Մեծ հադրոնային կոլայդեր Շինարարության արժեքը և պատմությունը. Ինչու՞ է անհրաժեշտ մեծ հադրոնային կոլայդեր:

Մի քանի փաստ Մեծ հադրոնային կոլայդերի մասին, թե ինչպես և ինչու է այն ստեղծվել, ինչ օգուտ ունի և ինչ պոտենցիալ վտանգ է ներկայացնում մարդկության համար։

1. LHC-ի կամ Մեծ հադրոնային կոլայդերի կառուցումը ստեղծվել է դեռևս 1984-ին և սկսվել միայն 2001-ին: 5 տարի անց՝ 2006-ին, տարբեր երկրներից ավելի քան 10 հազար ինժեներների և գիտնականների ջանքերի շնորհիվ, շինարարությունը Ավարտվեց մեծ հադրոնային կոլայդերը:

2. LHC-ն աշխարհի ամենամեծ փորձարարական հաստատությունն է:

3. Ուրեմն ինչու՞ Մեծ հադրոնային բախիչ:
Այն մեծ է անվանվել իր պինդ չափերի պատճառով՝ հիմնական օղակի երկարությունը, որի երկայնքով շարժվում են մասնիկները, մոտ 27 կմ է։
Հադրոնիկ - քանի որ տեղադրումը արագացնում է հադրոնները (մասնիկներ, որոնք բաղկացած են քվարկներից):
Կոլայդեր - հակառակ ուղղությամբ արագացող մասնիկների ճառագայթների պատճառով, որոնք հատուկ կետերում բախվում են միմյանց:

4. Ինչի համար է մեծ հադրոնային կոլայդերը: LHC-ն ժամանակակից հետազոտական ​​կենտրոն է, որտեղ գիտնականները փորձեր են անցկացնում ատոմների, մեծ արագությամբ միմյանց հետ բախվող իոնների և պրոտոնների հետ: Գիտնականները հույս ունեն հետազոտության օգնությամբ վերացնել տիեզերքի առաջացման գաղտնիքների շղարշը:

5. Նախագիծը գիտական ​​հանրությանը արժեցել է աստղաբաշխական 6 միլիարդ դոլար: Ի դեպ, Ռուսաստանը ԼՀԿ է պատվիրակել 700 մասնագետի, որոնք աշխատում են մինչ օրս։ LHC-ի պատվերները ռուսական ընկերություններին բերել են մոտ 120 միլիոն դոլար:

6. Անկասկած, LHC-ում արված հիմնական հայտնագործությունը 2012 թվականին Հիգսի բոզոնի կամ ինչպես այն կոչվում է նաև «Աստծո մասնիկներ» հայտնաբերումն է։ Հիգսի բոզոնը ստանդարտ մոդելի վերջին օղակն է: Մեկ այլ նշանակալից իրադարձություն Բաքում բախման ռեկորդային էներգիայի ձեռքբերումն է՝ 2,36 տերաէլեկտրոնվոլտ:

7. Որոշ գիտնականներ, այդ թվում՝ Ռուսաստանում, կարծում են, որ CERN-ում (Միջուկային հետազոտությունների եվրոպական կազմակերպություն, որտեղ գտնվում է բախիչը) ​​լայնածավալ փորձերի շնորհիվ գիտնականները կկարողանան ստեղծել աշխարհի առաջին ժամանակի մեքենան: Այնուամենայնիվ, գիտնականների մեծ մասը չի կիսում իրենց գործընկերների լավատեսությունը։

8. Մարդկության հիմնական մտավախությունները մոլորակի ամենահզոր արագացուցիչի վերաբերյալ հիմնված են մարդկությանը սպառնացող վտանգի վրա՝ միկրոսկոպիկ սև խոռոչների ձևավորման արդյունքում, որոնք կարող են գրավել շրջակա նյութը: Կա ևս մեկ պոտենցիալ և չափազանց վտանգավոր վտանգ՝ ստրեպլերի առաջացումը (պատրաստված Strange կաթիլից), որոնք, հիպոթետիկորեն, ընդունակ են ատոմի միջուկի հետ բախվելիս ձևավորել բոլոր նոր շերտերը՝ վերափոխելով ամբողջ Տիեզերքի նյութը։ Այնուամենայնիվ, ամենահարգված գիտնականներից շատերը պնդում են, որ նման արդյունքը քիչ հավանական է։ Բայց տեսականորեն հնարավոր է

9. 2008 թվականին երկու Հավայաններ դատի են տվել CERN-ին։ Նրանք մեղադրել են CERN-ին անփութության միջոցով մարդկությանը վերջ դնելու փորձի մեջ՝ գիտնականներից անվտանգության երաշխիքներ պահանջելով։

10. Մեծ հադրոնային կոլայդերը գտնվում է Շվեյցարիայում՝ Ժնևի մոտ։ CERN-ում կա թանգարան, որտեղ այցելուներին հստակ բացատրվում է բախիչի սկզբունքները և ինչու է այն կառուցվել:

11 ... Եվ վերջապես մի փոքր զվարճալի փաստ. Դատելով Yandex-ի հարցումներից՝ շատ մարդիկ, ովքեր տեղեկատվություն են փնտրում Մեծ հադրոնային կոլայդերի մասին, չգիտեն, թե ինչպես ճիշտ գրել արագացուցիչի անունը: Օրինակ, գրում են «Անդրոննի» (և ոչ միայն գրում են, թե ինչ արժեն НТВ-ի ռեպորտաժները իրենց Անդրոնի կոլայդերով), երբեմն գրում են «անդրոիդ» (Կայսրությունը պատասխան հարված է հասցնում): Բուրժուական ցանցում նրանք նույնպես հետ չեն մնում և «հադրոնի» փոխարեն քշում են «hardon» որոնողական համակարգ (ուղղափառ անգլերեն՝ hard-on - riser): Բելառուսերեն ուղղագրության հետաքրքիր տարբերակ՝ «Vyalikі gadronny paskaralnіk», որը թարգմանվում է որպես «Մեծ հադրոնային արագացուցիչ»։

Հադրոնային կոլայդեր. Լուսանկարը

(կամ ՏԱՆԿ)- վրա այս պահինմասնիկների ամենամեծ և ամենահզոր արագացուցիչն աշխարհում: Այս կոլոսուսը գործարկվել է 2008 թվականին, սակայն երկար ժամանակ աշխատել է կրճատված հզորություններով։ Եկեք պարզենք, թե դա ինչ է և ինչու է մեզ անհրաժեշտ Մեծ հադրոնային կոլայդեր:

Պատմություն, առասպելներ և փաստեր

Կոլայդեր ստեղծելու գաղափարը հայտարարվել է 1984 թվականին։ Իսկ բուն կոլայդերի կառուցման նախագիծը հաստատվել և ընդունվել է արդեն 1995թ. Մշակումը պատկանում է Միջուկային հետազոտությունների եվրոպական կենտրոնին (CERN): Ընդհանրապես, կոլայդերի արձակումը գրավեց ոչ միայն գիտնականների, այլև մեծ ուշադրությունը հասարակ մարդիկամբողջ աշխարհից. Մենք խոսեցինք բոլոր տեսակի վախերի և սարսափների մասին, որոնք կապված են բախիչի գործարկման հետ:

Այնուամենայնիվ, նույնիսկ հիմա, միանգամայն հնարավոր է, որ ինչ-որ մեկը սպասում է ապոկալիպսիսի, որը կապված է LHC-ի աշխատանքի հետ և ճաքում է այն մտքից, թե ինչ կլինի, եթե Մեծ հադրոնային կոլայդերը պայթի: Թեև, առաջին հերթին, բոլորը վախենում էին սև անցքից, որը սկզբում մանրադիտակային լինելով՝ կմեծանա և ապահով կլանեց նախ բուն բախիչը, իսկ հետո՝ Շվեյցարիան և մնացած աշխարհը։ Մեծ խուճապ առաջացրեց նաեւ բնաջնջման աղետը։ Մի խումբ գիտնականներ նույնիսկ դատի են տվել՝ փորձելով կասեցնել շինարարությունը։ Հայտարարության մեջ ասվում է, որ հականյութի կուտակումները, որոնք կարող են առաջանալ բախիչում, կսկսեն ոչնչացվել նյութի հետ, կսկսվեն. շղթայական ռեակցիաև ամբողջ տիեզերքը կկործանվի: Ինչպես ասել է «Վերադարձ դեպի ապագա» ֆիլմի հայտնի կերպարը.

Ամբողջ տիեզերքը, իհարկե, վատագույն սցենարի դեպքում է: Լավագույն դեպքում՝ միայն մեր գալակտիկան: Դոկտոր Էմեթ Բրաուն.

