Конкурсная работа команды IDem008 Нолики
Большой Адронный Коллайдер…Еще пару лет назад большинству людей эти слова показались бы бессмысленным набором букв, тарабарщиной, разобраться в которой способны только ученые. Сегодня их знает большинство образованных (и даже не слишком образованных) людей во всем мире.
Зачем нужны такие огромные ускорители? Ускоритель по своей сути микроскоп, и для того, чтобы разглядеть устройство частиц на очень малых масштабах, требуется увеличить “зоркость” микроскопа. Согласно квантовым законам, уменьшить длину волны квантовой частицы можно путем увеличения её энергии. Поэтому-то и строятся ускорители на максимально достижимую энергию.
Ускоритель БАК работает на основе эффекта сверхпроводимости, т.е. способности определенных материалов проводить электричество без сопротивления или потери энергии, обычно при очень низких температурах. Чтобы удержать пучок частиц на его кольцевом треке, необходимы более сильные магнитные поля, чем те, которые использовались ранее в других ускорителях ЦЕРН. Сверхпроводимость позволяет получить такие поля, но никогда ранее люди не строили такую большую "сверхпроводящую" установку. Ускоритель БАК окружностью 27 км работает при температуре на 300° ниже комнатной - это холоднее, чем температура открытого космоса.
БАК ускоряет два пучка, двигающихся в противоположных направлениях, они реально представляют два ускорителя в одном. Магниты также размещены в едином "два в одном" корпусе. Ускоритель БАК встроен в тот же самый туннель, в котором работал коллайдер ЛЭП.
Суть работ на коллайдере заключается в изучении столкновения двух пучков протонов с суммарной энергией 14 ТэВ на один протон. Эта энергия в миллионы раз больше, чем энергия, выделяемая в единичном акте термоядерного синтеза. Кроме того, будут проводиться эксперименты с ядрами свинца, сталкивающимися при энергии 1150 ТэВ.
Ускоритель БАК обеспечит новую ступень в ряду открытий частиц, которые начались столетие назад. Тогда ученые еще только обнаружили всевозможные виды таинственных лучей: рентгеновские, катодное излучение. Откуда они возникают, одинаковой ли природы их происхождение и, если да, то какова она?
Сегодня мы имеем ответы на вопросы, позволяющие гораздо лучше понять происхождение Вселенной. Однако в самом начале XXI века перед нами стоят новые вопросы, ответы на которые ученые надеются получить с помощью ускорителя БАК. И кто знает, развитие каких новых областей человеческих знаний повлекут за собой предстоящие исследования. А пока же наши знания о Вселенной недостаточны.
Комментирует член-корреспондент РАН из Института физики высоких энергий Сергей Денисов:
— Основное событие, которое может случиться – это открытие так называемой гипотетической частицы Хиггса. Роль этой частицы чрезвычайно важна. Она ответственна за образование массы других элементарных частиц. Если такую частицу откроют, то это будет величайшим открытием. Оно подтвердило бы так называемую Стандартную модель, которая сейчас широко используется для описания всех процессов в микромире. Пока эта частица не будет открыта, эту модель нельзя считать полностью обоснованной и подтвержденной. Это, конечно, самое первое, чего ученые ожидают от этого коллайдера (LHC).
Хотя, вообще говоря, никто не считает эту Стандартную модель истиной в последней инстанции. И, скорее всего, по мнению большинства теоретиков, она является приближением или, иногда говорят, «низкоэнергетическим приближением» к более Общей теории, которая описывает мир на расстояниях в миллион раз меньших, чем размер ядер. Это примерно как теория Ньютона является «низкоэнергетическим приближением» к теории Эйнштейна – теории относительности. Вторая важная задача, связанная с коллайдером – это попытаться перейти за пределы этой самой Стандартной модели, то есть совершить переход к новым пространственно-временным интервалам. Физики смогут понять, в каком направлении надо двигаться, чтобы построить более красивую и более Общую теорию физики, которая будет эквивалентна таким малым пространственно-временным интервалам. Те процессы, которые там изучаются, воспроизводят по сути процесс образования Вселенной, как говорят, «в момент Большого Взрыва». Конечно, это для тех, кто верит в эту теорию о том, что Вселенная создавалась таким образом: взрыв, затем процессы при супервысоких энергиях. Оговариваемое путешествие во времени может оказаться связанным с этим Большим Взрывом.
