Конкурсная работа команды IDem 019 Ньютоны 21 века
БАК - божественное разочарование?
Большой Адронный Коллайдер (далее БАК) – это ускоритель заряженных частиц, представляет собой установку для разгона протонов и тяжёлых ионов, в дальнейшем учёные изучают продукт их соударения. Начнём с далёкого 1984 года, когда родилась идея создания такого рода устройства. Но одобрили его спустя только 10 лет. Строительство началось в 2001 году, а закончено 19 ноября 2006 года. Находится на границе Швейцарии и Франции, недалеко от Женевы, глубина на которой находится коллайдер от 50 до 175 метров.
Принцип работы: Два луча субатомных частиц (андроны) будут двигаться навстречу друг другу, набирая с каждым кругом всё больше энергии. При этом для удержания и коррекции частиц используются 1624 сверхпроводящих магнита, которые работают при температуре -271 °C. Когда энергии будет достаточно, частицы столкнутся тем самым учёные создадут модель Большого взрыва. Появившиеся после взрыва частицы будут проанализированы учеными со всего мира. До сих пор никому не понятно, что представляют собой эти частицы. Есть много версий известных и не известных учёных о представлениях ими этих частиц. Много версий, что БАК может создать чёрную дыру, которая «проглотит» Землю. но российские учёные не поддерживают эту идею, так как считают: что даже если и появится чёрная дыра в следствии работы БАКа, она будет очень маленькая и не просуществует и секунды. Существует достаточное количество сценариев придуманных учёными. Но точных последствий запуска БАКа никто не дал…
Итак: устройство представляет собой 4 кольца различных размеров, самое большое из них 26,7 км. Ускорение происходит за счёт электромагнитных сил, и скорость на самом большом кольце примерна такая же как скорость света в вакууме. Сверхпроводящие магниты общей длиной превышающей 22 км и их 1624 штуки, они используются для удержания и коррекции протонных пучков. Скорость частиц в БАК на встречных пучках близка к скорости света в вакууме. Разгон частиц до таких больших скоростей достигается в несколько этапов. На первом этапе низкоэнергетичные линейные ускорители Linac 2 и Linac 3 производят инжекцию протонов и ионов свинца для дальнейшего ускорения. Затем частицы попадают в PS-бустер и далее в сам PS (протонный синхротрон), приобретая энергию в 28 ГэВ. После этого ускорение частиц продолжается в SPS (протонный суперсинхротрон), где энергия частиц достигает 450 ГэВ. Затем пучок направляют в главное 26,7-километровое кольцо и в точках столкновения детекторы фиксируют происходящие события.
Один из главных секретов, которые наука надеется раскрыть, - почему элементарные частицы имеют массу. Это ключевой вопрос мироздания, и он, возможно, будет разгадан, если БАК "поймает" так называемый бозон Хиггса (или "Хиггс"), предсказанный английским физиком Питером Хиггсом в 1960 г. В рамках существующих представлений, эта частица отвечает за массу элементарных частиц. Для обнаружения ее следов предназначены два самых больших детектора БАК - CMS и ATLAS.
Как считают ученые, вся Вселенная заполнена так называемым полем Хиггса. И любая частица, которая движется в этом поле, взаимодействуя с ним, приобретает массу. В какой-то степени Хиггсовский бозон - "побочный" продукт идеи приобретения масс электрослабыми калибровочными бозонами в результате спонтанного нарушения симметрии хиггсовского поля. Изучая бозон Хиггса, ученые могут узнать и первоначальные свойства данного поля, во многом определившего черты нашего мира. Возможно, это натолкнет физиков на новую теорию Вселенной - более глубокую, чем Стандартная модель.
Еще одним из научных достижений исследований на БАКе может стать доказательство или опровержение "суперсимметрии" - теории, гласящей, что любая субатомная частица имеет более тяжелого партнера, или "суперчастицу". Нынешний директор ЦЕРНа Роберт Аймар считает, что коллайдер должен помочь ученым найти "нейтралино" - одну из гипотетических частиц, предсказанных теорией суперсимметрии.
Некоторые специалисты полагают, что техника сооружения сверхмощных ускорителей сегодня "подошла к своему пределу". Тем не менее, по мнению российских физиков, следующим и еще более крупным ускорителем должен стать Международный линейный коллайдер ILC. На его размещение претендует Объединенный институт ядерных исследований в Дубне (Россия). В ILC будут сталкиваться легкие частицы - электроны и позитроны. В итоге могут появиться предсказанные теорией суперсимметричные частицы. Возможно, это позволит раскрыть не менее заманчивую тайну - природу темной материи и темной энергии. На их долю приходится 96% материи Вселенной, в то время как на ее видимую часть (звезды, планеты) - только 4%.
Именно такие крупные проекты как LHC и ILC являются тем локомотивом, который тянет за собой науку и промышленность. Примеры тому - атомный и космический проекты. Они дали толчок многим научным направлениям и отраслям промышленности. Тот же Большой адронный коллайдер стимулировал прорывы во многих строительных, материаловедческих и информационных технологиях. Приборы, которыми оснащен БАК, потребовали такой точности изготовления, что их создание было бы невозможным без применения новых прогрессивных технологий.
Физики Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) решили изменить график работы Большого адронного коллайдера - самый большой в истории ускоритель перейдет с энергии столкновений в 7 тераэлектронвольт сразу на проектную энергию 14 ТэВ, минуя промежуточную стадию 10 ТэВ. Как говорится в сообщении, опубликованном 03.02.2010 на сайте ЦЕРНа, решение об этом было принято на прошлой неделе на конференции в Шамони (Chamonix). Ранее график работы ускорителя предусматривал запуск в первой половине февраля на энергии 7 ТэВ, а к середине лета планировался подъем энергии столкновений до 10 ТэВ.
"Наиболее важное решение, которого мы достигли на прошлой неделе - продлить на 18-24 месяца срок работы коллайдера на энергии 7 ТэВ (3,5 ТэВ на пучок). После этого мы остановим ускоритель на достаточно долгий срок, что позволит нам выполнить все подготовительные работы, необходимые для вывода БАКа на проектную энергию столкновений - 14 ТэВ - во время следующего сеанса работы", - сказал руководитель ускорительного подразделения ЦЕРНа Стив Майерс (Steve Myers).
"Это означает, что когда пучки вновь начнут циркулировать в коллайдере позже в этом месяце, мы начнем самый долгий период непрерывной работы ускорителя в истории ЦЕРНа, который закончится летом или осенью 2011 года", - добавляет Майерс.
Благодаря LHC, физики смогут так глубоко проникнуть вглубь материи, как никогда ранее. LHC - это крупнейшая в мире установка для ускорения, накопления и столкновения пучков частиц сверхвысоких энергий. И даже если не удасться обнаружить бозон Хиггса, БАК, являющийся результатом работы ученых многих стран, будет не последним устройством, которое откроет нам как зарождалась Вселеннная.
Ссылки:
http://www.allmodernscience.net/
