Թաքնված հադրոնային կոլայդեր. Ո՞րն է մեծ հադրոնային կոլայդերի վտանգը: Ինչ է մեծ հադրոնային կոլայդերը

Քարտեզ, որի վրա պատկերված է Collider-ի գտնվելու վայրը

Մեկ տեսության մեջ հիմնարար փոխազդեցությունները հետագայում համատեղելու համար օգտագործվում են տարբեր մոտեցումներ. լարերի տեսություն, որը մշակվել է M-տեսության մեջ (բրանի տեսություն), գերծանրության տեսություն, հանգույցի քվանտային գրավիտացիա և այլն: Նրանցից ոմանք ունեն ներքին խնդիրներ, և դրանցից ոչ մեկը չունի: փորձարարական հաստատում. Խնդիրն այն է, որ համապատասխան փորձեր իրականացնելու համար անհրաժեշտ են էներգիաներ, որոնք անհասանելի են ժամանակակից մասնիկների արագացուցիչներում։

LHC-ն հնարավորություն կտա իրականացնել փորձեր, որոնք նախկինում անհնար էր իրականացնել և հավանաբար կհաստատի կամ կհերքի այդ տեսություններից մի քանիսը: Այսպիսով, կա չորսից մեծ չափերով ֆիզիկական տեսությունների մի ամբողջ շարք, որոնք ենթադրում են «գերհամաչափության» գոյությունը, օրինակ՝ լարերի տեսությունը, որը երբեմն անվանում են գերլարերի տեսություն հենց այն պատճառով, որ առանց գերհամաչափության այն կորցնում է իր ֆիզիկական իմաստը: Գերհամաչափության առկայության հաստատումը, այսպիսով, կլինի այս տեսությունների ճշմարտացիության անուղղակի հաստատումը:

Վերին քվարկների ուսումնասիրություն

Շինարարության պատմություն

27 կմ ստորգետնյա թունել, որը նախատեսված է LHC ուժեղացուցիչի տեղադրման համար

Large Hadron Collider նախագծի գաղափարը ծնվել է 1984 թվականին և պաշտոնապես հաստատվել տասը տարի անց։ Դրա կառուցումը սկսվել է 2001 թվականին՝ նախորդ արագացուցիչի՝ Մեծ էլեկտրոն-պոզիտրոնային բախիչի աշխատանքի ավարտից հետո։

Ենթադրվում է, որ արագացուցիչը բախվող մասնիկների զանգվածային համակարգում բախվելու է 14 ՏէՎ ընդհանուր էներգիայով (այսինքն՝ 14 տերաէլեկտրոնվոլտ կամ 14 10 12 էլեկտրոն վոլտ) պրոտոններին, ինչպես նաև 5,5 ԳեՎ էներգիա ունեցող կապարի միջուկներին ( 5,5 10 9 էլեկտրոն վոլտ) բախվող նուկլոնների յուրաքանչյուր զույգի համար։ Այսպիսով, LHC-ն կլինի ամենաբարձր էներգիայի տարրական մասնիկների արագացուցիչն աշխարհում՝ էներգիայով գերազանցելով իր ամենամոտ մրցակիցներին՝ պրոտոն-հակապրոտոն բախիչ Tevatron-ին, որն այժմ գործում է Ազգային արագացուցիչի լաբորատորիայում: Էնրիկո Ֆերմին (ԱՄՆ) և RHIC հարաբերական ծանր իոնային կոլայդերը Բրուքհևենի լաբորատորիայում (ԱՄՆ):

Արագացուցիչը գտնվում է նույն թունելում, որը նախկինում զբաղեցնում էր Էլեկտրոն-պոզիտրոնային խոշոր բախիչը: 26,7 կմ շրջագծով թունելը փռվել է մոտ հարյուր մետր խորության վրա՝ Ֆրանսիայում և Շվեյցարիայում։ Պրոտոնային ճառագայթները պարունակելու և ուղղելու համար օգտագործվում են 1624 գերհաղորդիչ մագնիսներ, որոնց ընդհանուր երկարությունը գերազանցում է 22 կմ-ը։ Վերջինը թունելում տեղադրվել է 2006թ. նոյեմբերի 27-ին: Մագնիսները կաշխատեն 1,9 Կ (-271°C) ջերմաստիճանում: 2006 թվականի նոյեմբերի 19-ին ավարտվեց մագնիսների սառեցման հատուկ կրիոգեն գծի կառուցումը։

Թեստեր

Տեխնիկական պայմաններ

Կոլայդերում մասնիկների արագացման գործընթացը

LHC-ի մասնիկների արագությունը բախվող ճառագայթների վրա մոտ է լույսի արագությանը վակուումում։ Մասնիկների արագացումը նման բարձր արագություններին հասնում է մի քանի փուլով։ Առաջին փուլում ցածր էներգիայի Linac 2 և Linac 3 գծային արագացուցիչները ներարկում են պրոտոններ և կապարի իոններ հետագա արագացման համար։ Այնուհետև մասնիկները մտնում են PS խթանիչ, իսկ այնուհետև հենց PS (պրոտոնային սինքրոտրոն)՝ ձեռք բերելով 28 ԳեՎ էներգիա։ Դրանից հետո մասնիկների արագացումը շարունակվում է SPS-ում (Proton Super Synchrotron), որտեղ մասնիկների էներգիան հասնում է 450 ԳեՎ-ի։ Այնուհետև ճառագայթն ուղղվում է դեպի հիմնական 26,7 կիլոմետրանոց օղակ և բախման կետերում դետեկտորները գրանցում են տեղի ունեցող իրադարձությունները։

Էլեկտրաէներգիայի սպառում

Կոլայդերի շահագործման ընթացքում էներգիայի գնահատված սպառումը կկազմի 180 ՄՎտ։ Ժնևի ողջ կանտոնի էներգիայի գնահատված ծախսերը. CERN-ը ինքնին էներգիա չի արտադրում, միայն սպասման դիզելային գեներատորներով:

Բաշխված հաշվարկ

Տվյալները վերահսկելու, պահելու և մշակելու համար, որոնք կգան LHC արագացուցիչից և դետեկտորներից, ստեղծվում է բաշխված հաշվողական ցանց LCG: Լ HCԳ հաշվիչԳ RID ) օգտագործելով ցանցային տեխնոլոգիա: Որոշ հաշվողական առաջադրանքների համար կներգրավվի բաշխված հաշվողական նախագիծ [էլփոստը պաշտպանված է].