Как бы там ни было, БАК – это достаточно серьезное продвижение в глубь микромира.
Координатор российского участия в проекте БАК, заместитель директора НИИЯФ МГУ Виктор Саврин в интервью РИА Новости :
— Основной, наиболее щекочущий интерес вызывает обнаружение бозона Хиггса, потому что это ключевая частица для Стандартной модели. Она ключевая в том смысле, что она объясняет наличие масс у элементарных частиц. Сразу после появления в процессе столкновения протонов в коллайдере бозон Хиггса будет распадаться на другие частицы. Фиксируя следы этого распада, физики будут судить о его появлении.Он может распадаться разными способами, но один из наиболее значимых - это распад на два гамма-кванта.
Если мы увидим такой распад, хотя увидеть его непросто, потому что кроме гамма-квантов, которые от распада бозона Хиггса, существуют еще много других гамма-квантов... Поэтому нужно и геометрию установки, и обработку поставить так, чтобы именно быть уверенным, что этот гамма-квант, этот вот распад на два гамма-кванта, произошел от распада Хиггса.
Для поисков следов распада бозона Хиггса предназначены два из четырех главных детекторов Большого адронного коллайдера - ATLAS и CMS.
Даже если следы присутствия бозона Хиггса не будут найдены на Большом адронном коллайдере, это не будет означать, что теория ошибочна. Возможно, дело в программе обработки результатов, ее способности вычленить полезный сигнал из фонового шума. Один из способов преодолеть шум - накопление статистики.
Не исключено, что масса бозона Хиггса может оказаться так велика, что он находится за пределами возможностей коллайдера. Но однозначный результат, свидетельствующий, что его нет получить нельзя, хотя это может заставить ученых большее внимание обратить на те теории, которые объясняют массу без использования механизмов Хиггса.
Некоторая половина человечества обеспокоена образованием черных дыр в ходе эксперимента на БАК. На гипотезе об образовании черных дыр в БАК основаны множество обращений в ООН, авторы которых призывали не допустить запуска установки. Ученые, в свою очередь, парировали подобные выпады, заявив, что они необоснованны.
Однако, как говорится в статье двух физиков-теоретиков из Университета Британской Колумбии в Канаде и Принстонского университета в США, которая будет опубликована в журнале Physical Review Letters, процесс рождения черных дыр, ранее рассматривавшийся как сугубо гипотетический, все-таки возможен в тех условиях, которые будут достигнуты на Большом адронном коллайдере.
Тем не менее, явление, способное поглотить Землю, не произойдет, уверяют исследователи. Дыры, даже в случае их зарождения, будут стремительно испаряться.
Наверняка будут получены страшно интересные результаты. Опасения по поводу черных дыр напрасны. Ничего страшного не произойдет. Уверены, что ученые все просчитали очень внимательно. Мы с большим интересом и воодушевлением ждем результатов.
P.S. С чего бы вдруг такая аналогия: бозон Хиггса – частица Бога?
Все религии основываются на вере в единого Бога, являющегося Создателем всего сущего. То есть – подразумевают единое начало всего живого и неживого на планете. Как там у нас – “сначала было СЛОВО”. Было начало. Было нематериальное СЛОВО. И именно из него появилось ВСЁ. Вот это переход из нематериального в материальное и – по теории, естественно – и происходит в поле Хиггса. А бозон Хиггса подтвердил бы существование такого поля – единого начала всего (а именно: живого и неживого) материального. Вот и вся аналогия.
Источники:
1. http://news.mail.ru/society/2001844
2. http://forum.tavinfo.org/index.php?action=printpage;topic=75.0
3. http://elementy.ru/LHC/LHC/tasks
4. http://elementy.ru/LHC/LHC/why
5. http://elementy.ru/LHC/LHC/tasks/higgs
6. www.rian.ru/science/20080908/151056578.html
