstrahlen mit einer Gesamtenergie von einer Million Mal mehr zu kollidieren als bei der thermonuklearen Fusion? Die Zeiten waren angemessen: Kalter Krieg, Wettrüsten und so weiter.

Die Entstehungsgeschichte des LHC

Brücke-Osteuropa / wikimedia.org
(CC0 1.0)

Die Idee, einen Beschleuniger zur Gewinnung und Untersuchung geladener Teilchen zu entwickeln, entstand Anfang der 1920er Jahre, aber die ersten Prototypen wurden erst Anfang der 1930er Jahre erstellt. Ursprünglich waren es Hochspannungs-Linearbeschleuniger, also geradlinig bewegte geladene Teilchen. Die Ringversion wurde 1931 in den USA eingeführt, woraufhin ähnliche Geräte in einer Reihe von entwickelten Ländern auftauchten - Großbritannien, der Schweiz und der UdSSR. Sie haben den Namen Zyklotrone, und wurde später aktiv zur Herstellung von Atomwaffen eingesetzt.

Es sollte beachtet werden, dass die Kosten für den Bau eines Teilchenbeschleunigers unglaublich hoch sind. Europa, das während des Kalten Krieges eine untergeordnete Rolle spielte, hat seine Gründung in Auftrag gegeben Europäische Organisation für Kernforschung (auf Russisch wird es oft als CERN gelesen), die später den Bau des LHC aufnahm.

CERN wurde im Zuge der internationalen Besorgnis über die Nuklearforschung in den Vereinigten Staaten und der UdSSR gegründet, die zur totalen Vernichtung führen könnte. Daher beschlossen die Wissenschaftler, ihre Bemühungen zu bündeln und sie auf einen friedlichen Kanal zu lenken. 1954 wurde das CERN offiziell geboren.

1983 wurden unter der Schirmherrschaft des CERN die W- und Z-Bosonen entdeckt, woraufhin die Frage nach der Entdeckung der Higgs-Bosonen nur noch eine Frage der Zeit war. Im selben Jahr begann der Bau des Large Electron-Positron Collider (BEPC), der eine wesentliche Rolle bei der Erforschung der entdeckten Bosonen spielte. Doch schon damals wurde klar, dass die Leistung des erstellten Gerätes bald nicht mehr ausreichen würde. Und 1984 wurde beschlossen, den LHC zu bauen, unmittelbar nachdem das BEPK demontiert wurde. Dies geschah im Jahr 2000.

Der Bau des LHC, der 2001 begann, wurde dadurch erleichtert, dass er auf dem Gelände des ehemaligen BEPK im Tal des Genfersees stattfand. Im Zusammenhang mit Finanzierungsfragen (1995 wurden die Kosten auf 2,6 Milliarden Franken geschätzt, 2001 überstiegen es 4,6 Milliarden, 2009 waren es 6 Milliarden Dollar).

Derzeit befindet sich der LHC in einem Tunnel mit einem Umfang von 26,7 km und durchquert gleichzeitig das Territorium zweier europäischer Länder - Frankreich und der Schweiz. Die Tiefe des Tunnels variiert zwischen 50 und 175 Metern. Es sollte auch beachtet werden, dass die Kollisionsenergie von Protonen im Beschleuniger 14 Teraelektronenvolt erreicht, was 20 Mal mehr ist als die Ergebnisse, die mit BEPC erzielt wurden.

"Neugier ist kein Laster, sondern eine große widerliche Sache"

Der 27 Kilometer lange CERN-Collider-Tunnel liegt 100 Meter unter der Erde bei Genf. Hier wird es riesige supraleitende Elektromagnete geben. Transportwagen rechts. Juhanson / wikipedia.org (CC BY-SA 3.0)

Warum wird diese von Menschenhand geschaffene "Doomsday-Maschine" benötigt? Wissenschaftler erwarten, die Welt so zu sehen, wie sie unmittelbar nach dem Urknall, also zum Zeitpunkt der Materiebildung, war.

Ziele, auf die sich Wissenschaftler beim Bau des LHC gesetzt haben:

1. Bestätigung oder Widerlegung des Standardmodells mit dem Ziel, weiter eine „Theory of Everything“ zu schaffen.
2. Beweis für die Existenz des Higgs-Bosons als Teilchen der fünften fundamentalen Wechselwirkung. Sie sollte nach theoretischen Studien die elektrischen und schwachen Wechselwirkungen beeinflussen und ihre Symmetrie brechen.
3. Die Untersuchung von Quarks, einem fundamentalen Teilchen, das 20.000 mal kleiner ist als die aus ihnen bestehenden Protonen.
4. Gewinnung und Erforschung von Dunkler Materie, die ausmacht die meisten Das Universum.

Dies sind bei weitem nicht die einzigen Ziele, die Wissenschaftler dem LHC zugewiesen haben, aber der Rest bezieht sich eher auf verwandte oder rein theoretische.