Հիմա փորձենք հասկանալ, թե ինչու է այն հադրոնիկ: Փաստն այն է, որ այն աշխատում է հադրոնների հետ, ավելի ճիշտ՝ արագացնում է, արագացնում և բախվում հադրոններին։

Հադրոններ- ուժեղ փոխազդեցության ենթակա տարրական մասնիկների դաս: Հադրոնները կազմված են քվարկներից։

Հադրոնները բաժանվում են բարիոնների և մեզոնների։ Դա հեշտացնելու համար ասենք, որ մեզ հայտնի գրեթե ողջ նյութը բաղկացած է բարիոններից։ Եկեք ավելի պարզեցնենք և ասենք, որ բարիոնները նուկլեոններ են (ատոմի միջուկը կազմող պրոտոններ և նեյտրոններ):

Ինչպես է աշխատում մեծ հադրոնային կոլայդերը

Սանդղակը շատ տպավորիչ է։ Բախիչը հարյուր մետր խորության վրա թաղված օղակաձեւ թունել է։ LHC-ի երկարությունը 26659 մետր է: Պրոտոնները, որոնք արագացել են լույսի արագությանը մոտ արագությամբ, ստորգետնյա շրջանով թռչում են Ֆրանսիայի և Շվեյցարիայի տարածքով։ Ավելի ճիշտ՝ թունելի խորությունը 50-ից 175 մետր է։ Գերհաղորդիչ մագնիսները օգտագործվում են թռչող պրոտոնների ճառագայթները կենտրոնացնելու և սահմանափակելու համար, նրանց ընդհանուր երկարությունը մոտ 22 կիլոմետր է, և նրանք գործում են -271 աստիճան Ցելսիուսի ջերմաստիճանում:

Բախիչն իր մեջ ներառում է 4 հսկա դետեկտոր՝ ATLAS, CMS, ALICE և LHCb։ Բացի հիմնական խոշոր դետեկտորներից, կան նաև օժանդակ: Դետեկտորները նախատեսված են մասնիկների բախումների արդյունքները գրանցելու համար։ Այսինքն, այն բանից հետո, երբ երկու պրոտոնները բախվում են գրեթե լույսի արագությամբ, ոչ ոք չգիտի, թե ինչ սպասել: «Տեսնելու» համար, թե ինչ է տեղի ունեցել, որտեղ է այն ցատկել և որքան հեռու է թռել, և կան դետեկտորներ՝ լցոնված բոլոր տեսակի սենսորներով։

Մեծ հադրոնային կոլայդերի աշխատանքի արդյունքները.

Ինչու՞ է ձեզ անհրաժեշտ կոլայդեր: Իհարկե ոչ Երկիրը կործանելու համար: Ո՞րն է մասնիկների բախման իմաստը: Փաստն այն է, որ ժամանակակից ֆիզիկայում կան բազմաթիվ անպատասխան հարցեր, և արագացված մասնիկների օգնությամբ աշխարհի ուսումնասիրությունը կարող է բառացիորեն բացել իրականության նոր շերտ, հասկանալ աշխարհի կառուցվածքը և գուցե նույնիսկ պատասխանել հիմնական հարցին. «Կյանքի իմաստը, Տիեզերքը և ընդհանրապես» ...

Ի՞նչ բացահայտումներ են արդեն արվել ԼՀԿ-ում։ Ամենահայտնին հայտնագործությունն է Հիգսի բոզոն(դրան կնվիրենք առանձին հոդված)։ Բացի այդ, բացվել են 5 նոր մասնիկներ, առաջին բախման տվյալները, որոնք ստացվել են ռեկորդային էներգիաներով, ցուցադրվում է պրոտոնների և հակապրոտոնների անհամաչափության բացակայությունը, գտել են անսովոր պրոտոնային հարաբերակցություններ... Ցուցակը անվերջ շարունակվում է: Սակայն մանրադիտակային սև անցքերը, որոնք սարսափեցրել էին տնային տնտեսուհիներին, այդպես էլ չհայտնաբերվեցին:

Եվ դա չնայած այն հանգամանքին, որ բախիչը դեռ չի արագացվել իր առավելագույն հզորությամբ։ Այժմ LHC-ի առավելագույն էներգիան է 13 TeV(տերա էլեկտրոն-վոլտ): Այնուամենայնիվ, համապատասխան նախապատրաստումից հետո նախատեսվում է պրոտոնների արագացում 14 TeV... Համեմատության համար նշենք, որ LHC-ի նախորդների արագացուցիչներում ստացված առավելագույն էներգիաները չեն գերազանցել 1 TeV... Ահա թե ինչպես կարող էր Իլինոյս նահանգի ամերիկյան Tevatron արագացուցիչը արագացնել մասնիկները։ Կոլայդերում ձեռք բերված էներգիան հեռու է աշխարհում ամենամեծից: Այսպիսով, Երկրի վրա գրանցված տիեզերական ճառագայթների էներգիան միլիարդ անգամ գերազանցում է բախիչում արագացված մասնիկի էներգիան: Այսպիսով, Մեծ հադրոնային բախիչի վտանգը նվազագույն է։ Հավանական է, որ LHC-ի օգնությամբ բոլոր պատասխանները ստանալուց հետո մարդկությունը ստիպված կլինի կառուցել ևս մեկ ավելի հզոր կոլայդեր։

Ընկերներ, սիրեք գիտությունը, և այն անպայման կսիրի ձեզ: Եվ նրանք հեշտությամբ կարող են օգնել ձեզ սիրահարվել գիտությանը: Ստացեք օգնություն և դարձրեք ուսումը ուրախություն:

LHC-ն, առաջին հերթին, մեծ սարսափ պատմություն է։ Բայց արդյո՞ք նա իսկապես այդքան վտանգավոր է, և դուք պետք է վախենա՞ք նրանից: Այո եւ ոչ! Նախ, ամեն ինչ և նույնիսկ ավելին, ինչի մասին պատրաստվում են սովորել ֆիզիկոսներն ու աստղաֆիզիկոսները, արդեն նախապես հայտնի է (տես ստորև): Իսկ այն, ինչ իրական վտանգ է ներկայացնում, նրանց ենթադրությունների հարթությունից, պարզվում է, որ բոլորովին այլ սպառնալիք է։ Ինչու՞ եմ ես այդքան վստահ խոսում այդ մասին, բայց միայն այն պատճառով, որ ես դարձրի 60 գիտական ​​բացահայտումներՏիեզերքի եթերի հատկությունները և, հետևաբար, ամեն ինչ հայտնի է եթերի մասին, բայց առայժմ ես մենակ եմ: Նախ, գիտությունը սկզբունքորեն սխալ է սև խոռոչների վերաբերյալ: «Սև խոռոչները» բոլոր գալակտիկաների միջուկներն են։ Դրանք հսկայական են և ոչ մի կերպ չեն կարող արհեստականորեն ստեղծվել մանրանկարչության մեջ։ Եվ դրա՞ համար։ Ցանկացած գալակտիկա հսկա բնական տատանվող է, որը ցիկլային կերպով ընդարձակվում և կծկվում է տասնյակ միլիարդավոր տարիների ընթացքում: Կծկման վերջում գալակտիկաների մեծ մասը ձեռք է բերում գնդակի (միջուկի) ձև: Ամբողջ Տիեզերքը, ներառյալ բոլոր գալակտիկաները, հիմնականում բաղկացած է եթերից։ Եթերը իդեալական շարունակական սեղմվող հեղուկ է, սեղմված մինչև հսկայական ճնշման, ունի հսկայական խտություն և, ամենակարևորը, նրա մածուցիկությունը զրո է: Միջուկը «սև խոռոչ» է, բայց ի տարբերություն դրա մասին ընդհանուր ընդունված գաղափարի, այն չունի և չի կարող լինել որևէ նյութ որևէ ձևով, միայն եթեր: Գալակտիկայի կծկմանը անմիջապես հաջորդում է նրա ընդլայնումը։ Մասնավորապես, գնդաձևից լրացուցիչ սկսում է ձևավորվել սկավառականման ձև: Դրանում եթերի ընդլայնման արդյունքում նրա ստատիկ ճնշումը ներսում նվազում է։ Միլիոնավոր տարիներ անց տեղի է ունենում առաջին կրիտիկական ճնշումը, որի ժամանակ եթերից ցողի կաթիլների նման հայտնվում են մի շարք ենթատարրական մասնիկներ, այդ թվում՝ ֆոտոններ, կոշտ ճառագայթում՝ ռենտգենյան ճառագայթներ, «Աստծո մասնիկներ» և այլն։ Գալակտիկան դառնում է տեսանելի, լուսավոր: Եթե ​​այն կողք է դեպի մեզ, ապա կենտրոնում առանցքի շուրջը նկատվում է սև կետկամ սև կետ - եթեր, որի մեջ նյութ չի ձևավորվում: Այն ձևավորվում է մեծ տրամագծեր... Կա գոտի կամ տեսանելի գոտի, որի մեջ ձևավորվում է նյութ: Այնուհետև, քանի որ սկավառակաձև մասը ընդլայնվում է, գործն ավելի բարդ է դառնում: Ենթատարրական մասնիկները բոլոր կողմերից սեղմվում են եթերի կողմից։ Եթերն ինքնին մասնիկների միջև ձևավորում է պտտման պարաբոլոիդներ, որոնց ստատիկ ճնշումը ավելի քիչ է, քան շրջապատող եթերում: Այս մասնիկների զանգվածի կենտրոնների միջև հեռավորության մեջտեղում գտնվող պարաբոլոիդների ամենափոքր խաչմերուկները որոշում են մասնիկների սեղմման ուժերը հակառակ կողմերից նրանց վրա չփոխհատուցվող ճնշումից: Կծկման ուժերի գործողության ներքո մասնիկները շարժման մեջ են դրվում։ Շատ մասնիկներ կան, ուստի ջախջախիչ ուժերից առաջացող ուժերն են երկար ժամանակ հավասար է զրոյի: Հարյուր միլիոնավոր տարիների ընթացքում այս հավասարակշռությունը աստիճանաբար խախտվում է։ Նրանցից ոմանք կպչում են իրար՝ դանդաղեցնելով իրենց շարժումը, մյուսները ժամանակ չունեն անցնելու և սեղմող ուժերի ազդեցության տակ սկսում են պտտվել իրար կպած ավելի զանգվածային մասնիկների շուրջ՝ ձևավորելով ատոմներ։ Հետո, միլիարդավոր տարիներ անց, նույն ձևով ձևավորվում են մոլեկուլներ։ Նյութը աստիճանաբար բարդանում է. ձևավորվում են գազային աստղեր, հետո աստղեր՝ մոլորակներով։ Մոլորակների վրա, նույն սեղմող ուժերի ազդեցության տակ, նյութը դառնում է ավելի բարդ: Առաջացել են գազային, հեղուկ և պինդ նյութեր։ Հետո դրանցից մի քանիսի վրա հայտնվում են բուսական ու կենդանական աշխարհը և վերջապես խելքով օժտված կենդանի էակներ՝ մարդիկ և այլմոլորակայիններ։ Այսպիսով, գալակտիկայի հեռավոր շրջաններում, երբ սկավառակաձեւ հատվածը ընդլայնվում է, նյութն ավելի բարդ է դառնում, որքան այն հեռու է միջուկի կենտրոնից։ Բուն միջուկում ստատիկ ճնշումը, ըստ երևույթին, միշտ ավելի բարձր է ստացվում, քան կրիտիկականը, հետևաբար, դրանում նյութի ձևավորումն անհնար է դառնում։ Ձգողականություն որպես այդպիսին ընդհանրապես գոյություն չունի։ Տիեզերքում և, մասնավորապես, գալակտիկաներում գործում է համընդհանուր սեղմման (արտազատման) օրենքը։ Գալակտիկական միջուկը «սև անցք» է, բայց այն չունի նյութը ձգելու ուժ։ Նման փոսում թակարդված լույսն ազատորեն թափանցում է դրա միջով, չնայած այն պնդումներին, որ դա իբր անհնար է։ Քանի որ Տիեզերքի եթերը անբաժանելի սեղմվող հեղուկ է, այն չունի ջերմաստիճան: Միայն նյութն ունի ջերմաստիճան, քանի որ այն դիսկրետ է (բաղկացած է մասնիկներից): Հետևաբար, աղմկահարույց Մեծ պայթյունը և Ջերմային տիեզերքի տեսությունը պարզվում է, որ սխալ են: Քանի որ Տիեզերքում գործում է համընդհանուր սեղմման (արտազատման) օրենքը, չկա անբացատրելի ձգողականություն, որպես այդպիսին, որն ընդունված է գիտնականների կողմից պարզապես՝ հավատքի վրա: Հետևաբար, հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը անհամապատասխան է ստացվում՝ Ա. Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը և տարբեր տեսակի դաշտերի և լիցքերի վրա հիմնված բոլոր տեսությունները: Պարզապես դաշտեր ու վճարներ չկան։ Գտնում է չորս մեծ փոխազդեցությունների պարզ և պարզ բացատրություն: Բացի այդ, գրավչությունը բացատրվում է սեղմելով, իսկ վանողությունը՝ սեղմելով։ Ինչ վերաբերում է լիցքերին. Հետևաբար, տեսությունների մի ամբողջ շարք նույնպես անհիմն է դառնում։ Այնուամենայնիվ, չի կարելի վախից ուշաթափվել LHC-ում «սև անցքերի»՝ Մեծ հադրոնային կոլայդերի առաջացման պատճառով։ Նա երբեք այն չէր ստեղծի, անկախ նրանից, թե որքան փքված լիներ իր գավազանը և անկախ նրանից, թե ինչ երդման երաշխիքներ էր տալիս: Ստեղծել «Աստծո մասնիկներ» (Գիգսի բոզոն), ըստ երևույթին, անհնար է և նպատակահարմար չէ: Այս մասնիկներն իրենք են ավարտված ձևարի մեզ մոտ մեր գալակտիկայի «Ծիր Կաթին» առաջին գոտուց, և մենք չպետք է վախենանք նրանցից: Բոզոնը հարձակվում է Երկրի վրա միլիարդավոր տարիներ և այս ընթացքում ոչ մի վտանգավոր բան տեղի չի ունեցել։ Այնուամենայնիվ, ինչի՞ց պետք է վախենալ։ Կա նաև մի շատ մեծ վտանգ, որի մասին LHC-ի վրա փորձ անողները նույնիսկ տեղյակ չեն։ LHC-ում համեմատաբար ծանր մասնիկները արագանում են մինչև նախկինում անհասանելի լույսի արագությամբ: Եվ եթե միայն ինչ-ինչ պատճառներով նրանք շեղվեն շարժման տվյալ հետագիծից և, հետևաբար, ընկնեն դետեկտորի մեջ կամ որևէ այլ տեղ, ապա, ունենալով բարձր արագություն և հատուկ էներգիա, և նրանք փորձեն մեծացնել այն, նրանք կսկսեն էլեկտրոնները դուրս տապալել: ոչ ռադիոակտիվ նյութերի ատոմների, այդպիսով առաջացնելով նախկինում անհայտ միջուկային ռեակցիա: Դրանից հետո կսկսվի գրեթե բոլոր նյութերի միջուկների ինքնաբուխ տրոհումը։ Ավելին, դա կլինի նախկինում չտեսնված ուժի ատոմային պայթյուն։ Դրա պատճառով այն կվերանա. նախ՝ LHC-ն Շվեյցարիայի հետ, հետո՝ Եվրոպան և ամբողջ աշխարհը: Թեև ամեն ինչ կարող է կանգ առնել այնտեղ, բայց մենք բոլորս կանցնենք: Սա տիեզերական մասշտաբի աղետ կլինի։ Ուստի, քանի դեռ ուշ չէ, ԼՀԿ-ի անձնակազմը պետք է խիզախություն դրսևորի և անհապաղ դադարեցնի փորձարկումները ԼՀԿ-ում, մինչև պարզվի իրական պատճառը՝ այդպես կլինի՞, թե՞ ոչ։ Երևի, բարեբախտաբար, սխալվում եմ։ Լավ կլիներ, որ այդպես լիներ։ Այս հարցին ճիշտ պատասխան կարող է տալ միայն գիտնականների թիմը։ Կոլպակով Անատոլի Պետրովիչ, ինժեներ-մեխանիկ

Աշխարհի ամենահզոր մասնիկների արագացուցիչը բախվող ճառագայթների վրա

Բախվող ճառագայթների վրա լիցքավորված մասնիկների աշխարհի ամենահզոր արագացուցիչը, որը կառուցել է Միջուկային հետազոտությունների եվրոպական կենտրոնը (CERN) 27 կիլոմետր երկարությամբ ստորգետնյա թունելում՝ Շվեյցարիայի և Ֆրանսիայի սահմանին 50-175 մետր խորության վրա։ LHC-ն գործարկվել է 2008 թվականի աշնանը, սակայն վթարի պատճառով դրա վրա փորձարկումները սկսվել են միայն 2009 թվականի նոյեմբերին, իսկ նախագծային հզորությունը հասել է 2010 թվականի մարտին: Կոլայդերի գործարկումը գրավեց ոչ միայն ֆիզիկոսների, այլև հասարակ մարդկանց ուշադրությունը, քանի որ ԶԼՄ-ներում մտավախություն կար, որ բախիչում փորձարկումները կարող են հանգեցնել աշխարհի վերջի: 2012 թվականի հուլիսին հայտարարվեց, որ LHC-ն հայտնաբերել է մի մասնիկ, որը մեծ հավանականությամբ Հիգսի բոզոնն է. դրա գոյությունը հաստատում է նյութի կառուցվածքի ստանդարտ մոդելի ճիշտությունը:

Նախապատմություն

Առաջին անգամ մասնիկների արագացուցիչները սկսեցին օգտագործվել գիտության մեջ 1920-ականների վերջին՝ նյութի հատկությունները ուսումնասիրելու համար։ Առաջին օղակային արագացուցիչը՝ ցիկլոտրոնը, ստեղծվել է 1931 թվականին ամերիկացի ֆիզիկոս Էռնեստ Լոուրենսի կողմից։ 1932 թվականին անգլիացի Ջոն Քոքրոֆթը և իռլանդացի Էռնեստ Ուոլթոնը, օգտագործելով լարման բազմապատկիչ և աշխարհում առաջին պրոտոնային արագացուցիչը, առաջին անգամ կարողացան արհեստականորեն պառակտել ատոմային միջուկը. հելիումը ստացվել է լիթիումի ռմբակոծմամբ պրոտոններով: Մասնիկների արագացուցիչներն աշխատում են՝ օգտագործելով էլեկտրական դաշտեր, որոնք օգտագործվում են արագացնելու (շատ դեպքերում լույսի արագությանը մոտ արագությունների) և լիցքավորված մասնիկները (օրինակ՝ էլեկտրոններ, պրոտոններ կամ ավելի ծանր իոններ) տվյալ ճանապարհի վրա պահելու համար: Արագացուցիչների կենցաղային ամենապարզ օրինակը էլեկտրոնային ճառագայթով խողովակային հեռուստացույցներն են,,,,:

Արագացուցիչներն օգտագործվում են տարբեր փորձերի, այդ թվում՝ ստանալու համար գերծանր տարրեր... Տարրական մասնիկների ուսումնասիրության համար օգտագործվում են նաև բախիչներ (բախվելուց՝ «բախում»)՝ բախվող ճառագայթների վրա լիցքավորված մասնիկների արագացուցիչներ, որոնք նախատեսված են դրանց բախումների արտադրանքներն ուսումնասիրելու համար։ Գիտնականները ճառագայթներին տալիս են բարձր կինետիկ էներգիա: Բախումները կարող են ձևավորել նոր, նախկինում անհայտ մասնիկներ: Հատուկ դետեկտորները նախատեսված են դրանց տեսքը հայտնաբերելու համար: 1990-ականների սկզբին ԱՄՆ-ում և Շվեյցարիայում գործել են ամենահզոր կոլայդերները։ 1987թ.-ին Չիկագոյի մերձակայքում ԱՄՆ-ում գործարկվեց Tevatron բախիչը՝ 980 ԳեՎ ճառագայթային առավելագույն էներգիայով: Դա ստորգետնյա օղակ է 6,3 կիլոմետր երկարությամբ,,. 1989 թվականին Շվեյցարիայում շահագործման հանձնվեց Էլեկտրոն-պոզիտրոնային խոշոր բախիչը (LEP) Միջուկային հետազոտությունների եվրոպական կենտրոնի (CERN) հովանու ներքո: Նրա համար Ժնևի լճի հովտում 50-175 մետր խորության վրա կառուցվել է 26,7 կիլոմետր երկարությամբ օղակաձև թունել, 2000 թվականին հնարավոր է եղել հասնել 209 ԳեՎ էներգիայի ճառագայթման,,,։

ԽՍՀՄ-ում 1980-ականներին ստեղծվեց նախագիծ արագացուցիչ-պահեստային համալիրի (UNK) համար՝ գերհաղորդիչ պրոտոն-պրոտոնային բախիչ Պրոտվինո քաղաքի Բարձր էներգիայի ֆիզիկայի ինստիտուտում (IHEP): Այն շատ պարամետրերով կգերազանցի LEP-ին և Tevatron-ին և պետք է թույլ տար 3 տերաէլեկտրոնվոլտ (TeV) էներգիա ունեցող տարրական մասնիկների արագացող ճառագայթներ: Նրա հիմնական օղակը՝ 21 կիլոմետր երկարությամբ, կառուցվել է ստորգետնյա 1994 թվականին, սակայն ֆինանսական միջոցների սղության պատճառով նախագիծը սառեցվել է 1998 թվականին, Պրոտվինոյում կառուցված թունելը ցեցից փչացել է (ավարտվել են միայն արագացման համալիրի տարրերը), իսկ գլխավոր. Նախագծի ինժեներ Գենադի Դուրովն աշխատանքի է մեկնել ԱՄՆ,,,,,,,. Որոշ ռուս գիտնականների կարծիքով, եթե UNK-ն ավարտված լիներ և գործարկվեր, ապա ավելի հզոր բախիչներ ստեղծելու կարիք չէր լինի. ֆիզիկական հիմքերՀամաշխարհային կարգի համար բավական էր արագացուցիչների վրա հաղթահարել 1 ՏէՎ էներգիայի շեմը։ Վիկտոր Սավրինը՝ Մոսկվայի պետական ​​համալսարանի միջուկային ֆիզիկայի գիտահետազոտական ​​ինստիտուտի փոխտնօրեն և «Մեծ հադրոնային կոլայդեր» նախագծում ռուսական ինստիտուտների մասնակցության համակարգողը, հիշեցնելով UNK-ը, ասաց. ավելի ուշ բերվի հինգի»։ Այնուամենայնիվ, Միացյալ Նահանգները նույնպես հրաժարվեց 1993 թվականին սեփական գերհաղորդիչ սուպերբախիչի (SSC) կառուցումից, և ֆինանսական պատճառներով,.

Ձեր սեփական ֆիզիկայի բախիչները կառուցելու փոխարեն տարբեր երկրներորոշել է միավորվել միջազգային նախագծի շրջանակներում, որի գաղափարը ծագել է 1980-ականներին։ Շվեյցարական LEP-ում փորձերի ավարտից հետո դրա սարքավորումները ապամոնտաժվեցին, և դրա փոխարեն սկսվեց Մեծ հադրոնային կոլայդերի (LHC) կառուցումը` բախվող ճառագայթների վրա լիցքավորված մասնիկների աշխարհի ամենահզոր օղակաձև արագացուցիչը, որի վրա պրոտոնների ճառագայթներ: էներգիաներով կբախվեն մինչև 14 ՏէՎ բախումներ և կապարի իոններ մինչև 1150 ՏէՎ բախման էներգիաներով,,,,,։

Փորձի նպատակները

LHC-ի կառուցման հիմնական նպատակն էր պարզաբանել կամ հերքել Ստանդարտ մոդելը. տեսական կառույց ֆիզիկայում, որը նկարագրում է տարրական մասնիկները և չորս հիմնարար փոխազդեցություններից երեքը՝ ուժեղ, թույլ և էլեկտրամագնիսական, բացառությամբ գրավիտացիոն: Ստանդարտ մոդելի ձևավորումն ավարտվել է 1960-ական և 1970-ական թվականներին, և այդ ժամանակից ի վեր արված բոլոր հայտնագործությունները, ըստ գիտնականների, նկարագրվել են այս տեսության բնական ընդլայնումներով: Միևնույն ժամանակ, Ստանդարտ մոդելը բացատրեց, թե ինչպես են տարրական մասնիկները փոխազդում, բայց չպատասխանեց այն հարցին, թե ինչու հենց այդպես և ոչ այլ կերպ:

Գիտնականները նշել են, որ եթե LHC-ին չհաջողվեր հասնել Հիգսի բոզոնի հայտնաբերմանը (մամուլում այն ​​երբեմն անվանում էին «Աստծո մասնիկ», ,. Միևնույն ժամանակ, եթե Ստանդարտ մոդելը հաստատվեր, ֆիզիկայի որոշ ոլորտներ պահանջում էին հետագա փորձնական ստուգում. մասնավորապես, անհրաժեշտ էր ապացուցել «գրավիտոնների»՝ գրավիտացիայի համար պատասխանատու հիպոթետիկ մասնիկների առկայությունը:

Տեխնիկական առանձնահատկություններ

LHC-ը գտնվում է LEP-ի համար կառուցված թունելում: Դրա մեծ մասը գտնվում է Ֆրանսիայի տարածքի տակ։ Թունելը պարունակում է երկու խողովակ, որոնք զուգահեռ են ընթանում գրեթե ողջ երկարությամբ և հատվում են դետեկտորների տեղերում, որոնցում տեղի են ունենալու հադրոնների՝ քվարկներից կազմված մասնիկների բախումներ (բախումների համար կօգտագործվեն կապարի իոններ և պրոտոններ)։ Պրոտոնները սկսում են արագանալ ոչ թե բուն LHC-ում, այլ օժանդակ արագացուցիչներում։ Պրոտոնի ճառագայթները «սկսվում են» LINAC2 գծային արագացուցչում, այնուհետև PS արագացուցչում, որից հետո ընկնում են 6,9 կմ երկարությամբ սուպերպրոտոնային սինքրոտրոնային (SPS) օղակի մեջ և միայն դրանից հետո հայտնվում LHC խողովակներից մեկում, որտեղ մյուսի համար։ 20 րոպե նրանց էներգիան կտրամադրվի մինչև 7 TeV: Կապարի իոնների հետ փորձերը կսկսվեն LINAC3 գծային արագացուցիչից: Ճառագայթները պահվում են 1600 գերհաղորդիչ մագնիսներով, որոնցից շատերը կշռում են մինչև 27 տոննա: Այս մագնիսները սառչում են հեղուկ հելիումով մինչև ծայրահեղ ցածր ջերմաստիճան՝ բացարձակ զրոյից բարձր 1,9 աստիճան, ավելի սառը, քան արտաքին տարածությունը,,,,,,,։