Չվերահսկվող ֆիզիկական գործընթացներ

Որոշ փորձագետներ և հասարակության անդամներ մտահոգություն են հայտնում, որ ոչ զրոյական հավանականություն կա, որ կոլայդերում անցկացված փորձերը դուրս կգան վերահսկողությունից և կզարգանան շղթայական ռեակցիա, որը որոշակի պայմաններում տեսականորեն կարող է ոչնչացնել ամբողջ մոլորակը։ Առանձին կայքում ներկայացված է ԼՀԿ-ի գործունեության հետ կապված աղետալի սցենարների կողմնակիցների տեսակետը։ Այս տրամադրությունների պատճառով LHC-ն երբեմն վերծանվում է որպես ՎերջինՀադրոնային բախիչ ( ՎերջինՀադրոնային կոլայդեր):

Այս առումով առավել հաճախ նշվում է կոլայդերում մանրադիտակային սև անցքերի առաջացման տեսական հնարավորությունը, ինչպես նաև հակամատերային թրոմբների և մագնիսական մոնոպոլների առաջացման տեսական հնարավորությունը, որին հաջորդում է շրջակա նյութը գրավելու շղթայական ռեակցիան։

Այս տեսական հնարավորությունները դիտարկվել են հատուկ CERN խմբի կողմից, որը պատրաստել է համապատասխան զեկույց, որում բոլոր նման մտավախությունները անհիմն են ճանաչվում։ Անգլիացի տեսական ֆիզիկոս Ադրիան Քենթը գիտական ​​հոդված է հրապարակել՝ քննադատելով CERN-ի կողմից ընդունված անվտանգության չափանիշները, քանի որ սպասվող վնասը, այսինքն՝ զոհերի թվով իրադարձության հավանականության արտադրյալը, նրա կարծիքով, անընդունելի է։ Այնուամենայնիվ, LHC-ում աղետալի սցենարի հավանականության առավելագույն վերին գնահատականը 10 -31 է:

Որպես աղետալի սցենարների անհիմն լինելու հիմնական փաստարկներ՝ հղումներ են արվում այն ​​փաստին, որ Երկիրը, Լուսինը և այլ մոլորակները մշտապես ռմբակոծվում են շատ ավելի բարձր էներգիա ունեցող տիեզերական մասնիկների հոսքերով։ Նշվում է նաև նախկինում շահագործման հանձնված արագացուցիչների հաջող աշխատանքը, այդ թվում՝ Բրուքհեյվենում գտնվող Հարաբերական ծանր իոնային կոլայդեր RHIC: CERN-ի մասնագետները չեն հերքում միկրոսկոպիկ սև խոռոչների առաջացման հնարավորությունը, սակայն նշվում է, որ մեր եռաչափ տարածության մեջ նման առարկաներ կարող են հայտնվել միայն այն էներգիաների դեպքում, որոնք 16 կարգով ավելի մեծ են, քան LHC-ի ճառագայթների էներգիան։ . Հիպոթետիկորեն, միկրոսկոպիկ սև խոռոչները կարող են հայտնվել LHC-ում կատարված փորձերի ժամանակ՝ լրացուցիչ տարածական չափումներ ունեցող տեսությունների կանխատեսումների ժամանակ: Նման տեսությունները դեռևս ոչ մի փորձնական ապացույց չունեն։ Այնուամենայնիվ, նույնիսկ եթե սև խոռոչները ստեղծվեն LHC-ում մասնիկների բախման հետևանքով, ակնկալվում է, որ դրանք չափազանց անկայուն կլինեն Հոքինգի ճառագայթման պատճառով և գրեթե ակնթարթորեն գոլորշի կդառնան սովորական մասնիկների տեսքով:

2008 թվականի մարտի 21-ին Վալտեր Վագները հայց է ներկայացրել Հավայան կղզիների դաշնային շրջանային դատարան (ԱՄՆ): Վալտեր Լ. Վագներ) և Լուիս Սանչոն (անգլ. Լուիս Սանչո), որում նրանք, մեղադրելով CERN-ին աշխարհի վերջը կազմակերպելու փորձի մեջ, պահանջում են արգելել կոլայդերի գործարկումը, քանի դեռ դրա անվտանգությունը չի երաշխավորվել։

Համեմատություն բնական արագությունների և էներգիաների հետ

Արագացուցիչը նախատեսված է այնպիսի մասնիկների բախման համար, ինչպիսիք են հադրոնները և ատոմային միջուկները: Այնուամենայնիվ, կան մասնիկների բնական աղբյուրներ, որոնց արագությունն ու էներգիան շատ ավելի մեծ են, քան բախիչում (տես՝ Զևատրոն)։ Նման բնական մասնիկներ հանդիպում են տիեզերական ճառագայթներում։ Երկիր մոլորակի մակերեսը մասամբ պաշտպանված է այդ ճառագայթներից, սակայն մթնոլորտի միջով անցնելով՝ տիեզերական ճառագայթների մասնիկները բախվում են օդի ատոմներին և մոլեկուլներին։ Այս բնական բախումների արդյունքում Երկրի մթնոլորտում ծնվում են բազմաթիվ կայուն և անկայուն մասնիկներ։ Արդյունքում, բնական ճառագայթային ֆոնն առկա է մոլորակի վրա շատ միլիոնավոր տարիներ: Նույնը (տարրական մասնիկների և ատոմների բախում) տեղի կունենա նաև LHC-ում, բայց ավելի ցածր արագություններով և էներգիաներով և շատ ավելի փոքր քանակությամբ:

մանրադիտակային սև անցքեր

Եթե ​​տարրական մասնիկների բախման ժամանակ հնարավոր լինի ստեղծել սև խոռոչներ, դրանք նույնպես կքայքայվեն տարրական մասնիկների՝ համաձայն CPT անփոփոխության սկզբունքի, որը քվանտային մեխանիկայի ամենահիմնարար սկզբունքներից մեկն է։

Ավելին, եթե կայուն սև միկրո անցքերի գոյության վարկածը ճիշտ լիներ, ապա դրանք մեծ քանակությամբ կձևավորվեին տիեզերական տարրական մասնիկների կողմից Երկրի ռմբակոծման արդյունքում։ Սակայն տիեզերքից ժամանող բարձր էներգիայի տարրական մասնիկների մեծ մասը էլեկտրական լիցք ունի, ուստի որոշ սև խոռոչներ էլեկտրական լիցքավորված կլինեն: Այս լիցքավորված սև խոռոչները կգրանցվեին Երկրի մագնիսական դաշտի կողմից և, եթե դրանք իսկապես վտանգավոր լինեին, վաղուց կկործանեին Երկիրը: Շվիմերի մեխանիզմը, որը սև խոռոչները դարձնում է էլեկտրականորեն չեզոք, շատ նման է Հոքինգի էֆեկտին և չի կարող աշխատել, եթե Հոքինգի էֆեկտը չաշխատի։

Բացի այդ, ցանկացած սև անցք՝ լիցքավորված կամ էլեկտրականորեն չեզոք, կգրանցվի սպիտակ թզուկների և նեյտրոնային աստղերի կողմից (որոնք, ինչպես Երկիրը, ռմբակոծվում են տիեզերական ճառագայթմամբ) և կկործանվեն: Արդյունքում, սպիտակ թզուկների և նեյտրոնային աստղերի կյանքը շատ ավելի կարճ կլինի, քան իրականում նկատվում է: Բացի այդ, քայքայվող սպիտակ թզուկները և նեյտրոնային աստղերը լրացուցիչ ճառագայթում կարձակեն, որն իրականում չի նկատվում:

Վերջապես, լրացուցիչ տարածական չափերով տեսությունները, որոնք կանխատեսում են մանրադիտակային սև խոռոչների առաջացումը, չեն հակասում փորձարարական տվյալներին միայն այն դեպքում, եթե լրացուցիչ չափսերի թիվը առնվազն երեքն է: Բայց այդքան լրացուցիչ չափերով, միլիարդավոր տարիներ պետք է անցնեն, մինչև սև խոռոչը Երկրին որևէ զգալի վնաս պատճառի:

Ստրապելկի

Մոսկվայի պետական ​​համալսարանի միջուկային ֆիզիկայի գիտահետազոտական ​​ինստիտուտի ֆիզիկամաթեմատիկական գիտությունների դոկտոր Էդուարդ Բուսը հակադիր տեսակետներ ունի՝ հերքելով LHC-ում մակրոսկոպիկ սև խոռոչների և, հետևաբար, «ճիճուների» և ժամանակի ճանապարհորդության հայտնվելը:

Նշումներ

1. LHC-ի վերջնական ուղեցույցը (անգլերեն) P. 30:
2. LHC. հիմնական փաստեր. «Մեծ գիտության տարրեր». Վերցված է 2008 թվականի սեպտեմբերի 15-ին։
3. Tevatron Electroweak աշխատանքային խումբ, Top Subgroup
4. LHC համաժամացման թեստը հաջողվեց
5. Ներարկման համակարգի երկրորդ փորձարկումը եղել է ընդհատումներով, սակայն նպատակին հասել է: «Մեծ գիտության տարրեր» (24 օգոստոսի, 2008 թ.): Վերցված է 2008 թվականի սեպտեմբերի 6-ին։
6. LHC-ի կարևոր օրն արագ է սկսվում
7. Առաջին ճառագայթը LHC-ում - արագացնող գիտություն:
8. Առաքելությունն ավարտված է LHC թիմի համար: physicsworld.com. Վերցված է 2008 թվականի սեպտեմբերի 12-ին։
9. LHC-ում գործարկվում է կայուն շրջանառվող ճառագայթ: «Մեծ գիտության տարրեր» (12 սեպտեմբերի, 2008 թ.): Վերցված է 2008 թվականի սեպտեմբերի 12-ին։
10. Մեծ հադրոնային կոլայդերում տեղի ունեցած միջադեպը անորոշ ժամանակով հետաձգում է փորձերը: «Մեծ գիտության տարրեր» (սեպտեմբերի 19, 2008): Վերցված է 2008 թվականի սեպտեմբերի 21-ին։
11. Խոշոր հադրոնային կոլայդերը մինչև գարուն չի վերսկսի աշխատանքը՝ CERN. ՌԻԱ Նովոստի (23 սեպտեմբերի, 2008 թ.). Վերցված է 2008 թվականի սեպտեմբերի 25-ին։
12. http://press.web.cern.ch/Press/PressReleases/Releases2008/PR14.08E.html
13. https://edms.cern.ch/file/973073/1/Report_on_080919_incident_at_LHC__2_.pdf
14. https://lhc2008.web.cern.ch/LHC2008/inauguration/index.html
15. Վնասված մագնիսների վերանորոգումն ավելի ծավալուն կլինի, քան նախկինում ենթադրվում էր: «Մեծ գիտության տարրեր» (նոյեմբերի 09, 2008 թ.)։ Վերցված է 2008 թվականի նոյեմբերի 12-ին։
16. Ժամանակացույց 2009 թ. «Մեծ գիտության տարրեր» (18.01.2009 թ.)։ Վերցված է 2009 թվականի հունվարի 18-ին։
17. CERN-ի մամուլի հաղորդագրություն
18. Հաստատվել է Մեծ հադրոնային կոլայդերի 2009-2010 թվականների աշխատանքային պլանը։ «Մեծ գիտության տարրեր» (2009 թ. փետրվարի 6): Վերցված է 2009 թվականի ապրիլի 5։
19. LHC-ի փորձերը.
20. Պանդորայի արկղը բացվում է. Vesti.ru (9 սեպտեմբերի, 2008 թ.): Վերցված է 2008 թվականի սեպտեմբերի 12-ին։
21. Մասնիկների կոլայդերների փորձարկումներում վտանգի պոտենցիալը
22. Դիմոպուլոս Ս., Լանդսբերգ Գ. Սև անցքերը մեծ հադրոնային կոլայդերում Ֆիզ. Վեր. Լեթ. 87 (2001)
23. Բլեյզոտ Ջ.-Պ. et al. LHC-ում ծանր իոնների բախումների ժամանակ պոտենցիալ վտանգավոր իրադարձությունների ուսումնասիրություն:
24. LHC-ի բախումների անվտանգության վերանայում LHC անվտանգության գնահատման խումբ
25. Արագացուցիչների ռիսկերի քննադատական ​​վերանայում: Proza.ru (23 մայիսի, 2008 թ.): Վերցված է 2008 թվականի սեպտեմբերի 17-ին։
26. Ո՞րն է ԼՀԿ-ում աղետի հավանականությունը.
27. Դատաստանի օր
28. Դատավորից խնդրելով փրկել աշխարհը, և գուցե շատ ավելին
29. Բացատրություն, թե ինչու LHC-ն անվտանգ կլինի
30. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-es.pdf (իսպաներեն)
31. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-de.pdf (գերմաներեն)
32. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-fr.pdf (fr)
33. Հ.Հայզելբերգ.Սքրինինգ քվարկի կաթիլներով // Ֆիզիկական տեսություն D. - 1993. - T. 48. - No 3. - S. 1418-1423: DOI:10.1103/PhysRevD.48.1418
34. M. Alford, K. Rajagopal, S. Reddy, A. Steiner.Տարօրինակ աստղային կեղևների և տարօրինակ կեղևների կայունություն // Ամերիկյան ֆիզիկական միություն.Ֆիզիկական տեսություն D. - 2006. - T. 73, 114016:

Հրապարակման ամսաթիվ` 17.09.2012թ

Ի՞նչ է մեծ հադրոնային կոլայդերը: Ինչու է դա անհրաժեշտ: Կարո՞ղ է դա առաջացնել աշխարհի վերջը: Եկեք քանդենք այդ ամենը:

Ի՞նչ է BAK-ը:

Սա հսկայական օղակաձև թունել է, որը նման է մասնիկների ցրման խողովակին: Այն գտնվում է մոտ 100 մետր խորության վրա՝ Ֆրանսիայի եւ Շվեյցարիայի տարածքի տակ։ Դրա կառուցմանը մասնակցել են գիտնականներ ամբողջ աշխարհից։

LHC-ն ստեղծվել է Հիգսի բոզոնը գտնելու համար՝ մեխանիզմը, որը մասնիկներին զանգված է տալիս: Երկրորդական նպատակ է նաև ուսումնասիրել քվարկները՝ հիմնարար մասնիկները, որոնք կազմում են հադրոնները (այստեղից էլ կոչվում է «հադրոն» բախիչ)։

Շատերը միամտորեն հավատում են, որ LHC-ն աշխարհում միակ մասնիկների արագացուցիչն է: Այնուամենայնիվ, 1950-ականներից ի վեր ամբողջ աշխարհում կառուցվել են մեկ տասնյակից ավելի բախումներ: LHC-ն համարվում է ամենամեծը՝ նրա երկարությունը 25,5 կմ է։ Բացի այդ, նրա կառուցվածքը ներառում է մեկ այլ, ավելի փոքր տրամագծով արագացուցիչ:

LHC և լրատվամիջոցներ

Շինարարության սկզբից ի վեր շատ հոդվածներ են հայտնվել արագացուցիչի բարձր արժեքի և վտանգավորության մասին։ Մարդկանց մեծ մասը կարծում է, որ գումարը վատնվել է, և չի հասկանում, թե ինչու էր անհրաժեշտ այդքան գումար և ջանք ծախսել ինչ-որ մասնիկ գտնելու համար։