Was haben Sie erreicht?

Die zweifelsohne größte und bedeutendste Errungenschaft war die offizielle Bestätigung der Existenz von Higgs-Boson... Die Entdeckung der fünften Wechselwirkung (des Higgs-Feldes), die laut Wissenschaftlern den Massenerwerb aller Elementarteilchen beeinflusst. Es wird angenommen, dass, wenn die Symmetrie gebrochen wird, wenn das Higgs-Feld auf andere Felder angewendet wird, die W- und Z-Bosonen massiv werden. Die Entdeckung des Higgs-Bosons ist in seiner Bedeutung so groß, dass eine Reihe von Wissenschaftlern ihm den Namen „göttliche Teilchen“ gaben.

Quarks verbinden sich zu Teilchen (Protonen, Neutronen und andere), die als bezeichnet werden Hadronen... Sie sind es, die im LHC beschleunigen und kollidieren, woher sein Name stammt. Während der Arbeit des Colliders wurde bewiesen, dass es einfach unmöglich ist, ein Quark von einem Hadron zu trennen. Wenn Sie dies versuchen, reißen Sie beispielsweise einfach aus einem Proton eine andere Art von Elementarteilchen heraus - Meson... Obwohl dies nur eines der Hadronen ist und an sich nichts Neues in sich trägt, sollte die weitere Untersuchung der Wechselwirkung von Quarks präzise in kleinen Schritten erfolgen. Bei der Erforschung der grundlegenden Gesetze des Funktionierens des Universums ist Eile gefährlich.

Obwohl die Quarks selbst während der Nutzung des LHC nicht entdeckt wurden, wurde ihre Existenz bis zu einem gewissen Grad als mathematische Abstraktion wahrgenommen. Die ersten solchen Teilchen wurden 1968 gefunden, aber erst 1995 wurde die Existenz eines "echten Quarks" offiziell bewiesen. Die Ergebnisse der Experimente werden durch die Reproduzierbarkeit bestätigt. Daher wird das Erreichen eines ähnlichen Ergebnisses durch den LHC nicht als Wiederholung, sondern als bestärkender Beweis für ihre Existenz wahrgenommen! Obwohl das Problem mit der Realität der Quarks nirgendwo verschwunden ist, denn sie sind einfach kann nicht herausgegriffen werden von Hadronen.

Welche Pläne?

Hans G / flickr.com (CC BY-SA 2.0)

Die Hauptaufgabe, eine "Theorie von allem" zu erstellen, ist nicht gelöst, aber eine theoretische Untersuchung möglicher Varianten ihrer Manifestation ist im Gange. Bisher ist eines der Probleme bei der Kombination der Allgemeinen Relativitätstheorie und des Standardmodells anderer Bereich ihre Handlungen, und daher berücksichtigt die zweite nicht die Besonderheiten der ersten. Daher ist es wichtig, über das Standardmodell hinauszugehen und den Rand zu erreichen Neue Physik.

Supersymmetrie - Wissenschaftler glauben, dass es die bosonischen und fermionischen Quantenfelder so sehr verbindet, dass sie sich ineinander verwandeln können. Es ist eine solche Umrechnung, die den Rahmen des Standardmodells sprengt, da es eine Theorie gibt, dass die symmetrische Abbildung von Quantenfeldern auf Gravitonen... Sie können dementsprechend ein Elementarteilchen der Schwerkraft sein.

Boson Madala- Die Hypothese der Existenz des Madala-Bosons legt nahe, dass es ein anderes Feld gibt. Nur wenn das Higgs-Boson mit bekannten Teilchen und Materie interagiert, interagiert das Madala-Boson mit Dunkle Materie... Obwohl es einen großen Teil des Universums einnimmt, fällt seine Existenz nicht in den Anwendungsbereich des Standardmodells.

Mikroskopisches Schwarzes Loch - Eine der Studien des LHC ist die Schaffung eines Schwarzen Lochs. Ja, ja, genau dieser schwarze, alles verzehrende Bereich im Weltraum. Glücklicherweise wurden in dieser Richtung keine nennenswerten Erfolge erzielt.

Heute ist der Large Hadron Collider ein Mehrzweck-Forschungszentrum, auf dessen Grundlage Theorien erstellt und experimentell bestätigt werden, die uns helfen, die Struktur der Welt besser zu verstehen. Es gibt oft Wellen der Kritik an einer Reihe von laufenden Studien, die als gefährlich gebrandmarkt werden, darunter von Stephen Hawking, aber das Spiel ist definitiv die Kerze wert. Wir werden nicht in der Lage sein, mit einem Kapitän, der keine Karten, keinen Kompass, keine Grundkenntnisse über die Welt um uns herum hat, im schwarzen Ozean namens Universum zu segeln.

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