Լույսի արագության 99,9999991 տոկոս արագությամբ, վայրկյանում կատարելով ավելի քան 11 հազար շրջան բախվող օղակի շուրջ, պրոտոնները կբախվեն չորս դետեկտորներից մեկում՝ ամենաբարդ LHC համակարգերում,,,,,: ATLAS դետեկտորը նախատեսված է նոր անհայտ մասնիկներ փնտրելու համար, որոնք կարող են գիտնականներին որոնման ուղի տալ: նոր ֆիզիկա«Տարբերվում է ստանդարտ մոդելից: CMS դետեկտորը նախատեսված է Հիգսի բոզոնի ստացման և մութ նյութի ուսումնասիրության համար: ALICE դետեկտորը նախատեսված է Մեծ պայթյունից հետո նյութի ուսումնասիրության և քվարկ-գլյուոնային պլազմայի և LHCb-ի որոնման համար: դետեկտորը կուսումնասիրի հակամատերիայի նկատմամբ նյութի տարածվածության պատճառը և կուսումնասիրի b-քվարկների ֆիզիկան, Ապագայում նախատեսվում է շահագործման հանձնել ևս երեք դետեկտոր՝ TOTEM, LHCf և MoEDAL:

LHC-ում փորձերի արդյունքները մշակելու համար կօգտագործվի հատուկ բաշխված համակարգչային ցանց GRID, որը կարող է վայրկյանում մինչև 10 գիգաբիթ տեղեկատվություն փոխանցել աշխարհի 11 հաշվողական կենտրոններ: Ամեն տարի դետեկտորներից կկարդացվի ավելի քան 15 փետաբայթ (15 հազար տերաբայթ) տեղեկատվություն. չորս փորձերի ընդհանուր տվյալների հոսքը կարող է հասնել վայրկյանում 700 մեգաբայթի,,,,: 2008 թվականի սեպտեմբերին հաքերներին հաջողվել է ներխուժել CERN-ի վեբ էջ և, ըստ նրանց, մուտք գործել կոլայդերի կառավարում։ Սակայն CERN-ի աշխատակիցները բացատրել են, որ LHC կառավարման համակարգը մեկուսացված է ինտերնետից։ 2009 թվականի հոկտեմբերին Ադլեն Իշորը, ով LHC-ում LHCb փորձի վրա աշխատող գիտնականներից մեկն էր, ձերբակալվեց ահաբեկիչների հետ համագործակցելու կասկածանքով։ Սակայն, ըստ CERN-ի ղեկավարության, Իշորը մուտք չի ունեցել բախիչի ստորգետնյա տարածքներ և չի արել որևէ բան, որը կարող է հետաքրքրել ահաբեկիչներին։ 2012 թվականի մայիսին Իշորը դատապարտվել է հինգ տարվա ազատազրկման։

Շինարարության արժեքը և պատմությունը

1995 թվականին LHC-ի ստեղծման արժեքը գնահատվել է 2,6 միլիարդ շվեյցարական ֆրանկ՝ չհաշված փորձերի անցկացման ծախսերը։ Նախատեսվում էր, որ փորձարկումները կսկսվեն 10 տարի հետո՝ 2005 թվականին։ 2001-ին CERN-ի բյուջեն կրճատվեց, և շինարարության արժեքին ավելացվեց 480 միլիոն ֆրանկ (ծրագրի ընդհանուր արժեքը մինչ այդ կազմում էր մոտ 3 միլիարդ ֆրանկ), և դա հանգեցրեց նրան, որ կոլայդերի գործարկումը հետաձգվեց մինչև 2007 թվականը: 2005 թվականին LHC-ի շինարարության ժամանակ ինժեներ է զոհվել. ողբերգության պատճառը ամբարձիչից բեռի ընկնելն էր։

ԼՀԿ-ի գործարկումը հետաձգվեց ոչ միայն ֆինանսավորման խնդիրների պատճառով. 2007 թվականին պարզ դարձավ, որ Fermilab-ի կողմից մատակարարված գերհաղորդիչ մագնիսների մասերը չեն համապատասխանում նախագծային պահանջներին, ինչի պատճառով բախիչի գործարկումը հետաձգվել է մեկ տարով։

2008 թվականի սեպտեմբերի 10-ին LHC-ում գործարկվեց առաջին պրոտոնային ճառագայթը։ Նախատեսվում էր, որ մի քանի ամսից առաջին բախումները տեղի կունենան բախիչում, սակայն սեպտեմբերի 19-ին LHC-ում երկու գերհաղորդիչ մագնիսների թերի միացման պատճառով վթար է տեղի ունեցել. մագնիսներն անջատվել են, ավելի քան 6 տոննա. հեղուկ հելիումը լցվել է թունել, վակուումը կոտրվել է արագացուցիչի խողովակներում… Կոլայդերը ստիպված է եղել փակել վերանորոգման համար։ Չնայած վթարին, 2008 թվականի սեպտեմբերի 21-ին տեղի ունեցավ ԼՀԿ-ի շահագործման հանձնման հանդիսավոր արարողությունը։ Ի սկզբանե փորձերը վերսկսվելու էին 2008 թվականի դեկտեմբերին, սակայն այնուհետև վերագործարկման ժամկետը տեղափոխվեց սեպտեմբեր, իսկ հետո՝ 2009 թվականի նոյեմբերի կեսեր, մինչդեռ առաջին բախումները նախատեսվում էր իրականացնել միայն 2010 թվականին,,,։ Դժբախտ պատահարից հետո առաջինը կապարի իոնների և պրոտոնների ճառագայթների արձակումը LHC օղակի մի մասի երկայնքով կատարվել է 2009 թվականի հոկտեմբերի 23-ին: Նոյեմբերի 23-ին ATLAS դետեկտորում տեղի ունեցան ճառագայթների առաջին բախումները, իսկ 2010 թվականի մարտի 31-ին բախողը գործարկվեց ամբողջ հզորությամբ. այդ օրը արձանագրվեց պրոտոնային ճառագայթների բախում ռեկորդային 7 ՏէՎ էներգիայով։ 2012 թվականի ապրիլին արձանագրվել է պրոտոնների բախումների էլ ավելի մեծ էներգիա՝ 8 ՏեՎ։

2009 թվականին LHC-ը գնահատվել է 3,2-ից 6,4 միլիարդ եվրո՝ դարձնելով այն մարդկության պատմության մեջ ամենաթանկ գիտական ​​փորձը:

Միջազգային համագործակցություն

Նշվեց, որ ԼՀԿ-ի մասշտաբի նախագիծը մեկ երկրի ստեղծման ուժերից վեր է։ Այն ստեղծվել է CERN-ի ոչ միայն 20 անդամ երկրների ջանքերով. դրա մշակմանը մասնակցել են ավելի քան 10 հազար գիտնականներ աշխարհի հարյուրից ավելի երկրներից,,։ 2009 թվականից LHC նախագիծը ղեկավարվում է Գլխավոր տնօրեն CERN Rolf-Dieter Heuer. Ռուսաստանը նույնպես մասնակցում է LHC-ի ստեղծմանը որպես CERN-ի դիտորդ անդամ. 2008-ին մեծ հադրոնային կոլայդերում աշխատել են մոտ 700 ռուս գիտնականներ, այդ թվում՝ IHEP-ի աշխատակիցներ։

Մինչդեռ գիտնականները մեկից Եվրոպական երկրներգրեթե կորցրեց LHC-ում փորձարկումներին մասնակցելու հնարավորությունը: 2009 թվականի մայիսին Ավստրիայի գիտության նախարար Յոհաննես Հանը հայտարարեց CERN-ից երկրի դուրս գալու մասին 2010 թվականին՝ բացատրելով, որ CERN-ին անդամակցությունը և LHC ծրագրին մասնակցելը չափազանց թանկ են և շոշափելի օգուտներ չեն բերում Ավստրիայի գիտությանը և համալսարաններին: Խոսքը գնում էր մոտ 20 միլիոն եվրոյի տարեկան հնարավոր խնայողության մասին, որը ներկայացնում է CERN-ի բյուջեի 2,2 տոկոսը և Ավստրիայի կառավարությանը միջազգային հետազոտական ​​կազմակերպություններին մասնակցելու համար հատկացված միջոցների մոտ 70 տոկոսը։ Ավստրիան խոստացել էր դուրս բերելու վերջնական որոշումը կայացնել 2009 թվականի աշնանը։ Սակայն ավելի ուշ Ավստրիայի կանցլեր Վերներ Ֆայմանը հայտարարեց, որ իր երկիրը չի պատրաստվում լքել նախագիծը և CERN-ը։