Նախ, LHC-ն պատմության մեջ ամենաթանկ գիտական ​​նախագիծը չէ: Ֆրանսիայի հարավում գտնվում է Կադարաշի գիտական ​​կենտրոնը՝ թանկարժեք ջերմամիջուկային ռեակտորով։ Cadarache-ը կառուցվել է 6 երկրների (ներառյալ Ռուսաստանի) աջակցությամբ; այս պահին դրանում արդեն ներդրվել է մոտ 20 միլիարդ դոլար։ Երկրորդ՝ Հիգսի բոզոնի հայտնաբերումն աշխարհին կբերի բազմաթիվ հեղափոխական տեխնոլոգիաներ։ Բացի այդ, երբ հայտնագործվեց առաջին բջջային հեռախոսը, մարդիկ նույնպես բացասաբար ընդունեցին նրա գյուտը…

Ինչպե՞ս է աշխատում BAC-ը:

LHC-ն մեծ արագությամբ բախվում է մասնիկների ճառագայթներին և վերահսկում դրանց հետագա վարքն ու փոխազդեցությունը: Որպես կանոն, մասնիկների մեկ ճառագայթը սկզբում արագացվում է օժանդակ օղակի վրա, այնուհետև այն ուղարկվում է հիմնական օղակ:

Ամենաուժեղ մագնիսներից շատերը պահում են մասնիկները կոլայդերի ներսում: Իսկ բարձր ճշգրտության գործիքները գրանցում են մասնիկների շարժումը, քանի որ բախումը տեղի է ունենում վայրկյանի մի մասում։

Կոլայդերի աշխատանքի կազմակերպումն իրականացնում է CERN-ը (Միջուկային հետազոտությունների կազմակերպություն)։

Արդյունքում, հսկայական ջանքերից և ֆինանսական ներդրումներից հետո, 2012 թվականի հուլիսի 4-ին CERN-ը պաշտոնապես հայտարարեց, որ հայտնաբերվել է Հիգսի բոզոնը։ Իհարկե, գործնականում հայտնաբերված բոզոնի որոշ հատկություններ տարբերվում են տեսական կողմերից, սակայն գիտնականները կասկած չունեն Հիգսի բոզոնի «իրականության» վերաբերյալ։

Ինչու՞ է ձեզ անհրաժեշտ BAC:

Որքանո՞վ է օգտակար LHC-ն սովորական մարդկանց համար: Գիտական ​​հայտնագործությունները՝ կապված Հիգսի բոզոնի հայտնաբերման և քվարկների ուսումնասիրության հետ, ապագայում կարող են հանգեցնել նոր գիտական ​​և տեխնոլոգիական հեղափոխության։

Նախ, քանի որ զանգվածը հանգստի վիճակում էներգիա է (կոպիտ ասած), ապագայում հնարավոր է նյութը վերածել էներգիայի։ Այդ ժամանակ էներգիայի հետ կապված խնդիրներ չեն լինի, ինչը նշանակում է, որ հնարավոր կլինի ճանապարհորդել հեռավոր մոլորակներ։ Եվ սա քայլ է դեպի միջաստղային ճանապարհորդություն...

Երկրորդ, քվանտային գրավիտացիայի ուսումնասիրությունը թույլ կտա ապագայում վերահսկել գրավիտացիան: Այնուամենայնիվ, դա շուտով տեղի չի ունենա, քանի որ գրավիտոնները դեռ լավ չեն հասկացվում, և, հետևաբար, գրավիտացիան կառավարող սարքը կարող է անկանխատեսելի լինել:

Երրորդ, հնարավորություն կա ավելի մանրամասն հասկանալ M-տեսությունը (լարերի տեսության ածանցյալ): Այս տեսությունը նշում է, որ տիեզերքը բաղկացած է 11 չափսերից։ M-տեսությունը հավակնում է լինել «ամեն ինչի տեսությունը», ինչը նշանակում է, որ դրա ուսումնասիրությունը թույլ կտա մեզ ավելի լավ հասկանալ տիեզերքի կառուցվածքը։ Ով գիտի, գուցե ապագայում մարդը սովորի շարժվել և ազդել այլ հարթությունների վրա։

LHC և աշխարհի վերջը

Շատերը պնդում են, որ ԼՀԿ-ի աշխատանքը կարող է ոչնչացնել մարդկությունը: Որպես կանոն, այս մասին խոսում են այն մարդիկ, ովքեր վատ տիրապետում են ֆիզիկային։ LHC-ի գործարկումը բազմիցս հետաձգվել է, սակայն 2008 թվականի սեպտեմբերի 10-ին այն, այնուամենայնիվ, գործարկվել է։ Այնուամենայնիվ, հարկ է նշել, որ LHC-ն երբեք չի արագացվել մինչև լիարժեք ուժ: Գիտնականները պլանավորում են LHC-ն ամբողջ հզորությամբ գործարկել 2014 թվականի դեկտեմբերին: Եկեք նայենք աշխարհի վերջի հնարավոր պատճառներին և այլ ասեկոսեներին…

1. Սև խոռոչի ստեղծում

Սև խոռոչը հսկայական ձգողականությամբ աստղ է, որը գրավում է ոչ միայն նյութը, այլև լույսը և նույնիսկ ժամանակը: Սև խոռոչը չի կարող հայտնվել ոչ մի տեղից, այդ իսկ պատճառով CERN-ի գիտնականները կարծում են, որ կայուն սև խոռոչի հայտնվելու հավանականությունը չափազանց փոքր է։ Այնուամենայնիվ, դա հնարավոր է: Երբ մասնիկները բախվում են, կարող է ստեղծվել միկրոսկոպիկ սև անցք, որի չափը բավական է մեր մոլորակը մի քանի տարում (կամ ավելի արագ) ոչնչացնելու համար։ Բայց մարդկությունը չպետք է վախենա, քանի որ Հոքինգի ճառագայթման շնորհիվ սև խոռոչներն արագ կորցնում են իրենց զանգվածն ու էներգիան։ Թեեւ գիտնականների մեջ կան հոռետեսներ, ովքեր կարծում են, որ բախողի ներսում ուժեղ մագնիսական դաշտը թույլ չի տա, որ սեւ խոռոչը քայքայվի։ Արդյունքում, հավանականությունը, որ կստեղծվի սեւ խոռոչ, որը կկործանի մոլորակը, շատ փոքր է, բայց նման հնարավորություն կա։

2. «Մութ նյութի» առաջացում.

Նա նաև «տարօրինակ նյութ» է, տարօրինակ կաթիլ (տարօրինակ կաթիլ), «տարօրինակ»: Սա այն նյութն է, որը մեկ այլ նյութի հետ բախվելիս այն վերածում է նմանատիպի։ Նրանք. երբ բախվում են մի տարօրինակ և սովորական ատոմ, ձևավորվում են երկու տարօրինակներ, որոնք առաջացնում են շղթայական ռեակցիա: Եթե ​​նման նյութ հայտնվի բախիչում, ապա մարդկությունը հաշված րոպեների ընթացքում կկործանվի։ Այնուամենայնիվ, հավանականությունը, որ դա տեղի կունենա, այնքան փոքր է, որքան սև խոռոչի ձևավորումը:

3. Հականյութ

Ամենազառանցական է թվում այն ​​վարկածը, որ կապված է այն բանի հետ, որ բախիչի շահագործման ժամանակ կարող է հայտնվել հակամատերի այնպիսի քանակություն, որը կկործանի մոլորակը։ Եվ խոսքն այն մասին չէ, որ նույնիսկ հակամատերի առաջացման հավանականությունը շատ փոքր է, այլ այն, որ երկրի վրա արդեն կան հակամատերիայի նմուշներ՝ պահված հատուկ տարաներում, որտեղ չկա ձգողականություն։ Քիչ հավանական է, որ Երկրի վրա այնպիսի քանակությամբ հականյութ հայտնվի, որն ունակ կլինի ոչնչացնել մոլորակը։