Վտանգի մասին լուրեր

Մամուլում լուրեր էին շրջանառվում, որ LHC-ն վտանգ է ներկայացնում մարդկության համար, քանի որ դրա գործարկումը կարող է հանգեցնել աշխարհի վերջի: Պատճառը գիտնականների հայտարարություններն էին, որ բախումների արդյունքում բախման արդյունքում կարող են առաջանալ միկրոսկոպիկ սև խոռոչներ. ,,. Կարծիքներ կային նաև, որ Հիգսի բոզոնի հայտնաբերումը կհանգեցնի Տիեզերքում զանգվածի անվերահսկելի աճի, իսկ «մութ մատերիա» փնտրելու փորձերը կարող են հանգեցնել «strapelets» (strangelets, տերմինի թարգմանությունը. Ռուսերենը պատկանում է աստղագետ Սերգեյ Պոպովին) - «տարօրինակ նյութ», որը սովորական նյութի հետ շփվելով կարող է այն վերածել «կապիկի»: Համեմատությունը կատարվել է Կուրտ Վոնեգուտի «Կատվի օրրանը» վեպի հետ, որտեղ «սառցե ինը» գեղարվեստական ​​նյութը ոչնչացրել է կյանքը մոլորակի վրա։ Որոշ հրապարակումներ, հղում անելով առանձին գիտնականների կարծիքներին, նշում են նաև, որ LHC-ում փորձերը կարող են ժամանակի ընթացքում հանգեցնել «որդանների» ի հայտ գալուն, որոնց միջոցով ապագայից մասնիկներ կամ նույնիսկ կենդանի էակներ կարող են տեղափոխվել մեր աշխարհ։ Սակայն պարզվեց, որ գիտնականների խոսքերը խեղաթյուրվել և սխալ են մեկնաբանվել լրագրողների կողմից. ի սկզբանե խոսքը գնում էր «ժամանակի մանրադիտակային մեքենաների մասին, որոնց օգնությամբ միայն առանձին տարրական մասնիկներ կարող են ճանապարհորդել դեպի անցյալ»։

Գիտնականները բազմիցս հայտարարել են, որ նման իրադարձությունների հավանականությունն աննշան է։ Նույնիսկ հավաքվեց LHC անվտանգության գնահատման հատուկ խումբ, որը վերլուծեց և զեկույց կազմեց աղետների հավանականության մասին, որոնք կարող են առաջանալ LHC-ում փորձարկումների արդյունքում: Գիտնականների կարծիքով, LHC-ում պրոտոնների բախումները ավելի վտանգավոր չեն լինի, քան տիեզերական ճառագայթների բախումները տիեզերագնացների տիեզերական հանդերձանքների հետ. նրանք երբեմն ունեն նույնիսկ ավելի շատ էներգիա, քան այն, ինչ կարելի է ձեռք բերել LHC-ում: Ինչ վերաբերում է հիպոթետիկ սեւ խոռոչներին, ապա դրանք «կլուծվեն»՝ չհասնելով անգամ բախողի պատերին,,,,,։

Այնուամենայնիվ, հնարավոր աղետների մասին խոսակցությունները դեռևս անորոշ վիճակում էին պահում հանրությանը։ Կոլայդերի ստեղծողներին նույնիսկ դատի են տվել. ամենահայտնի պնդումները պատկանում են ամերիկացի իրավաբան և բժիշկ Վալտեր Վագներին և գերմանացի քիմիայի պրոֆեսոր Օտտո Ռոսլերին։ Նրանք մեղադրեցին CERN-ին իրենց փորձով մարդկությանը վտանգի ենթարկելու և Մարդու իրավունքների կոնվենցիայով երաշխավորված «կյանքի իրավունքը» ոտնահարելու մեջ, սակայն հայցերը մերժվեցին,,,,։ Մամուլը գրել է, որ Հնդկաստանում LHC-ի գործարկումից հետո աշխարհի մոտալուտ վերջի մասին լուրերի պատճառով 16-ամյա մի աղջիկ ինքնասպան է եղել։

Ռուսական բլոգոսֆերայում հայտնվել է «գերադասում է բախվել» մեմը, որը կարելի է թարգմանել որպես «շուտ կլինի՞ աշխարհի վերջը, այլևս անհնար է այս խայտառակությանը նայել»։ Հանրաճանաչ էր «Ֆիզիկոսները ավանդույթ ունեն՝ 14 միլիարդ տարին մեկ հավաքել և գործարկել բախիչ» անեկդոտը:

Գիտական ​​արդյունքներ

LHC-ում փորձարկումների առաջին տվյալները հրապարակվել են 2009 թվականի դեկտեմբերին։ 2011 թվականի դեկտեմբերի 13-ին CERN-ի մասնագետները հայտարարեցին, որ LHC-ում ուսումնասիրությունների արդյունքում իրենց հաջողվել է նեղացնել Հիգսի բոզոնի հավանական զանգվածի սահմանները մինչև 115,5-127 ԳեՎ և հայտնաբերել ցանկալի մասնիկի գոյության նշաններ զանգվածը՝ մոտ 126 ԳեՎ։ Նույն ամսին առաջին անգամ հայտարարվեց, որ LHC-ում փորձերի ընթացքում հայտնաբերվել է նոր ոչ Հիգսի մասնիկ, որը կոչվում է χb (3P):

2012 թվականի հուլիսի 4-ին CERN-ի ղեկավարությունը պաշտոնապես հայտարարեց 99,99995 տոկոս հավանականությամբ մոտ 126 ԳէՎ զանգվածային գոտում նոր մասնիկի հայտնաբերման մասին, որը, ըստ գիտնականների, ամենայն հավանականությամբ Հիգսի բոզոնն էր: LHC-ում աշխատող երկու գիտական ​​համագործակցություններից մեկի ղեկավար Ջո Ինկանդելան այս արդյունքն անվանեց «գիտության այս ոլորտում վերջին 30-40 տարիների ամենամեծ դիտարկումներից մեկը», իսկ ինքը՝ Փիթեր Հիգսը, հայտարարեց մասնիկի հայտնաբերման մասին: ֆիզիկայի դարաշրջանի ավարտը»,,.

Ապագա նախագծեր

2013 թվականին CERN-ը նախատեսում է արդիականացնել LHC-ը՝ տեղադրելով ավելի հզոր դետեկտորներ և մեծացնելով բախիչի ընդհանուր հզորությունը։ Արդիականացման նախագիծը կոչվում է Super Large Hadron Collider (SLHC): Նախատեսվում է նաև միջազգային գծային կոլայդերի (ILC) կառուցում։ Նրա խողովակը կունենա մի քանի տասնյակ կիլոմետր երկարություն, և այն պետք է լինի ավելի էժան, քան LHC-ը, քանի որ դրա դիզայնը չի պահանջում թանկարժեք գերհաղորդիչ մագնիսների օգտագործում: ILC-ն կարող է կառուցվել Դուբնայում,.

Նաև ԱՄՆ-ից և Ճապոնիայից CERN-ի որոշ մասնագետներ և գիտնականներ առաջարկեցին LHC-ի աշխատանքի ավարտից հետո սկսել նոր Շատ մեծ հադրոնային կոլայդերի (VLHC) վրա աշխատանքը:

Օգտագործված նյութեր

Քրիս Ուիքհեմ, Ռոբերտ Էվանս... «Դա» բոզոն է. «Հիգսի քվեստը նոր մասնիկ է կրում: Reuters, 05.07.2012

Լյուսի Քրիստի, Մարի Նոել Բլեսիգ... Ֆիզիկա՝ decouverte de la «particule de Dieu»? - Agence France-Presse, 04.07.2012

Դենիս ցտեսություն... Ֆիզիկոսները գտել են անորսալի մասնիկ, որը համարվում է տիեզերքի բանալին: - Նոր York Times, 04.07.2012

Adlene Hicheur-ը դատապարտում է cinq ans de բանտը, մի ավեք սուրսիս: - Լ «Էքսպրես, 04.05.2012

Մասնիկների բախիչը մեծացնում է տիեզերքը ուսումնասիրելու ձգտումը: - Agence France-Presse, 06.04.2012

Ջոնաթան Ամոս... LHC-ն հայտնում է իր առաջին նոր մասնիկի հայտնաբերման մասին: - BBC News, 22.12.2011

Լեոնիդ Պոպով... Առաջին նոր մասնիկը որսացել է LHC-ում: - Թաղանթ, 22.12.2011

Սթիվեն Շենքլենդ... CERN-ի ֆիզիկոսները Հիգսի բոզոնի ակնարկ են գտել: - CNET, 13.12.2011

Փոլ Ռինկոն... LHC. Հիգսի բոզոնը «կարող է ակնթարթորեն նկատվել»: - BBC News, 13.12.2011

Այո, մենք դա արեցինք: - CERN տեղեկագիր, 31.03.2010

Ռիչարդ Ուեբ... Ֆիզիկոսները պայքարում են LHC-ի առաջին արդյունքները հրապարակելու համար: - Նոր գիտնական, 21.12.2009

Մամլո հաղորդագրությունում... Երկու շրջանառվող ճառագայթները բերում են առաջին բախումները LHC-ում: - CERN (cern.ch), 23.11.2009

Մասնիկները վերադարձել են LHC-ում: - CERN (cern.ch), 26.10.2009

Առաջին կապարի իոնները LHC-ում: - LHC ներարկման թեստեր (lhc-injection-test.web.cern.ch), 26.10.2009

Չարլզ Բրեմներ, Ադամ Սեյջ... Hadron Collider-ի ֆիզիկոս Ադլեն Հիչերը մեղադրվում է ահաբեկչության մեջ. - Ժամանակները, 13.10.2009

Դենիս ցտեսություն... Ֆրանսիացի հետաքննող գիտնականը պաշտոնական ահաբեկչության հետաքննության մեջ. - The New York Times, 13.10.2009

Ի՞նչ է մնացել գերհաղորդիչ սուպեր բախիչից: Ֆիզիկան այսօր, 06.10.2009

LHC-ն աշխատելու է 3,5 ՏէՎ-ով 2009-2010 թվականների սկզբին, իսկ ավելի ուշ: - CERN (cern.ch), 06.08.2009

LHC Փորձերի հանձնաժողով. - CERN (cern.ch), 30.06.2009

Մեծ հադրոնային կոլայդերը կոչվում է կա՛մ «Դատաստանի օրվա մեքենա», կա՛մ տիեզերքի առեղծվածի բանալին, սակայն դրա նշանակությունը կասկածի տակ չի դրվում։

Ինչպես մի անգամ ասել է հայտնի բրիտանացի մտածող Բերտրան Ռասելը. «դա այն է, ինչ դու գիտես, փիլիսոփայությունն այն է, ինչ չգիտես»: Թվում է, թե իրական գիտական ​​գիտելիքը վաղուց անջատված է իր ակունքներից, որը կարելի է գտնել փիլիսոփայական հետազոտություններում: Հին Հունաստան, բայց դա այդպես չէ։

Ողջ քսաներորդ դարի ընթացքում գիտնականները փորձել են գիտության մեջ գտնել աշխարհի կառուցվածքի հարցի պատասխանը։ Այս գործընթացը նման էր կյանքի իմաստի որոնմանը՝ տեսությունների, ենթադրությունների և նույնիսկ խելահեղ գաղափարների հսկայական բազմազանություն: Ի՞նչ եզրակացությունների եկան գիտնականները XXI դարի սկզբին։

Ամբողջ աշխարհը բաղկացած է տարրական մասնիկներ, որոնք ներկայացնում են գոյություն ունեցող ամեն ինչի վերջնական ձևերը, այսինքն՝ այն, ինչը չի կարող բաժանվել ավելի փոքր տարրերի։ Դրանք ներառում են պրոտոններ, էլեկտրոններ, նեյտրոններ և այլն։ Այս մասնիկները մշտական ​​փոխազդեցության մեջ են միմյանց հետ։ Մեր դարի սկզբին այն արտահայտվել է 4 հիմնարար տիպերով՝ գրավիտացիոն, էլեկտրամագնիսական, ուժեղ և թույլ։ Առաջինը նկարագրված է Հարաբերականության ընդհանուր տեսության կողմից, մյուս երեքը միավորված են Ստանդարտ մոդելում (քվանտային տեսություն): Առաջարկվում էր նաև, որ կա ևս մեկ փոխազդեցություն, որը հետագայում կոչվեց Հիգսի դաշտ:

Աստիճանաբար բոլոր հիմնարար փոխազդեցությունները համատեղելու գաղափարը « ամեն ինչի տեսություն», որն ի սկզբանե ընկալվեց որպես կատակ, բայց արագ վերաճեց գիտական ​​հզոր ուղղության։ Ինչու է սա անհրաժեշտ: Դա այնքան պարզ է: Չհասկանալով, թե ինչպես է աշխարհը գործում, մենք նման ենք մրջյունների արհեստական ​​բնում. մենք մեր հնարավորություններից դուրս չենք գա: Մարդկային գիտելիքը չի կարող (լավ, կամ մինչդեռչի կարող, եթե լավատես ես) լուսաբանել աշխարհի կառուցվածքը որպես ամբողջություն։

Ամենահայտնի տեսություններից մեկը, որը պնդում է, որ «ամեն ինչ գրկում է». լարերի տեսություն... Դա ենթադրում է, որ ամբողջ Տիեզերքը և մեր կյանքը ձեզ հետ բազմաչափ է: Չնայած զարգացած տեսական մասին և այնպիսի հայտնի ֆիզիկոսների աջակցությանը, ինչպիսիք են Բրայան Գրինը և Սթիվեն Հոքինգը, այն չունի փորձարարական հաստատում։

Գիտնականները, տասնամյակներ անց, հոգնեցին տրիբունաներից հեռարձակվելուց և որոշեցին կառուցել մի բան, որը մեկընդմիշտ պետք է պարունակի i-ի վրա: Դրա համար ստեղծվել է աշխարհի ամենամեծ փորձարարական սարքավորումը. Մեծ հադրոնային կոլայդեր (LHC):

«Դեպի բախողին».

Ի՞նչ է կոլայդերը: Գիտականորեն ասած, սա լիցքավորված մասնիկների արագացուցիչ է, որը նախատեսված է տարրական մասնիկները արագացնելու համար՝ դրանց փոխազդեցության հետագա հասկանալու համար: Ոչ գիտական ​​առումով, սա մեծ ասպարեզ է (կամ ավազատուփ, եթե ցանկանում եք), որտեղ գիտնականները պայքարում են իրենց տեսությունները հաստատելու համար:

Առաջին անգամ տարրական մասնիկները բախելու և տեսնելու, թե ինչ կլինի, գաղափարը ծագեց ամերիկացի ֆիզիկոս Դոնալդ Ուիլյամ Քերսթի մոտ 1956 թվականին։ Նա առաջարկել է, որ դրա շնորհիվ գիտնականները կկարողանան թափանցել տիեզերքի գաղտնիքները։ Թվում է, թե ինչն է սխալ պրոտոնների երկու ճառագայթների միջև բախվելու մեջ, որոնց ընդհանուր էներգիան միլիոն անգամ ավելի է, քան ջերմամիջուկային միաձուլումից: Ժամանակները տեղին էին` սառը պատերազմ, սպառազինությունների մրցավազք և այդ ամենը։

LHC-ի ստեղծման պատմությունը

Brücke-Osteuropa / wikimedia.org
(CC0 1.0)

Լիցքավորված մասնիկներ արտադրելու և ուսումնասիրելու համար արագացուցիչ ստեղծելու գաղափարը ի հայտ եկավ 1920-ականների սկզբին, սակայն առաջին նախատիպերը ստեղծվեցին միայն 1930-ականների սկզբին: Սկզբում դրանք բարձրավոլտ գծային արագացուցիչներ էին, այսինքն՝ լիցքավորված մասնիկները շարժվում էին ուղիղ գծով։ Օղակաձեւ տարբերակը ներկայացվել է ԱՄՆ-ում 1931 թվականին, որից հետո նմանատիպ սարքեր սկսեցին հայտնվել մի շարք զարգացած երկրներում՝ Մեծ Բրիտանիայում, Շվեյցարիայում, ԽՍՀՄ-ում։ Նրանք ստացել են անունը ցիկլոտրոններ, իսկ ավելի ուշ սկսեց ակտիվորեն օգտագործվել միջուկային զենք ստեղծելու համար։

Պետք է նշել, որ մասնիկների արագացուցիչի կառուցման արժեքը աներեւակայելի բարձր է: Եվրոպան, որն աննշան դեր խաղաց Սառը պատերազմի ժամանակ, պատվիրեց դրա ստեղծումը Միջուկային հետազոտությունների եվրոպական կազմակերպություն (ռուսերեն այն հաճախ կարդում են որպես CERN), որը հետագայում ձեռնամուխ եղավ ԼՀԿ-ի կառուցմանը։

CERN-ը ստեղծվել է ԱՄՆ-ում և ԽՍՀՄ-ում միջուկային հետազոտությունների վերաբերյալ միջազգային անհանգստության հետևանքով, ինչը կարող է հանգեցնել լիակատար ոչնչացման: Ուստի գիտնականները որոշել են համատեղել ջանքերն ու դրանք ուղղել դեպի խաղաղ ճանապարհ։ 1954 թվականին CERN-ը ստացավ իր պաշտոնական ծնունդը։

1983 թվականին CERN-ի հովանավորությամբ հայտնաբերվեցին W և Z բոզոնները, որից հետո Հիգսի բոզոնների հայտնաբերման հարցը դարձավ միայն ժամանակի հարց։ Նույն թվականին սկսվեցին աշխատանքները Էլեկտրոն-պոզիտրոնային խոշոր բախիչի (BEPC) կառուցման վրա, որն առաջնային դեր խաղաց հայտնաբերված բոզոնների ուսումնասիրության մեջ։ Սակայն այն ժամանակ էլ պարզ դարձավ, որ ստեղծված սարքի հզորությունը շուտով անբավարար է լինելու։ Իսկ 1984 թվականին որոշվեց կառուցել LHC-ը՝ BEPK-ի ապամոնտաժումից անմիջապես հետո։ Դա տեղի է ունեցել 2000թ.