եզրակացություններ

Ռուսաստանի շատ բնակիչներ նույնիսկ չգիտեն, թե ինչպես ճիշտ գրել «Մեծ հադրոնային կոլայդեր» արտահայտությունը, ոչինչ չասել դրա նպատակի մասին իրենց իմացության մասին: Իսկ որոշ կեղծ մարգարեներ պնդում են, որ Տիեզերքում խելացի քաղաքակրթություններ չկան, քանի որ յուրաքանչյուր քաղաքակրթություն, գիտական ​​առաջընթացի հասնելով, ստեղծում է բախիչ: Այնուհետև ձևավորվում է սև անցք, որը ոչնչացնում է քաղաքակրթությունը։ Այստեղից նրանք բացատրում են գալակտիկաների կենտրոնում գտնվող զանգվածային սև խոռոչների մեծ թիվը։

Սակայն կան նաև մարդիկ, ովքեր կարծում են, որ մենք պետք է հնարավորինս շուտ գործարկենք LHC-ն, այլապես այլմոլորակայինների ժամանման պահին նրանք մեզ կբռնեն, քանի որ մեզ վայրենի են համարում։

Ի վերջո, միակ հնարավորությունը պարզելու, թե ինչ է մեզ բերելու ԼՀԿ-ն, միայն սպասելն է։ Վաղ թե ուշ մենք դեռ պարզում ենք, թե ինչ է մեզ սպասում՝ կործանում, թե առաջընթաց։

Գիտության և տեխնիկայի վերջին խորհուրդները.

Այս խորհուրդն օգնե՞ց ձեզ:Դուք կարող եք օգնել նախագծին՝ նվիրաբերելով ցանկացած գումար դրա զարգացման համար: Օրինակ, 20 ռուբլի: Կամ ավելի:)

Դա երկու հիմնարար տեսությունների համատեղման ուղիների որոնումն է` GR (գրավիտացիոնի մասին) և SM (ստանդարտ մոդել, որը միավորում է երեք հիմնարար ֆիզիկական փոխազդեցությունները` էլեկտրամագնիսական, ուժեղ և թույլ): Մինչ LHC-ի ստեղծումը լուծում գտնելը խոչընդոտում էր քվանտային ձգողության տեսության ստեղծման դժվարությունները:

Այս վարկածի կառուցումը ներառում է երկու ֆիզիկական տեսությունների՝ քվանտային մեխանիկայի և հարաբերականության ընդհանուր տեսության համադրություն:

Դրա համար կիրառվել են ժամանակակից մի քանի հանրաճանաչ և անհրաժեշտ մոտեցումներ՝ լարերի տեսություն, բրանի տեսություն, գերծանրության տեսություն, ինչպես նաև քվանտային ձգողության տեսություն։ Մինչ բախիչի կառուցումը, անհրաժեշտ փորձարկումների անցկացման հիմնական խնդիրը էներգիայի պակասն էր, ինչին հնարավոր չէ հասնել մասնիկների այլ ժամանակակից արագացուցիչներով։

Ժնևի LHC-ն գիտնականներին հնարավորություն է տվել անցկացնել նախկինում անիրագործելի փորձեր։ Ենթադրվում է, որ մոտ ապագայում ապարատի օգնությամբ բազմաթիվ ֆիզիկական տեսություններ կհաստատվեն կամ կհերքվեն։ Ամենախնդրահարույցներից է սուպերսիմետրիան կամ լարերի տեսությունը, որը երկար ժամանակ ֆիզիկականը բաժանում էր երկու ճամբարի՝ «լարայինների» և նրանց մրցակիցների։

Այլ հիմնարար փորձեր, որոնք իրականացվել են որպես LHC-ի աշխատանքի մի մաս

Հետաքրքիր է նաև գիտնականների հետազոտությունները վերին քվարկների ուսումնասիրության ոլորտում, որոնք ամենաշատ քվարկներն են և ամենածանրը (173,1 ± 1,3 ԳեՎ / c²) բոլոր ներկայումս հայտնի տարրական մասնիկներից:

Այս հատկության պատճառով, նույնիսկ մինչև LHC-ի ստեղծումը, գիտնականները կարող էին միայն քվարկներ դիտել Tevatron արագացուցիչի մոտ, քանի որ այլ սարքեր պարզապես չունեին բավարար ուժ և էներգիա: Իր հերթին, քվարկների տեսությունը Հիգսի բոզոնի սենսացիոն վարկածի կարևոր տարրն է։

Քվարկների հատկությունների ստեղծման և ուսումնասիրության վերաբերյալ բոլոր գիտական ​​հետազոտություններն իրականացվում են LHC-ի վերին քվարկ-հակակվարկային գոլորշու սենյակի գիտնականների կողմից:

Ժնևյան նախագծի կարևոր նպատակ է նաև էլեկտրաթույլ համաչափության մեխանիզմի ուսումնասիրության գործընթացը, որը նույնպես կապված է Հիգսի բոզոնի գոյության փորձարարական ապացույցի հետ։ Եթե ​​խնդիրը ավելի ճշգրիտ սահմանենք, ապա ուսումնասիրության առարկան ոչ այնքան բուն բոզոնն է, որքան Փիթեր Հիգսի կանխատեսած էլեկտրաթույլ փոխազդեցության համաչափության խախտման մեխանիզմը։

LHC-ն նաև փորձեր է անցկացնում սուպերսիմետրիա փնտրելու համար, և ցանկալի արդյունքը կլինի և՛ տեսության ապացույցը, որ ցանկացած տարրական մասնիկ միշտ ուղեկցվում է ավելի ծանր գործընկերոջով, և՛ դրա հերքումը:

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

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

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, որով տարվում են մասնիկները, մոտ 27 կմ է։
Հադրոն - քանի որ տեղադրումը արագացնում է հադրոնները (մասնիկներ, որոնք բաղկացած են քվարկներից):
Collider - հակառակ ուղղությամբ արագացող մասնիկների ճառագայթների պատճառով, որոնք հատուկ կետերում բախվում են միմյանց:

4. Ինչի համար է մեծ հադրոնային կոլայդերը: LHC-ն գերժամանակակից հետազոտական ​​կենտրոն է, որտեղ գիտնականները փորձեր են անցկացնում ատոմների հետ՝ մեծ արագությամբ իրար հրելով իոններն ու պրոտոնները: Գիտնականները հույս ունեն հետազոտության օգնությամբ վերացնել Տիեզերքի արտաքին տեսքի առեղծվածների շղարշը:

5. Նախագիծը գիտական ​​հանրությանը արժեցել է 6 միլիարդ դոլար աստղաբաշխական գումար: Ի դեպ, Ռուսաստանը ԼՀԿ-ին պատվիրակել է 700 մասնագետի, որոնք այսօր էլ աշխատում են։ LHC-ի պատվերները ռուսական ձեռնարկություններին բերել են մոտ 120 մլն 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 Բաքեում բախման ռեկորդային էներգիայի արժեքի ձեռքբերումն է՝ 2,36 տերաէլեկտրոնվոլտ:

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

8. Մարդկության հիմնական մտավախությունները մոլորակի ամենահզոր արագացուցիչի վերաբերյալ հիմնված են այն վտանգի վրա, որը սպառնում է մարդկությանը` միկրոսկոպիկ սև խոռոչների ձևավորման արդյունքում, որոնք կարող են գրավել շրջակա նյութը: Կա ևս մեկ պոտենցիալ և չափազանց վտանգավոր վտանգ՝ ստրեպլերի առաջացումը (արտադրված Strange-ի կաթիլից), որոնք, հիպոթետիկորեն, ունակ են բախվել ատոմի միջուկին և ձևավորել ավելի ու ավելի շատ նոր շերտեր՝ վերափոխելով ամբողջ Տիեզերքի նյութը: Այնուամենայնիվ, ամենահարգված գիտնականներից շատերն ասում են, որ նման արդյունքը քիչ հավանական է։ Բայց դա տեսականորեն հնարավոր է

9. 2008 թվականին CERN-ին դատի են տվել Հավայան նահանգի երկու բնակիչներ։ 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 քիչ զվարճալի փաստ. Դատելով Yandex-ի հարցումներից՝ շատ մարդիկ, ովքեր տեղեկատվություն են փնտրում Մեծ հադրոնային կոլայդերի մասին, չգիտեն, թե ինչպես գրել արագացուցիչի անունը: Օրինակ, նրանք գրում են «andron» (և ոչ միայն գրում են այն, ինչ արժե իրենց andron collider-ով NTV-ն), երբեմն գրում են «android» (կայսրությունը պատասխան հարված է հասցնում): Բուրժուական ցանցում նրանք նույնպես հետ չեն մնում և «հադրոնի» փոխարեն «հարդոն» են քշում որոնողական համակարգ (ուղղափառ անգլերենում hard-on-ը բարձրանում է): Բելառուսերեն հետաքրքիր ուղղագրություն է «Vyaliki hadronny paskaralnik», որը թարգմանվում է որպես «Մեծ հադրոնային արագացուցիչ»:

Հադրոնային կոլայդեր. Լուսանկար

Միջուկային հետազոտությունների եվրոպական կենտրոնը կամ պարզապես CERN-ը մի վայր է, որտեղ ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակակիրը կարող է հեշտությամբ ճաշել ձեր կողքին՝ ճաշասենյակում: Աշխարհում այն ​​հայտնի է մասնիկների ամենահզոր արագացուցիչով՝ Մեծ հադրոնային կոլայդերով: Գրեթե տասը տարվա աշխատանքից հետո ժամանակն է հաշիվներ անելու. Արդյո՞ք մեր ժամանակների ամենահավակնոտ գիտական ​​նախագծերից մեկը արդարացրել է գիտնականների հույսերը:

2008 թվականին սովորում էի տասներորդ դասարանում։ Չնայած այն հանգամանքին, որ այդ տարիներին ես դեռ ընդհանրապես չէի հետաքրքրվում ֆիզիկայով, հուզմունքի ալիքը չէր կարող շրջանցել ինձ. ամեն երկաթից նրանք շեփորում էին, որ «դատաստանի օրվա մեքենան» պատրաստվում է գործարկվել։ Որ հենց որ Շատ Կարևոր Տնօրենը բարձրացնի անջատիչը, սև անցք կառաջանա, և մենք բոլորս կավարտենք: Մեծ հադրոնային կոլայդերի պաշտոնական գործարկման օրը որոշ ուսուցիչներ նույնիսկ թույլ տվեցին իրենց դասերին դիտել ռեպորտաժ դեպքի վայրից:

Ամենավատը չեղավ. Մեծ հաշվով, ոչինչ տեղի չունեցավ. անջատիչը բարձրացվեց, համակարգչի էկրանին ցատկեցին հասարակ մարդու համար անհասկանալի թվեր, և գիտնականները սկսեցին տոնել: Ընդհանուր առմամբ, թե ինչու են գործարկել, պարզ չէր։

Անկասկած, առանց մեծ հադրոնային կոլայդերի, գիտնականները չէին կարողանա որոշ նշանակալի բացահայտումներ անել, այդ թվում՝ Հիգսի բոզոնի հայտնաբերումը: Բայց հնարավո՞ր է իրականացնել այն ամենը, ինչ նախատեսված է, և արդյոք ԼՀԿ-ի համար դեռ հեռանկարներ կան, կպատմենք այս մասին։

ԴԵԼՖԻ-ի փորձը էլեկտրոն-պոզիտրոնային խոշոր բախիչում

Մեծ եղբայր. Էլեկտրոն-պոզիտրոնային խոշոր բախիչ

XX դարի յոթանասունականների վերջին տարրական մասնիկների ֆիզիկան զարգացավ թռիչքներով և սահմաններով: 1976 թվականին Ստանդարտ մոդելի կանխատեսումները ստուգելու համար Միջուկային հետազոտությունների եվրոպական կենտրոնում (CERN, ֆրանսիական CERN-ից) առաջարկվել է Էլեկտրոն-պոզիտրոնային խոշոր բախիչի նախագիծը (BEP կամ LEP՝ անգլիական մեծ էլեկտրոն-պոզիտրոնային կոլայդերից): - Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire): Բազմաթիվ տարբեր կոնֆիգուրացիաների մեջ ընտրվել է ապագա փորձի վայրը ստորգետնյա թունելում 27 կիլոմետր երկարությամբ: Ենթադրվում էր, որ նա պետք է արագացներ էլեկտրոններն ու պոզիտրոնները մինչև տասնյակ և հարյուրավոր գիգաէլեկտրոնվոլտների կարգի էներգիաներ. բախվող ճառագայթները հատվեցին չորս կետերում, որտեղ հետագայում տեղակայվեցին ALEPH, DELPHI, OPAL և L3 փորձերը:

Ֆիզիկոսների տեսանկյունից էներգիան երբեք բավարար չէ. իրականացման համար ընտրված BEP տարբերակը փոխզիջում էր ծախսերի և հզորության միջև. Դիտարկվել են նաև ավելի մեծ երկարությամբ թունելներ, որոնք կարող են ավելի ուժեղ արագացնել մասնիկները։ Ստացված էներգիան կարող էր օգտագործվել Ստանդարտ մոդելը փորձարկելու համար, բայց շատ փոքր էր այսպես կոչված «նոր ֆիզիկայի» որոնման համար՝ երևույթներ, որոնք կանխատեսված չեն դրա օրենքներով: Նման նպատակների համար շատ ավելի հարմար են հադրոնային բախողները՝ պրոտոնների, նեյտրոնների և ատոմային միջուկների բաղադրյալ մասնիկների արագացուցիչները: Դեռևս 1977 թվականին, BEP-ի քննարկման ժամանակ, CERN-ի այն ժամանակվա տնօրեն Ջոն Ադամսն առաջարկեց թունելն ավելի լայն դարձնել և այնտեղ միանգամից տեղադրել երկու արագացուցիչները՝ և՛ էլեկտրոն-պոզիտրոնը, և՛ հադրոնային արագացուցիչը: Սակայն վերջնական որոշումներ կայացնող խորհուրդը մերժեց այս գաղափարը, և 1981 թվականին հաստատվեց Էլեկտրոն-պոզիտրոնային խոշոր բախիչի նախագիծը։