LHC-ի կառուցմանը, որը սկսվել է 2001 թվականին, նպաստել է այն փաստը, որ այն տեղի է ունեցել նախկին BEPK-ի տեղում՝ Ժնևի լճի հովտում: Ֆինանսավորման հարցերի հետ կապված (1995 թվականին արժեքը գնահատվել է 2,6 միլիարդ շվեյցարական ֆրանկ, 2001 թվականին այն գերազանցել է 4,6 միլիարդը, 2009 թվականին՝ 6 միլիարդ դոլար)։

Այս պահին LHC-ը գտնվում է 26,7 կմ շրջագծով թունելում և անցնում է միանգամից երկու եվրոպական երկրների՝ Ֆրանսիայի և Շվեյցարիայի տարածքներով։ Թունելի խորությունը տատանվում է 50-ից 175 մետրի սահմաններում։ Հարկ է նաև նշել, որ արագացուցիչում պրոտոնների բախման էներգիան հասնում է 14 տերաէլեկտրոնվոլտի, ինչը 20 անգամ ավելի է BEPC-ով ձեռք բերված արդյունքներից։

«Հետաքրքրասիրությունը արատ չէ, այլ մեծ զզվելի բան»։

27 կիլոմետր երկարությամբ CERN բախման թունելը գտնվում է Ժնևի մոտ 100 մետր գետնի տակ։ Այստեղ կլինեն հսկայական գերհաղորդիչ էլեկտրամագնիսներ։ Մեքենաներ տեղափոխեք աջ կողմում: Juhanson / wikipedia.org (CC BY-SA 3.0)

Ինչու՞ է պետք այս մարդածին «Ահեղ դատաստանի մեքենան». Գիտնականներն ակնկալում են աշխարհը տեսնել այնպիսին, ինչպիսին այն եղել է Մեծ պայթյունից անմիջապես հետո, այսինքն՝ նյութի առաջացման պահին։

Նպատակներ, որը գիտնականներն իրենք են սահմանել LHC-ի կառուցման ժամանակ.

1. Ստանդարտ մոդելի հաստատում կամ հերքում՝ «ամեն ինչի տեսության» հետագա ստեղծման նպատակով։
2. Հիգսի բոզոնի՝ որպես հինգերորդ հիմնարար փոխազդեցության մասնիկի գոյության ապացույց։ Նա, ըստ տեսական ուսումնասիրությունների, պետք է ազդի էլեկտրական և թույլ փոխազդեցությունների վրա՝ խախտելով դրանց համաչափությունը։
3. Քվարկների ուսումնասիրություն, որոնք հիմնարար մասնիկ են, որը 20 հազար անգամ փոքր է դրանցից բաղկացած պրոտոններից։
4. Ստանալ և ուսումնասիրել մութ նյութը, որը կազմում է մեծ մասըՏիեզերքը.

Սրանք հեռու են LHC-ին գիտնականների կողմից հանձնարարված միակ նպատակներից, բայց մնացածն ավելի շատ կապված են կամ զուտ տեսական նպատակների հետ:

Ինչի՞ եք հասել:

Անկասկած ամենամեծ և նշանակալի ձեռքբերումը եղել է գոյության պաշտոնական հաստատումը Հիգսի բոզոն... Հինգերորդ փոխազդեցության (Հիգսի դաշտի) հայտնաբերումը, որը, ըստ գիտնականների, ազդում է բոլոր տարրական մասնիկների զանգվածի ձեռքբերման վրա։ Ենթադրվում է, որ երբ սիմետրիան խախտում է, երբ Հիգսի դաշտը կիրառվում է այլ դաշտերի վրա, W և Z բոզոնները դառնում են զանգվածային։ Հիգսի բոզոնի հայտնաբերումն այնքան մեծ է իր նշանակությամբ, որ մի շարք գիտնականներ նրանց տվել են «աստվածային մասնիկներ» անվանումը։

Քվարկները միանում են մասնիկների (պրոտոններ, նեյտրոններ և այլն), որոնք կոչվում են հադրոններ... Հենց նրանք են արագանում և բախվում LHC-ում, որտեղից էլ առաջացել է նրա անունը։ Կոլայդերի աշխատանքի ընթացքում ապացուցվել է, որ քվարկը հադրոնից առանձնացնելն ուղղակի անհնար է։ Եթե ​​դուք փորձեք դա անել, դուք պարզապես դուրս կգաք, օրինակ, պրոտոնից, տարրական մասնիկի մեկ այլ տեսակից. մեզոն... Չնայած այն հանգամանքին, որ սա միայն հադրոններից մեկն է և ինքնին ոչ մի նոր բան չի կրում, քվարկների փոխազդեցության հետագա ուսումնասիրությունը պետք է իրականացվի հենց փոքր քայլերով: Տիեզերքի գործունեության հիմնարար օրենքներն ուսումնասիրելիս շտապողականությունը վտանգավոր է:

Թեև քվարկներն իրենք չեն հայտնաբերվել LHC-ի կիրառման ընթացքում, դրանց գոյությունը մինչև որոշակի կետ ընկալվում էր որպես մաթեմատիկական աբստրակցիա։ Առաջին նման մասնիկները հայտնաբերվել են 1968 թվականին, սակայն միայն 1995 թվականին պաշտոնապես ապացուցվեց «իսկական քվարկի» գոյությունը։ Փորձերի արդյունքները հաստատվում են դրանք վերարտադրելու ունակությամբ։ Ուստի ԼՀԿ-ի կողմից նմանատիպ արդյունքի հասնելը ընկալվում է ոչ թե որպես կրկնություն, այլ որպես դրանց գոյության ամրապնդող ապացույց։ Թեև քվարկների իրականության հետ կապված խնդիրը ոչ մի տեղ չի վերացել, քանի որ դրանք պարզապես կան չի կարելի առանձնացնելհադրոններից։

Ի՞նչ ծրագրեր կան։

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

«Ամեն ինչի տեսություն» ստեղծելու հիմնական խնդիրը լուծված չէ, սակայն ընթացքի մեջ է դրա դրսևորման հնարավոր տարբերակների տեսական ուսումնասիրությունը։ Մինչ այժմ հարաբերականության ընդհանուր տեսության և ստանդարտ մոդելի համադրման խնդիրներից մեկն է տարբեր տարածքնրանց գործողությունները, և հետևաբար երկրորդը հաշվի չի առնում առաջինի առանձնահատկությունները։ Հետևաբար, կարևոր է դուրս գալ ստանդարտ մոդելից և հասնել եզրին: Նոր ֆիզիկա.

Գերհամաչափություն -Գիտնականները կարծում են, որ այն միացնում է բոսոնային և ֆերմիոնական քվանտային դաշտերը, այնքան, որ դրանք կարող են վերածվել միմյանց: Դա այնպիսի փոխակերպում է, որը դուրս է գալիս ստանդարտ մոդելի շրջանակներից, քանի որ կա տեսություն, որ քվանտային դաշտերի սիմետրիկ քարտեզագրումը հիմնված է. գրավիտոններ... Դրանք, համապատասխանաբար, կարող են լինել ձգողականության տարրական մասնիկ։

Բոզոն Մադալա- Մադալա բոզոնի գոյության վարկածը հուշում է, որ կա մեկ այլ դաշտ։ Միայն եթե Հիգսի բոզոնը փոխազդում է հայտնի մասնիկների և նյութի հետ, ապա Մադալա բոզոնը փոխազդում է մութ նյութ... Չնայած այն հանգամանքին, որ այն զբաղեցնում է տիեզերքի մեծ մասը, նրա գոյությունը չի մտնում ստանդարտ մոդելի շրջանակում:

Մանրադիտակային սև անցք - LHC-ի ուսումնասիրություններից մեկը սև խոռոչ ստեղծելն է: Այո, այո, հենց այդ սև, բոլորը սպառող տարածքը արտաքին տիեզերքում: Բարեբախտաբար, այս ուղղությամբ էական ձեռքբերումներ չեն գրանցվել։

Այսօր Large Hadron Collider-ը բազմաֆունկցիոնալ հետազոտական ​​կենտրոն է, որի հիման վրա ստեղծվում և փորձնականորեն հաստատվում են տեսություններ, որոնք կօգնեն մեզ ավելի լավ հասկանալ աշխարհի կառուցվածքը։ Հաճախ քննադատության ալիքներ են հնչում մի շարք ընթացիկ ուսումնասիրությունների շուրջ, որոնք որակվում են որպես վտանգավոր, այդ թվում՝ Սթիվեն Հոքինգի կողմից, բայց խաղն անկասկած արժանի է մոմին: Մենք չենք կարողանա նավարկել Տիեզերք կոչվող սև օվկիանոսում նավապետի հետ, որը չունի ոչ քարտեզ, ոչ կողմնացույց, ոչ էլ տարրական գիտելիքներ մեզ շրջապատող աշխարհի մասին:

Եթե ​​սխալ եք գտնում, խնդրում ենք ընտրել տեքստի մի հատված և սեղմել Ctrl + Enter.