Մեծ հադրոնային բախիչի թունել

Փոխարինվել է LHC-ով

BEP-ն աշխատել է ավելի քան տասը տարի՝ 1989 թվականից մինչև 2000 թվականը: Այս ժամանակին են պատկանում մի շարք նշանակալի փորձեր, ինչպիսիք են թույլ փոխազդեցության կրիչների՝ W- և Z- բոզոնների կանխատեսված զանգվածների հաստատումը, ինչպես նաև ստանդարտ մոդելի տարբեր պարամետրերի աննախադեպ ճշգրտությամբ չափումը։ Իսկ արդեն 1984 թվականին տեղի ունեցավ «Խոշոր հադրոնային կոլայդերը LEP թունելում» կոնֆերանսը՝ նվիրված իր նախորդի աշխատանքի դադարեցումից հետո նոր կոլայդերի կառուցման խնդրին։

1991 թվականին վերջնականապես հաստատվեց Մեծ հադրոնային բախիչի նախագիծը (LHC կամ LHC - անգլիական Large Hadron Collider-ից), որի օգնությամբ նախատեսվում էր հասնել 14 տերաէլեկտրոնվոլտ բախվող մասնիկների ընդհանուր էներգիայի, այսինքն. հարյուր անգամ ավելի մեծ, քան էլեկտրոն-պոզիտրոնային խոշոր բախիչի մշակածը:

1992-ին տեղի ունեցավ հանդիպում Մեծ հադրոնային բախիչի գիտական ​​ծրագրի վերաբերյալ. ընդհանուր առմամբ տասներկու դիմում է ստացվել տարբեր փորձերի համար, որոնք կարող էին կառուցվել չորս ճառագայթների բախման կետերի տեղում: Հետագա տարիների ընթացքում հաստատվեցին երկու ընդհանուր փորձեր՝ ATLAS-ը և CMS-ը, ծանր իոնների և LHCb-ի ուսումնասիրության ALICE փորձը՝ նվիրված b-քվարկներ պարունակող մասնիկների ֆիզիկային։ Մեծ հադրոնային բախիչի կառուցումը սկսվել է 2000 թվականին, իսկ առաջին ճառագայթները ստացվել են արդեն 2008 թվականին. այդ ժամանակվանից և մինչ օրս, ի լրումն պլանավորված անջատման, LHC-ն արագացնում է մասնիկները և տվյալներ հավաքում գործառնական ռեժիմում:

Ռուսաստանը CERN-ում

Ռուսաստանի Դաշնությունը CERN-ում դիտորդ երկիր է 1993թ.-ից, որն իր ներկայացուցիչներին իրավունք է տալիս ներկա գտնվել հանդիպումներին, սակայն նրանց ձայնի իրավունք չի տալիս կարևոր որոշումներ կայացնելիս։ 2012 թվականին Ռուսաստանի Դաշնության կառավարության անունից հայտարարություն է տարածվել Ռուսաստանի Դաշնության՝ CERN-ի ասոցացված անդամ դառնալու մտադրության մասին, որը դեռևս չի աջակցվել։

Ընդհանուր առմամբ, մոտ 700 ռուս գիտնական տասներկու գիտական ​​կազմակերպություններից, ինչպիսիք են Միջուկային հետազոտությունների միացյալ ինստիտուտը, Կուրչատովի ինստիտուտի ռուսական հետազոտական ​​կենտրոնը, Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի միջուկային հետազոտությունների ինստիտուտը և Մոսկվայի պետական ​​համալսարանը Մ.Վ. Լոմոնոսովը.

Մեծ հադրոնային կոլայդերի ներարկման միացում

Ո՞րն է արագացնող մասնիկների առավելությունը:

Մեծ հադրոնային բախիչի աշխատանքի սխեման բաղկացած է բազմաթիվ փուլերից։ Նախքան ուղղակիորեն LHC-ի մեջ մտնելը, մասնիկները անցնում են մի շարք նախաարագացման փուլեր. այս կերպ նրանք արագություն են ձեռք բերում ավելի արագ և միևնույն ժամանակ ավելի քիչ էներգիայով: Նախ, LINAC2 գծային արագացուցիչում պրոտոնները կամ միջուկները հասնում են 50 մեգաէլեկտրոնվոլտ էներգիայի; այնուհետև նրանք հերթափոխով մտնում են Booster Synchrotron (PSB), Proton Synchrotron (PS) և Proton Super Synchrotron (SPS), և բախիչի մեջ ներարկվելու պահին մասնիկների ընդհանուր էներգիան կազմում է 450 գիգաէլեկտրոնվոլտ:

Բացի մեծ հադրոնային կոլայդերի թունելում կատարվող հիմնական չորս փորձերից, նախարագացուցչային համակարգը ավելի քան տասը փորձերի տեղ է, որոնք չեն պահանջում այդքան մեծ մասնիկների էներգիա: Դրանք ներառում են, մասնավորապես, NA61/SHINE փորձը, որն ուսումնասիրում է ծանր իոնների փոխազդեցության պարամետրերը ֆիքսված թիրախի հետ; ISOLDE փորձը, որն ուսումնասիրում է ատոմային միջուկների հատկությունները, և AEGIS-ը, որն ուսումնասիրում է Երկրի գրավիտացիոն արագացումը՝ օգտագործելով հակաջրածինը:

Աստծո մասնիկի որոնում և նոր ֆիզիկա

Դեռ ամենասկզբում, զարգացման փուլում, հայտարարվեց Մեծ հադրոնային կոլայդերի գիտական ​​հավակնոտ ծրագրի մասին։ Նախ, BEP-ում ստացված ցուցումների շնորհիվ նախատեսվում էր որոնել Հիգսի բոզոնը՝ այն ժամանակ ստանդարտ մոդելի դեռևս հիպոթետիկ բաղադրիչ, որը պատասխանատու էր բոլոր մասնիկների զանգվածի համար։ Այդ թվում գիտնականների ծրագրերը ներառում էին գերսիմետրիկ Հիգսի բոզոնի և նրա սուպերգործընկերների որոնումը, որոնք ներառված են Ստանդարտ մոդելի նվազագույն սուպերսիմետրիկ ընդլայնման մեջ:

Ընդհանուր առմամբ, որպես առանձին ուղղություն, նախատեսվում էր որոնել և փորձարկել «նոր ֆիզիկայի» մոդելները։ Գերհամաչափությունը ստուգելու համար, որտեղ յուրաքանչյուր բոզոն կապված է ֆերմիոնի հետ, և հակառակը, պետք է որոնել ստանդարտ մոդելի մասնիկների համապատասխան գործընկերներ։ Լրացուցիչ տարածական չափումներ ունեցող տեսությունները փորձարկելու համար, ինչպիսիք են լարերի տեսությունը կամ M-տեսությունը, հայտարարվեց մեր աշխարհում չափումների քանակի սահմանափակումներ սահմանելու հնարավորության մասին: Հենց Ստանդարտ մոդելից շեղումների որոնումն է համարվում և մինչ օրս համարվում է ԼՀԿ-ի հիմնական խնդիրներից մեկը:

Ավելի քիչ բարձրակարգ խնդիրներ. քվարկ-գլյուոնային պլազմայի ուսումնասիրություն և CP ինվարիանտության խախտում

Վերին քվարկը՝ ստանդարտ մոդելի վեց քվարկներից ամենածանրը, նկատվել է միայն Մեծ հադրոնային կոլայդերից առաջ՝ ԱՄՆ-ի Էնրիկո Ֆերմի ազգային արագացուցիչ լաբորատորիայում գտնվող Տևատրոնի արագացուցչում, քանի որ նրա չափազանց մեծ զանգվածը՝ 173 գիգաէլեկտրոնվոլտ: LHC-ում բախումների ժամանակ իր հզորության շնորհիվ սպասվում էր մեծ թվով թոփ քվարկների ծնունդ, որոնք գիտնականներին հետաքրքրում էին երկու առումներով. Առաջինը կապված էր մասնիկների հիերարխիայի ուսումնասիրության հետ. այս պահին կա քվարկների երեք սերունդ (վերին քվարկը լրացրեց երրորդը), բայց հնարավոր է, որ դրանք դեռ շատ լինեն։ Մյուս կողմից, Հիգսի բոզոնի արտադրությունը վերին քվարկի քայքայման ժամանակ համարվում էր դրա փորձարարական հայտնաբերման հիմնական մեթոդը։

1964 թվականին հայտնաբերվեց CP համակցված անփոփոխության խախտում (անգլերեն «charge»-ից՝ լիցք և «parity»՝ պարիտետ), որը համապատասխանում է մեր աշխարհի հայելային պատկերին՝ բոլոր մասնիկների ամբողջական փոխարինմամբ համապատասխան հակամասնիկներով։ Այս փաստը կարևոր դեր է խաղում Տիեզերքի ձևավորման տեսությունների մեջ, որոնք փորձում են բացատրել, թե ինչու է մեր ամբողջ նյութը բաղկացած նյութից, այլ ոչ թե հակամատերիայից: Ի թիվս այլ բաների, CP-ի հավասարության խախտումը դրսևորվում է B-մեզոնների՝ մասնիկների վարքագծով, որոնց ակտիվ արտադրությունը ենթադրվում էր LHC-ում բախումների գործընթացում, և նրանց օգնությամբ գիտնականները հույս ունեին լույս սփռել դրա պատճառների վրա: այս երեւույթը.

Խոշոր հադրոնային կոլայդերի աշխատանքը ծանր միջուկների բախման ռեժիմում պետք է հանգեցներ քվարկ-գլյուոնային պլազմայի վիճակի վերակառուցմանը, որը, ըստ ժամանակակից հայեցակարգերի, դիտվում է Մեծ պայթյունից 10-5 վայրկյան հետո՝ վիճակ. այնքան «տաք», որ քվարկներն ու գլյուոնները չեն փոխազդում միմյանց հետ, մյուսները և չեն կազմում մասնիկներ և միջուկներ, ինչպես դա տեղի է ունենում նորմալ վիճակում: Քվարկ-գլյուոնային պլազմայի ծագման և սառեցման գործընթացները հասկանալն անհրաժեշտ է քվանտային քրոմոդինամիկայի գործընթացներն ուսումնասիրելու համար՝ ֆիզիկայի այն ճյուղը, որը պատասխանատու է ուժեղ փոխազդեցությունների նկարագրության համար։

ATLAS-ի փորձարկումում Հիգսի բոզոնի հայտնաբերման սխեման

LHC-ում նոր մասնիկների հայտնաբերում

Այսպիսով, ինչո՞վ կարող է պարծենալ Մեծ հադրոնային կոլայդերը իր աշխատանքի մի ամբողջ տասնամյակի ընթացքում:

Նախ, իհարկե, հայտնագործություններից ամենահայտնին 2012 թվականի հուլիսին 126 գիգալէլեկտրոնվոլտ զանգվածով Հիգսի բոզոնի հայտնաբերումն է։ Ընդամենը մեկ տարի անց Փիթեր Հիգսը և Ֆրանսուա Էնգլերը արժանացան ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակի՝ տեսականորեն կանխագուշակելու համար «Աստծո մասնիկի» գոյությունը, որը պատասխանատու է տիեզերքի ողջ նյութի զանգվածի համար: Այժմ, սակայն, ֆիզիկոսների առաջ նոր խնդիր է դրված՝ հասկանալ, թե ինչու է ցանկալի բոզոնը նման զանգված; Շարունակվում են նաև Հիգսի բոզոնի սուպերսիմետրիկ գործընկերների որոնումները։

2015 թվականին LHCb փորձը հայտնաբերել է կայուն պենտակվարկեր՝ հինգ քվարկներից բաղկացած մասնիկներ, իսկ մեկ տարի անց՝ տետրակվարկերի դերի թեկնածուներ՝ երկու քվարկներից և երկու անտիկվարկներից բաղկացած մասնիկներ։ Մինչ այժմ ենթադրվում էր, որ դիտարկված մասնիկները բաղկացած են ոչ ավելի, քան երեք քվարկներից, և ֆիզիկոսները դեռ պետք է ճշգրտեն տեսական մոդելը, որը կարող է նկարագրել նման վիճակները:

Դեռևս ստանդարտ մոդելի շրջանակներում

Ֆիզիկոսները հույս ունեին, որ LHC-ն կկարողանա լուծել սուպերսիմետրիայի խնդիրը՝ կա՛մ ամբողջությամբ հերքել այն, կա՛մ պարզաբանել, թե որ ուղղությամբ է արժե շարժվել, քանի որ ստանդարտ մոդելի նման ընդլայնման համար հսկայական թվով տարբերակներ կան: Մինչ այժմ հնարավոր չի եղել անել ոչ մեկը, ոչ էլ մյուսը. գիտնականները տարբեր սահմանափակումներ են դնում սուպերսիմետրիկ մոդելների պարամետրերի վրա, որոնք կարող են վերացնել ամենապարզ տարբերակները, բայց հաստատ չեն լուծում գլոբալ հարցեր։

Չկային նաև ստանդարտ մոդելից դուրս ֆիզիկական պրոցեսների հստակ ցուցումներ, որոնց վրա, հավանաբար, գիտնականների մեծ մասը հույս ուներ: Այնուամենայնիվ, հարկ է նշել, որ LHCb-ի փորձը ցույց է տվել նաև, որ B-մեզոնը՝ b-քվարկ պարունակող ծանր մասնիկը, չի քայքայվում այնպես, ինչպես կանխատեսում է Ստանդարտ մոդելը։ Նման վարքագիծն ինքնին կարող է ծառայել, օրինակ, որպես թույլ փոխազդեցության մեկ այլ չեզոք կրիչի՝ Z' բոզոնի գոյության ցուցիչ։ Առայժմ գիտնականներն աշխատում են մի շարք փորձարարական տվյալների վրա, որոնք կսահմանափակեն տարբեր էկզոտիկ սցենարներ:

Ապագա 100 կիլոմետրանոց բախվողի հնարավոր սխեման

Ժամանակն է սկսել նոր թունել փորել:

Կարո՞ղ է արդյոք խոշոր հադրոնային կոլայդերը արդարացնել դրա մեջ ներդրված ջանքերն ու միջոցները: Անկասկած, թեև տասնամյակի համար դրված ոչ բոլոր նպատակներն են մինչ այժմ իրականացվել։ Այս պահին ընթացքի մեջ է արագացուցիչի շահագործման 2-րդ փուլը, որից հետո կիրականացվի պլանային տեղադրումը եւ կսկսվի տվյալների հավաքագրման երրորդ փուլը։

Գիտնականները չեն կորցնում հաջորդ մեծ հայտնագործությունները կատարելու հույսը և արդեն ծրագրում են նոր բախումներ, օրինակ՝ 100 կիլոմետր թունելի երկարությամբ: