Harta me vendndodhjen e Kolajderit të paraqitur në të

Për të kombinuar më tej ndërveprimet themelore në një teori, përdoren qasje të ndryshme: teoria e fijeve, e cila u zhvillua në teorinë M (teoria e branit), teoria e supergravitetit, graviteti kuantik i ciklit, etj. Disa prej tyre kanë probleme të brendshme, dhe asnjëra prej tyre nuk ka konfirmim eksperimental. Problemi është se për të kryer eksperimentet përkatëse nevojiten energji që janë të paarritshme në përshpejtuesit modernë të grimcave.

LHC do të bëjë të mundur kryerjen e eksperimenteve që më parë ishin të pamundura për t'u kryer dhe ndoshta do të konfirmojë ose hedh poshtë disa nga këto teori. Pra, ekziston një varg i tërë teorish fizike me dimensione më të mëdha se katër që sugjerojnë ekzistencën e "supersimetrisë" - për shembull, teoria e fijeve, e cila ndonjëherë quhet teoria e superstringut pikërisht sepse pa supersimetri humbet kuptimin e saj fizik. Konfirmimi i ekzistencës së supersimetrisë do të ishte kështu një konfirmim indirekt i së vërtetës së këtyre teorive.

Studimi i kuarkeve të lartë

Historia e ndërtimit

Tunel nëntokësor 27 km i projektuar për të vendosur përforcuesin LHC

Ideja për projektin Large Hadron Collider lindi në vitin 1984 dhe u miratua zyrtarisht dhjetë vjet më vonë. Ndërtimi i tij filloi në vitin 2001, pas përfundimit të punës së përshpejtuesit të mëparshëm - Përplasësi i Madh elektron-pozitron.

Përshpejtuesi supozohet të përplaset me protone me një energji totale prej 14 TeV (d.m.th., 14 teraelektronvolt ose 14 10 12 elektron volt) në qendrën e sistemit të masës së grimcave rënëse, si dhe bërthamat e plumbit me një energji prej 5.5 GeV ( 5.5 10 9 elektron volt) për çdo çift nukleonesh që përplasen. Kështu, LHC do të jetë përshpejtuesi i grimcave elementare elementare me energji më të lartë në botë, duke tejkaluar konkurrentët e tij më të afërt në energji me një renditje të madhësisë - përplasësin proton-antiproton Tevatron, i cili aktualisht është duke operuar në Laboratorin Kombëtar të Përshpejtuesve. Enrico Fermi (SHBA) dhe përplasësi i joneve të rënda relativiste RHIC në Laboratorin Brookhaven (SHBA).

Përshpejtuesi ndodhet në të njëjtin tunel të pushtuar më parë nga përplasësi i madh elektron-pozitron. Tuneli me një perimetër prej 26.7 km u vendos në një thellësi prej rreth njëqind metrash nën tokë në Francë dhe Zvicër. Për mbajtjen dhe korrigjimin e rrezeve të protonit përdoren 1624 magnet superpërcjellës, gjatësia totale e të cilëve i kalon 22 km. I fundit u instalua në tunel më 27 nëntor 2006 . Magnetët do të punojnë në 1.9 K (-271°C). Ndërtimi i një linje speciale kriogjenike për magnet ftohës përfundoi më 19 nëntor 2006.

Testet

Specifikimet

Procesi i përshpejtimit të grimcave në një përplasës

Shpejtësia e grimcave në LHC në rrezet që përplasen është afër shpejtësisë së dritës në vakum. Përshpejtimi i grimcave në shpejtësi kaq të mëdha arrihet në disa faza. Në fazën e parë, përshpejtuesit linearë me energji të ulët Linac 2 dhe Linac 3 injektojnë protone dhe jone plumbi për përshpejtim të mëtejshëm. Pastaj grimcat hyjnë në përforcuesin PS dhe më pas në vetë PS (sinkrotron proton), duke marrë një energji prej 28 GeV. Pas kësaj, nxitimi i grimcave vazhdon në SPS (Proton Super Synchrotron), ku energjia e grimcave arrin 450 GeV. Më pas rrezja drejtohet në unazën kryesore prej 26,7 kilometrash dhe në pikat e përplasjes, detektorët regjistrojnë ngjarjet që ndodhin.

Konsumi i energjisë

Gjatë funksionimit të përplasësit, konsumi i parashikuar i energjisë do të jetë 180 MW. Kostot e parashikuara të energjisë për të gjithë kantonin e Gjenevës. CERN nuk gjeneron energji vetë, vetëm me gjeneratorë me naftë në gatishmëri.

Informatikë e shpërndarë

Për të kontrolluar, ruajtur dhe përpunuar të dhënat që do të vijnë nga përshpejtuesi dhe detektorët LHC, po krijohet një rrjet kompjuterik i shpërndarë LCG. L HC C llogaritje G RID ) duke përdorur teknologjinë e rrjetit. Për detyra të caktuara kompjuterike, do të përfshihet një projekt informatik i shpërndarë [email i mbrojtur].

Proceset fizike të pakontrolluara

Disa ekspertë dhe anëtarë të publikut shprehin shqetësimin se ekziston një probabilitet jo zero që eksperimentet e kryera në përplasës të dalin jashtë kontrollit dhe të zhvillojnë një reaksion zinxhir, i cili, në kushte të caktuara, teorikisht mund të shkatërrojë të gjithë planetin. Pikëpamja e mbështetësve të skenarëve katastrofikë që lidhen me funksionimin e LHC është paraqitur në një faqe interneti të veçantë. Për shkak të këtyre ndjenjave, LHC ndonjëherë deshifrohet si E fundit Përplasësi i Hadronit ( E fundit Përplasësi i Hadronit).

Në këtë drejtim, më së shpeshti përmendet mundësia teorike e shfaqjes së vrimave të zeza mikroskopike në përplasës, si dhe mundësia teorike e formimit të mpiksjeve të antimateries dhe monopoleve magnetike, të ndjekura nga një reaksion zinxhir i kapjes së lëndës përreth.

Këto mundësi teorike u shqyrtuan nga një grup i posaçëm CERN, i cili përgatiti një raport përkatës, në të cilin të gjitha frikërat e tilla njihen si të pabaza. Fizikani teorik anglez Adrian Kent botoi një artikull shkencor duke kritikuar standardet e sigurisë të miratuara nga CERN, sepse dëmi i pritshëm, domethënë produkti i probabilitetit të një ngjarjeje sipas numrit të viktimave, sipas tij, është i papranueshëm. Megjithatë, vlerësimi maksimal i sipërm i probabilitetit të një skenari katastrofik në LHC është 10 -31 .

Si argumentet kryesore në favor të pabazimit të skenarëve katastrofikë, referohen fakti se Toka, Hëna dhe planetët e tjerë bombardohen vazhdimisht nga rrymat e grimcave kozmike me energji shumë më të larta. Përmendet gjithashtu funksionimi i suksesshëm i përshpejtuesve të porositur më parë, duke përfshirë përplasësin relativist të joneve të rënda RHIC në Brookhaven. Mundësia e formimit të vrimave të zeza mikroskopike nuk mohohet nga specialistët e CERN-it, megjithatë, thuhet se në hapësirën tonë tredimensionale objekte të tilla mund të shfaqen vetëm në energji që janë 16 rend të madhësisë më të mëdha se energjia e rrezeve në LHC. . Në mënyrë hipotetike, vrimat e zeza mikroskopike mund të shfaqen në eksperimentet në LHC në parashikimet e teorive me dimensione hapësinore shtesë. Teori të tilla nuk kanë ende ndonjë provë eksperimentale. Megjithatë, edhe nëse vrimat e zeza krijohen nga përplasjet e grimcave në LHC, ato pritet të jenë jashtëzakonisht të paqëndrueshme për shkak të rrezatimit Hawking dhe do të avullojnë pothuajse menjëherë në formën e grimcave të zakonshme.

Më 21 mars 2008, Walter Wagner ngriti një padi në gjykatën federale të rrethit të Hawaii (SHBA). Walter L. Wagner) dhe Luis Sancho (eng. Luis Sancho), në të cilën ata, duke akuzuar CERN-in se po përpiqet të rregullojë fundin e botës, kërkojnë që të ndalohet lëshimi i përplasësit derisa të garantohet siguria e tij.

Krahasimi me shpejtësitë dhe energjitë natyrore

Përshpejtuesi është krijuar për të përplasur grimca të tilla si hadronet dhe bërthamat atomike. Sidoqoftë, ekzistojnë burime natyrore të grimcave, shpejtësia dhe energjia e të cilave janë shumë më të larta se në përplasës (shih: Zevatron). Grimca të tilla natyrore gjenden në rrezet kozmike. Sipërfaqja e planetit Tokë është pjesërisht e mbrojtur nga këto rreze, por, duke kaluar nëpër atmosferë, grimcat e rrezeve kozmike përplasen me atomet dhe molekulat e ajrit. Si rezultat i këtyre përplasjeve natyrore, shumë grimca të qëndrueshme dhe të paqëndrueshme lindin në atmosferën e Tokës. Si rezultat, sfondi i rrezatimit natyror ka qenë i pranishëm në planet për shumë miliona vjet. E njëjta gjë (përplasja e grimcave elementare dhe atomeve) do të ndodhë edhe në LHC, por me shpejtësi dhe energji më të ulëta dhe në sasi shumë më të vogla.

vrimat e zeza mikroskopike

Nëse vrimat e zeza mund të krijohen gjatë përplasjes së grimcave elementare, ato gjithashtu do të zbërthehen në grimca elementare, në përputhje me parimin e pandryshueshmërisë CPT, që është një nga parimet më themelore të mekanikës kuantike.

Më tej, nëse hipoteza e ekzistencës së mikrovrimave të zeza të qëndrueshme do të ishte e saktë, atëherë ato do të formoheshin në sasi të mëdha si rezultat i bombardimeve të Tokës nga grimcat elementare kozmike. Por shumica e grimcave elementare me energji të lartë që vijnë nga hapësira kanë një ngarkesë elektrike, kështu që disa vrima të zeza do të ngarkoheshin elektrikisht. Këto vrima të zeza të ngarkuara do të kapeshin nga fusha magnetike e Tokës dhe, nëse do të ishin vërtet të rrezikshme, do ta kishin shkatërruar Tokën shumë kohë më parë. Mekanizmi Schwimmer që i bën vrimat e zeza elektrikisht neutrale është shumë i ngjashëm me efektin Hawking dhe nuk mund të funksionojë nëse efekti Hawking nuk funksionon.

Përveç kësaj, çdo vrimë e zezë, e ngarkuar ose elektrikisht neutrale, do të kapej nga xhuxhët e bardhë dhe yjet neutron (të cilët, si Toka, bombardohen nga rrezatimi kozmik) dhe do t'i shkatërronin ato. Si rezultat, jetëgjatësia e xhuxhëve të bardhë dhe yjeve neutrone do të ishte shumë më e shkurtër se sa është vërejtur në të vërtetë. Përveç kësaj, xhuxhët e bardhë të shkatërrueshëm dhe yjet neutrone do të lëshonin rrezatim shtesë që nuk vërehet në të vërtetë.

Së fundi, teoritë me dimensione shtesë hapësinore që parashikojnë shfaqjen e vrimave të zeza mikroskopike nuk kundërshtojnë të dhënat eksperimentale vetëm nëse numri i dimensioneve shtesë është të paktën tre. Por me kaq shumë dimensione shtesë, duhet të kalojnë miliarda vjet përpara se një vrimë e zezë të shkaktojë ndonjë dëm të konsiderueshëm në Tokë.

Strapelki

Eduard Boos, Doktor i Shkencave Fizike dhe Matematikore nga Instituti i Kërkimeve të Fizikës Bërthamore të Universitetit Shtetëror të Moskës, ka pikëpamje të kundërta, duke mohuar shfaqjen e vrimave të zeza makroskopike në LHC dhe, rrjedhimisht, "vrimat e krimbave" dhe udhëtimin në kohë.

Shënime

  1. Udhëzuesi përfundimtar për LHC (anglisht) F. 30.
  2. LHC: faktet kryesore. "Elementet e shkencës së madhe". Marrë më 15 shtator 2008.
  3. Grupi i Punës Tevatron Electroweak, Nëngrupi Kryesor
  4. Testi i sinkronizimit LHC i suksesshëm
  5. Testi i dytë i sistemit të injektimit ishte me ndërprerje, por qëllimi u arrit. "Elementet e shkencës së madhe" (24 gusht 2008). Marrë më 6 shtator 2008.
  6. Dita historike e LHC-së fillon shpejt
  7. Rrezja e parë në shkencën përshpejtuese të LHC.
  8. Misioni i përfunduar për ekipin e LHC. physicsworld.com. Marrë më 12 shtator 2008.
  9. Një rreze qarkulluese e qëndrueshme lëshohet në LHC. "Elementet e shkencës së madhe" (12 shtator 2008). Marrë më 12 shtator 2008.
  10. Një incident në Përplasësin e Madh të Hadronit vonon eksperimentet për një kohë të pacaktuar. "Elementet e shkencës së madhe" (19 shtator 2008). Marrë më 21 shtator 2008.
  11. Përplasësi i madh i Hadronit nuk do të rifillojë funksionimin deri në pranverë - CERN. RIA Novosti (23 shtator 2008). Marrë më 25 shtator 2008.
  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. Riparimi i magneteve të dëmtuar do të jetë më i gjerë sesa mendohej më parë. "Elementet e shkencës së madhe" (09 nëntor 2008). Marrë më 12 nëntor 2008.
  16. Plani për vitin 2009. "Elementet e shkencës së madhe" (18 janar 2009). Marrë më 18 janar 2009.
  17. Deklarata për shtyp e CERN-it
  18. Është miratuar plani i punës së Përplasësit të Madh të Hadronit për vitet 2009-2010. "Elementet e shkencës së madhe" (6 shkurt 2009). Marrë më 5 prill 2009.
  19. Eksperimentet e LHC.
  20. Kutia e Pandorës hapet. Vesti.ru (9 shtator 2008). Marrë më 12 shtator 2008.
  21. Potenciali i rrezikut në eksperimentet e përplasësve të grimcave
  22. Dimopoulos S., Landsberg G. Vrimat e Zeza në Përplasësin e Madh të Hadronit Phys. Rev. Lett. 87 (2001)
  23. Blaizot J.-P. et al. Studimi i ngjarjeve potencialisht të rrezikshme gjatë përplasjeve të joneve të rënda në LHC.
  24. Rishikimi i sigurisë së përplasjeve të LHC Grupi i Vlerësimit të Sigurisë së LHC
  25. Një rishikim kritik i rreziqeve të përshpejtuesve. Proza.ru (23 maj 2008). Marrë më 17 shtator 2008.
  26. Sa janë gjasat për një katastrofë në LHC?
  27. Dita e Gjykimit
  28. Kërkoni nga një gjykatës të shpëtojë botën, dhe ndoshta shumë më tepër
  29. Shpjegimi se pse LHC do të jetë i sigurt
  30. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-es.pdf (Spanjisht)
  31. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-de.pdf (gjermanisht)
  32. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-fr.pdf (fr)
  33. H. Heiselberg. Ekzaminimi në pikat e kuarkut // Rishikimi fizik D. - 1993. - T. 48. - Nr. 3. - S. 1418-1423. DOI: 10.1103/PhysRevD.48.1418
  34. M. Alford, K. Rajagopal, S. Reddy, A. Steiner. Stabiliteti i kores së çuditshme të yjeve dhe i çuditshëm // Shoqëria Amerikane Fizike. Rishikimi fizik D. - 2006. - T. 73, 114016.
Data e publikimit: 17.09.2012

Çfarë është përplasësi i madh i Hadronit? Pse është e nevojshme? A mund të shkaktojë fundin e botës? Le t'i zbërthejmë të gjitha.

Çfarë është BAK?

Ky është një tunel i madh unazor, i ngjashëm me një tub për shpërndarjen e grimcave. Ndodhet në një thellësi prej rreth 100 metrash nën territorin e Francës dhe Zvicrës. Në ndërtimin e tij morën pjesë shkencëtarë nga e gjithë bota.

LHC u ndërtua për të gjetur bozonin Higgs, mekanizmi që u jep grimcave masë. Një qëllim dytësor është gjithashtu të studiohen kuarkët - grimcat themelore që përbëjnë hadronet (prandaj edhe emri përplasës "hadron").

Shumë njerëz besojnë me naivitet se LHC është i vetmi përshpejtues i grimcave në botë. Megjithatë, më shumë se një duzinë përplasëse janë ndërtuar në mbarë botën që nga vitet 1950. LHC konsiderohet më i madhi - gjatësia e tij është 25.5 km. Përveç kësaj, struktura e tij përfshin një përshpejtues tjetër, më të vogël në diametër.

LHC dhe media

Që nga fillimi i ndërtimit, janë shfaqur shumë artikuj për koston e lartë dhe rrezikun e përshpejtuesit. Shumica e njerëzve besojnë se paratë u shpërdoruan dhe nuk e kuptojnë pse ishte e nevojshme të shpenzoheshin kaq shumë para dhe përpjekje për të gjetur një lloj grimce.

Së pari, LHC nuk është projekti shkencor më i shtrenjtë në histori. Në jug të Francës është qendra shkencore e Cadarache me një reaktor të shtrenjtë termonuklear. Cadarache u ndërtua me mbështetjen e 6 vendeve (përfshirë Rusinë); për momentin në të janë investuar tashmë rreth 20 miliardë dollarë. Së dyti, zbulimi i bozonit Higgs do të sjellë shumë teknologji revolucionare në botë. Përveç kësaj, kur u shpik telefoni i parë celular, njerëzit gjithashtu e takuan shpikjen e tij negativisht ...

Si funksionon BAC?

LHC përplas rrezet e grimcave me shpejtësi të lartë dhe monitoron sjelljen dhe ndërveprimin e tyre të mëvonshëm. Si rregull, një rreze grimcash përshpejtohet së pari në unazën ndihmëse, dhe më pas dërgohet në unazën kryesore.

Shumë nga magnetët më të fortë mbajnë grimcat brenda përplasësit. Dhe instrumentet me precizion të lartë regjistrojnë lëvizjen e grimcave, pasi përplasja ndodh në një fraksion të sekondës.

Organizimi i punës së përplasësit kryhet nga CERN (Organizata për Kërkime Bërthamore).

Si rezultat, pas përpjekjeve dhe investimeve të mëdha financiare, më 4 korrik 2012, CERN njoftoi zyrtarisht se ishte gjetur bozoni Higgs. Sigurisht, disa veti të bozonit të gjetura në praktikë ndryshojnë nga aspektet teorike, por shkencëtarët nuk kanë asnjë dyshim për "realitetin" e bozonit Higgs.

Pse keni nevojë për një BAC?

Sa i dobishëm është LHC për njerëzit e zakonshëm? Zbulimet shkencore që lidhen me zbulimin e bozonit të Higgs-it dhe studimin e kuarkeve mund të çojnë në të ardhmen në një revolucion të ri shkencor dhe teknologjik.

Së pari, meqenëse masa është energji në qetësi (përafërsisht), është e mundur që në të ardhmen të shndërrohet lënda në energji. Atëherë nuk do të ketë probleme me energjinë, që do të thotë se do të jetë e mundur të udhëtoni në planetë të largët. Dhe ky është një hap drejt udhëtimit ndëryjor ...

Së dyti, studimi i gravitetit kuantik do të lejojë, në të ardhmen, të kontrollojë gravitetin. Megjithatë, kjo nuk do të ndodhë së shpejti, pasi gravitonet nuk janë kuptuar ende shumë mirë, dhe për këtë arsye pajisja që kontrollon gravitetin mund të jetë e paparashikueshme.

Së treti, ekziston një mundësi për të kuptuar më në detaje teorinë M (një derivat i teorisë së fijeve). Kjo teori thotë se universi përbëhet nga 11 dimensione. Teoria M pretendon të jetë "teoria e gjithçkaje", që do të thotë se studimi i saj do të na lejojë të kuptojmë më mirë strukturën e universit. Kush e di, ndoshta në të ardhmen një person do të mësojë të lëvizë dhe të ndikojë në dimensione të tjera.

LHC dhe Fundi i Botës

Shumë njerëz argumentojnë se puna e LHC mund të shkatërrojë njerëzimin. Si rregull, njerëzit që kanë njohuri të dobët në fizikë flasin për këtë. Lëshimi i LHC-së u shty shumë herë, por më 10 shtator 2008, megjithatë u lançua. Sidoqoftë, vlen të përmendet se LHC kurrë nuk është përshpejtuar në fuqinë e plotë. Shkencëtarët planifikojnë të lëshojnë LHC me kapacitet të plotë në dhjetor 2014. Le të shohim shkaqet e mundshme të fundit të botës dhe thashethemet e tjera ...

1. Krijimi i një vrime të zezë

Një vrimë e zezë është një yll me gravitet të madh, i cili tërheq jo vetëm materien, por edhe dritën, madje edhe kohën. Një vrimë e zezë nuk mund të shfaqet nga askund, kjo është arsyeja pse shkencëtarët e CERN besojnë se shanset për të shfaqur një vrimë të zezë të qëndrueshme janë jashtëzakonisht të vogla. Megjithatë, është e mundur. Kur grimcat përplasen, mund të krijohet një vrimë e zezë mikroskopike, madhësia e së cilës është e mjaftueshme për të shkatërruar planetin tonë në disa vjet (ose më shpejt). Por njerëzimi nuk duhet të ketë frikë, sepse, falë rrezatimit Hawking, vrimat e zeza shpejt humbasin masën dhe energjinë e tyre. Edhe pse ka pesimistë mes shkencëtarëve që besojnë se një fushë e fortë magnetike brenda përplasësit nuk do të lejojë që vrima e zezë të shpërbëhet. Si rezultat, mundësia që të krijohet një vrimë e zezë që do të shkatërrojë planetin është shumë e vogël, por ekziston një mundësi e tillë.

2. Formimi i "materies së errët"

Ajo është gjithashtu një "çështje e çuditshme", një e çuditshme (një pikëz e çuditshme), një "i çuditshme". Kjo është materie që kur përplaset me një lëndë tjetër, e kthen atë në një të ngjashme. Ato. kur një atom i çuditshëm dhe një atom i zakonshëm përplasen, formohen dy unaza, duke shkaktuar një reaksion zinxhir. Nëse një lëndë e tillë shfaqet në përplasës, atëherë njerëzimi do të shkatërrohet brenda pak minutash. Megjithatë, mundësia që kjo të ndodhë është aq e vogël sa formimi i një vrime të zezë.

3. Antimateria

Versioni që lidhet me faktin se gjatë funksionimit të përplasësit mund të shfaqet një sasi e tillë e antimateries që do të shkatërrojë planetin duket më deluzional. Dhe çështja nuk është as që shanset për formimin e antimateries janë shumë të vogla, por se tashmë ka mostra të antimateries në tokë, të ruajtura në kontejnerë të veçantë ku nuk ka gravitet. Nuk ka gjasa që në Tokë të shfaqet një sasi e tillë e antimateries që do të jetë në gjendje të shkatërrojë planetin.

gjetjet

Shumë banorë të Rusisë as nuk dinë ta shkruajnë saktë frazën "Përplasësi i madh Hadron", për të mos thënë asgjë për njohuritë e tyre për qëllimin e tij. Dhe disa pseudo-profetë argumentojnë se nuk ka qytetërime inteligjente në Univers, sepse çdo qytetërim, pasi ka arritur përparim shkencor, krijon një përplasës. Pastaj formohet një vrimë e zezë, duke shkatërruar qytetërimin. Nga këtu ata shpjegojnë numrin e madh të vrimave të zeza masive në qendër të galaktikave.

Mirëpo, ka edhe njerëz që besojnë se duhet të lëshojmë LHC-në sa më parë, përndryshe në momentin e ardhjes së alienëve do të na kapin, pasi na konsiderojnë të egër.

Në fund të fundit, e vetmja mundësi për të zbuluar se çfarë do të na sjellë LHC është vetëm të presim. Herët a vonë, ne ende zbulojmë se çfarë na pret: shkatërrim apo përparim.


Këshilla të fundit të shkencës dhe teknologjisë:

A ju ka ndihmuar kjo këshillë? Ju mund ta ndihmoni projektin duke dhuruar çdo shumë që dëshironi për zhvillimin e tij. Për shembull, 20 rubla. Ose më shumë:)

Është kërkimi i mënyrave për të kombinuar dy teori themelore - GR (rreth gravitacionit) dhe SM (modeli standard që kombinon tre ndërveprime fizike themelore - elektromagnetike, të forta dhe të dobëta). Gjetja e një zgjidhjeje përpara krijimit të LHC u pengua nga vështirësitë në krijimin e një teorie të gravitetit kuantik.

Ndërtimi i kësaj hipoteze përfshin kombinimin e dy teorive fizike - mekanikës kuantike dhe relativitetit të përgjithshëm.

Për këtë, u përdorën njëherësh disa qasje të njohura dhe të nevojshme në kohët moderne - teoria e fijeve, teoria e branit, teoria e supergravitetit, si dhe teoria e gravitetit kuantik. Para ndërtimit të përplasësit, problemi kryesor në kryerjen e eksperimenteve të nevojshme ishte mungesa e energjisë, e cila nuk mund të arrihet me përshpejtuesit e tjerë modernë të grimcave.

LHC i Gjenevës u dha shkencëtarëve mundësinë për të kryer eksperimente të parealizueshme më parë. Besohet se në të ardhmen e afërt, me ndihmën e aparatit, shumë teori fizike do të konfirmohen ose do të hidhen poshtë. Një nga më problematiket është supersimetria ose teoria e fijeve, e cila për një kohë të gjatë e ndante fizikun në dy kampe - "stringers" dhe rivalët e tyre.

Eksperimente të tjera themelore të kryera si pjesë e punës së LHC

Interesante është edhe hulumtimi i shkencëtarëve në fushën e studimit të kuarkeve të lartë, të cilët janë kuarkët më të mëdhenj dhe më të rëndë (173,1 ± 1,3 GeV / c²) nga të gjitha grimcat elementare të njohura aktualisht.

Për shkak të kësaj prone, edhe para krijimit të LHC, shkencëtarët mund të vëzhgonin vetëm kuarke në përshpejtuesin Tevatron, pasi pajisjet e tjera thjesht nuk kishin fuqi dhe energji të mjaftueshme. Nga ana tjetër, teoria e kuarkeve është një element i rëndësishëm i hipotezës sensacionale të bosonit Higgs.

Të gjitha kërkimet shkencore mbi krijimin dhe studimin e vetive të kuarkeve kryhen nga shkencëtarët në dhomën e avullit të lartë të kuarkut-antikuarkut në LHC.

Një synim i rëndësishëm i projektit të Gjenevës është edhe procesi i studimit të mekanizmit të simetrisë elektrodobët, i cili lidhet edhe me provën eksperimentale të ekzistencës së bozonit Higgs. Nëse e përcaktojmë më saktë problemin, atëherë lënda e studimit nuk është aq vetë bozoni, por mekanizmi i shkeljes së simetrisë së bashkëveprimit elektrodobët të parashikuar nga Peter Higgs.

LHC gjithashtu kryen eksperimente për të kërkuar supersimetrinë - dhe rezultati i dëshiruar do të jetë si prova e teorisë se çdo grimcë elementare shoqërohet gjithmonë nga një partner më i rëndë, ashtu edhe përgënjeshtrimi i saj.

Disa fakte rreth Përplasësit të Madh të Hadronit, si dhe pse u krijua, cili është përdorimi i tij dhe çfarë rreziqesh potenciale për njerëzimin paraqet.

1. Ndërtimi i LHC, ose Përplasësi i Madh i Hadronit, u konceptua në vitin 1984 dhe filloi vetëm në vitin 2001. Pesë vjet më vonë, në vitin 2006, falë përpjekjeve të më shumë se 10 mijë inxhinierëve dhe shkencëtarëve nga vende të ndryshme, ndërtimi i Përplasësi i Madh i Hadronit u përfundua.

2. LHC është objekti më i madh eksperimental në botë.

3. Pra, pse përplasësi i madh i Hadronit?
Ai u emërua i madh për shkak të madhësisë së tij të ngurtë: gjatësia e unazës kryesore, përgjatë së cilës drejtohen grimcat, është rreth 27 km.
Hadroni - pasi instalimi përshpejton hadronet (grimcat që përbëhen nga kuarke).
Përplasësi - për shkak të përshpejtimit të rrezeve të grimcave në drejtim të kundërt, të cilat përplasen me njëri-tjetrin në pika të veçanta.

4. Për çfarë shërben përplasësi i madh i Hadronit? LHC është një qendër kërkimore ultra-moderne ku shkencëtarët kryejnë eksperimente me atome, duke shtyrë jonet dhe protonet së bashku me shpejtësi të madhe. Shkencëtarët shpresojnë që me ndihmën e kërkimeve të heqin velin mbi misteret e paraqitjes së Universit.

5. Projekti i kushtoi komunitetit shkencor një shumë astronomike prej 6 miliardë dollarësh. Meqë ra fjala, Rusia ka deleguar 700 specialistë në LHC, të cilët punojnë edhe sot. Porositë për LHC sollën rreth 120 milionë dollarë për ndërmarrjet ruse.

6. Pa dyshim, zbulimi kryesor i bërë në LHC është zbulimi në vitin 2012 i bozonit Higgs, ose siç quhet edhe "grimcat e Zotit". Bozoni Higgs është lidhja e fundit në Modelin Standard. Një tjetër ngjarje e rëndësishme në Bak'e është arritja e një vlere rekord të energjisë së përplasjes prej 2.36 teraelektronvolt.

7. Disa shkencëtarë, përfshirë ata në Rusi, besojnë se falë eksperimenteve në shkallë të gjerë në CERN (Organizata Evropiane për Kërkime Bërthamore, ku në fakt ndodhet përplasësi), shkencëtarët do të jenë në gjendje të ndërtojnë makinën e parë të kohës në botë. Megjithatë, shumica e shkencëtarëve nuk ndajnë optimizmin e kolegëve.

8. Frika kryesore e njerëzimit për përshpejtuesin më të fuqishëm në planet bazohet në rrezikun që i kanoset njerëzimit si rezultat i formimit të vrimave të zeza mikroskopike të afta për të kapur lëndën përreth. Ekziston një kërcënim tjetër potencial dhe jashtëzakonisht i rrezikshëm - shfaqja e shiritave (të prodhuara nga pika e çuditshme), të cilat, hipotetikisht, janë në gjendje të përplasen me bërthamën e një atomi për të formuar gjithnjë e më shumë shirita të rinj, duke transformuar lëndën e të gjithë Universit. Megjithatë, shumica e shkencëtarëve më të respektuar thonë se një rezultat i tillë nuk ka gjasa. Por teorikisht është e mundur

9. Në vitin 2008, CERN u padit nga dy banorë të shtetit të Hawaii. Ata akuzuan CERN-in se po përpiqej t'i jepte fund njerëzimit përmes neglizhencës, duke kërkuar garanci sigurie nga shkencëtarët.

10. Përplasësi i madh i Hadronit ndodhet në Zvicër afër Gjenevës. Ka një muze në CERN, ku vizitorëve u shpjegohen qartë parimet e përplasjes dhe pse u ndërtua.

11 . Dhe së fundi, një fakt pak argëtues. Duke gjykuar nga kërkesat në Yandex, shumë njerëz që kërkojnë informacion në lidhje me Përplasësin e Madh të Hadronit nuk dinë të shkruajnë emrin e përshpejtuesit. Për shembull, ata shkruajnë "andron" (dhe jo vetëm që shkruajnë atë që raporton NTV me përplasësin e tyre andron), ndonjëherë ata shkruajnë "android" (Perandoria kundërpërgjigjet). Në rrjetën borgjeze, ata gjithashtu nuk mbeten prapa dhe në vend të "hadronit" futin "hardon" në motorin e kërkimit (në anglishten ortodokse, hard-on është një ngritës). Një drejtshkrim interesant në bjellorusisht është "Vyaliki hadronny paskaralnik", që përkthehet si "Përshpejtuesi i madh i hadronit".

Përplasësi i Hadronit. Foto

Qendra Evropiane për Kërkime Bërthamore, ose thjesht CERN, është një vend ku një laureat i Nobelit në fizikë mund të ha lehtësisht pranë jush në dhomën e ngrënies. Është i njohur në mbarë botën për përshpejtuesin më të fuqishëm të grimcave, Përplasësin e Madh të Hadronit. Pas gati dhjetë vitesh punë, është koha për të bërë një bilanc - a i justifikoi një nga projektet më ambicioze shkencore të kohës sonë shpresat e shkencëtarëve?

Në vitin 2008 isha në klasën e dhjetë. Përkundër faktit se në ato vite nuk isha ende aspak i interesuar për fizikën, një valë eksitimi nuk mund të më anashkalonte: nga çdo hekur trumbetonin se "makina e fundit të botës" ishte gati të lëshohej. Se sapo Drejtori Shumë i Rëndësishëm të ngrejë çelësin, do të formohet një vrimë e zezë dhe të gjithë do të mbarojmë. Në ditën e lëshimit zyrtar të Përplasësit të Madh të Hadronit, disa mësues madje lejuan të shikonin një raport nga vendi i ngjarjes në mësimet e tyre.

Më e keqja nuk ndodhi. Në përgjithësi, asgjë nuk ndodhi - çelësi u ngrit, numra të pakuptueshëm për një laik të thjeshtë u hodhën në ekranin e kompjuterit dhe shkencëtarët filluan të festojnë. Në përgjithësi, pse e nisën nuk ishte e qartë.

Pa dyshim, pa Përplasësin e Madh të Hadronit, shkencëtarët nuk do të kishin qenë në gjendje të bënin disa zbulime domethënëse – duke përfshirë zbulimin e bozonit Higgs. Por a do të jetë e mundur të zbatohen të gjitha të planifikuarat, dhe nëse ka ende perspektiva për LHC - ne do të tregojmë për këtë.

Eksperimenti DELPHI në përplasësin e madh elektron-pozitron

Big Brother: Përplasësi i madh elektron-pozitron

Në fund të viteve shtatëdhjetë të shekullit XX, fizika e grimcave elementare u zhvillua me hapa të mëdhenj. Për të testuar parashikimet e Modelit Standard në 1976, projekti i përplasësit të madh elektron-pozitron (BEP ose LEP - nga përplasësi i madh elektron-pozitron anglez) u propozua në Qendrën Evropiane për Kërkime Bërthamore (CERN, nga CERN francez). - Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) . Midis shumë konfigurimeve të ndryshme, u zgjodh vendndodhja e eksperimentit të ardhshëm në një tunel nëntokësor 27 kilometra të gjatë. Ai supozohej të përshpejtonte elektronet dhe pozitronet në energji të rendit të dhjetëra dhe qindra gigaelektronvolt: rrezet e përplasjes u kryqëzuan në katër pika, ku u vendosën më pas eksperimentet ALEPH, DELPHI, OPAL dhe L3.

Nga këndvështrimi i fizikantëve, energjia nuk është kurrë e mjaftueshme: opsioni BEP i zgjedhur për zbatim ishte një kompromis midis kostos dhe fuqisë; u konsideruan gjithashtu tunele me gjatësi më të madhe, të afta për të përshpejtuar grimcat më fort. Energjia që rezulton mund të përdorej për të testuar Modelin Standard, por ishte shumë e vogël për të kërkuar të ashtuquajturën "fizikë e re" - fenomene që nuk parashikohen nga ligjet e saj. Përplasësit e hadronit janë shumë më të përshtatshëm për qëllime të tilla - përshpejtuesit e grimcave të përbëra si protonet, neutronet dhe bërthamat atomike. Në vitin 1977, në kohën e diskutimit të BEP, John Adams, drejtor i CERN-it në atë kohë, propozoi që tuneli të bëhej më i gjerë dhe të vendoseshin të dy përshpejtuesit aty menjëherë - si elektron-pozitron ashtu edhe përshpejtuesin hadron. Megjithatë, këshilli që merr vendimet përfundimtare e hodhi poshtë këtë ide dhe në vitin 1981 u miratua projekti i përplasësit të madh elektron-pozitron.

Tuneli i Përplasësit të Madh të Hadronit

Zëvendësuar nga LHC

BEP ka punuar për më shumë se dhjetë vjet: nga 1989 deri në 2000. Kësaj kohe i përkasin një sërë eksperimentesh domethënëse, si konfirmimi i masave të parashikuara të bartësve të ndërveprimit të dobët - bozonet W dhe Z, si dhe matja e parametrave të ndryshëm të Modelit Standard me saktësi të paparë. Dhe tashmë në vitin 1984 u mbajt konferenca "Përplasësi i madh i Hadronit në tunelin LEP", kushtuar çështjes së ndërtimit të një kolideri të ri pas ndërprerjes së punës së paraardhësit të tij.

Në vitin 1991, u miratua përfundimisht projekti i Përplasësit të Madh të Hadronit (LHC ose LHC - nga Përplasësi i Madh i Hadronit anglez), me ndihmën e të cilit ishte planifikuar të arrihet një energji totale e grimcave përplasëse prej 14 teraelektronvolt, domethënë një njëqind herë më i madh se ai i zhvilluar nga përplasësi i madh elektron-pozitron.

Në vitin 1992, u mbajt një takim mbi programin shkencor të Përplasësit të Madh të Hadronit: gjithsej u morën dymbëdhjetë aplikime për eksperimente të ndryshme që mund të ndërtoheshin në vendin e katër pikave të përplasjes së rrezeve. Gjatë viteve në vijim, u miratuan dy eksperimente të përgjithshme - ATLAS dhe CMS, eksperimenti ALICE për studimin e joneve të rënda dhe LHCb, kushtuar fizikës së grimcave që përmbajnë b-kuarkë. Ndërtimi i Përplasësit të Madh të Hadronit filloi në vitin 2000, dhe rrezet e para u morën tashmë në vitin 2008: që atëherë dhe deri më sot, përveç mbylljes së planifikuar, LHC ka përshpejtuar grimcat dhe ka mbledhur të dhëna në modalitetin e funksionimit.

Rusia në CERN

Federata Ruse është një vend vëzhgues në CERN që nga viti 1993, i cili u jep përfaqësuesve të saj të drejtën për të marrë pjesë në mbledhje, por nuk u jep atyre të drejtën e votës kur marrin vendime të rëndësishme. Në vitin 2012, në emër të Qeverisë së Federatës Ruse, u bë një deklaratë për qëllimin e Federatës Ruse për t'u bërë anëtare e asociuar e CERN, e cila ende nuk është mbështetur.

Në total, rreth 700 shkencëtarë rusë nga dymbëdhjetë organizata shkencore, të tilla si Instituti i Përbashkët për Kërkime Bërthamore, Qendra Ruse e Kërkimeve Instituti Kurchatov, Instituti për Kërkime Bërthamore të Akademisë Ruse të Shkencave dhe Universiteti Shtetëror i Moskës me emrin M.V. Lomonosov.

Qarku i injektimit të Përplasësit të Madh të Hadronit

Cili është avantazhi i grimcave përshpejtuese?

Skema e punës së Përplasësit të Madh të Hadronit përbëhet nga shumë faza. Përpara se të futen direkt në LHC, grimcat kalojnë nëpër një sërë fazash para-përshpejtimi: në këtë mënyrë, ato fitojnë shpejtësi më shpejt dhe në të njëjtën kohë me më pak energji. Së pari, në përshpejtuesin linear LINAC2, protonet ose bërthamat arrijnë një energji prej 50 megaelektronvolt; pastaj ato hyjnë në mënyrë alternative në Booster Synchrotron (PSB), Proton Synchrotron (PS) dhe Proton Super Synchrotron (SPS), dhe në momentin e injektimit në përplasës, energjia totale e grimcave është 450 gigaelektronvolt.

Përveç katër eksperimenteve kryesore në tunelin e Përplasësit të Madh të Hadronit, sistemi para-përshpejtues është vendi për më shumë se dhjetë eksperimente që nuk kërkojnë një energji kaq të madhe grimcash. Këto përfshijnë, në veçanti, eksperimentin NA61/SHINE, i cili heton parametrat e ndërveprimit të joneve të rënda me një objektiv fiks; eksperimenti ISOLDE, i cili studion vetitë e bërthamave atomike dhe AEGIS, i cili studion nxitimin gravitacional të Tokës duke përdorur antihidrogjen.

Kërkimi për një grimcë të Zotit dhe fizika e re

Që në fillim, në fazën e zhvillimit, u shpall programi ambicioz shkencor i Përplasësit të Madh të Hadronit. Para së gjithash, për shkak të indikacioneve të marra në BEP, ishte planifikuar të kërkohej bozon Higgs, një komponent ende hipotetik i Modelit Standard në atë kohë, përgjegjës për masën e të gjitha grimcave. Përfshirë planet e shkencëtarëve përfshinin kërkimin për bozon supersimetrik Higgs dhe superpartnerët e tij, të cilët përfshihen në shtrirjen minimale supersimetrike të Modelit Standard.

Në përgjithësi, si një drejtim më vete, ishte planifikuar kërkimi dhe testimi i modeleve të "fizikës së re". Për të testuar supersimetrinë, në të cilën çdo bozon shoqërohet me një fermion, dhe anasjelltas, supozohej të kërkonte partnerët përkatës për grimcat e Modelit Standard. Për të testuar teoritë me dimensione hapësinore shtesë, si teoria e fijeve ose teoria M, u njoftua mundësia e vendosjes së kufijve në numrin e dimensioneve në botën tonë. Është kërkimi i devijimeve nga Modeli Standard që u konsiderua dhe konsiderohet ende një nga detyrat kryesore të LHC.

Probleme më pak të profilit të lartë: studimi i plazmës kuark-gluon dhe shkelje e pandryshueshmërisë së CP

Kuarku i lartë, më i rëndëi nga gjashtë kuarkët në Modelin Standard, u vëzhgua vetëm përpara Përplasësit të Madh të Hadronit në përshpejtuesin Tevatron në Laboratorin Kombëtar të Përshpejtuesit Enrico Fermi në Shtetet e Bashkuara për shkak të masës së tij jashtëzakonisht të madhe prej 173 gigaelektronvolt. Gjatë përplasjeve në LHC, për shkak të fuqisë së tij, pritej lindja e një numri të madh kuarkesh të lartë, të cilët i interesuan shkencëtarët në dy aspekte. E para lidhej me studimin e hierarkisë së grimcave: për momentin ekzistojnë tre gjenerata kuarkesh (kuarki i lartë përfundoi të tretin), por është e mundur që të ketë akoma më shumë prej tyre. Nga ana tjetër, prodhimi i bozonit Higgs gjatë zbërthimit të kuarkut të lartë u konsiderua metoda kryesore për zbulimin e tij eksperimental.

Në vitin 1964, u zbulua një shkelje e pandryshueshmërisë së kombinuar të CP (nga anglishtja "ngarkesë" - ngarkesë dhe "barazi" - barazi), e cila korrespondon me imazhin pasqyrë të botës sonë me zëvendësimin e plotë të të gjitha grimcave nga antigrimcat përkatëse. Ky fakt luan një rol të rëndësishëm në teoritë e formimit të Universit, të cilat përpiqen të shpjegojnë pse e gjithë materia jonë përbëhet nga materia, dhe jo nga antimateria. Ndër të tjera, shkelja e barazisë CP manifestohet në sjelljen e mezoneve B - grimca, prodhimi aktiv i të cilave u supozua në procesin e përplasjeve në LHC, dhe me ndihmën e tyre, shkencëtarët shpresonin të hidhnin dritë mbi shkaqet e këtë fenomen.

Funksionimi i Përplasësit të Madh të Hadronit në mënyrën e përplasjes së bërthamave të rënda duhet të kishte çuar në rindërtimin e gjendjes së plazmës kuark-gluon, e cila, sipas koncepteve moderne, vërehet 10-5 sekonda pas Big Bengut - një gjendje. aq "të nxehtë" sa kuarkët dhe gluonët nuk ndërveprojnë me njëri-tjetrin, tjetri dhe nuk formojnë grimca dhe bërthama, siç ndodh në gjendjen normale. Kuptimi i proceseve të origjinës dhe ftohjes së plazmës kuark-gluon është i nevojshëm për studimin e proceseve të kromodinamikës kuantike, dega e fizikës përgjegjëse për përshkrimin e ndërveprimeve të forta.

Skema e zbulimit të bozonit Higgs në eksperimentin ATLAS

Zbulimi i grimcave të reja në LHC

Pra, me çfarë mund të mburret Përplasësi i Madh i Hadronit për një dekadë të tërë të punës së tij?

Së pari, natyrisht, më i famshmi nga zbulimet është zbulimi në korrik 2012 i bozonit Higgs me një masë prej 126 gigaelektronvolt. Vetëm një vit më vonë, Peter Higgs dhe François Engler u nderuan me Çmimin Nobel në Fizikë për parashikimin teorik të ekzistencës së një "grimce të Zotit" përgjegjëse për masën e të gjithë materies në univers. Tani, megjithatë, fizikanët janë përballur me një detyrë të re - të kuptojnë pse bosoni i dëshiruar ka një masë të tillë; kërkimi për partnerët supersimetrik të bozonit Higgs gjithashtu vazhdon.

Në vitin 2015, eksperimenti LHCb zbuloi pentakuarkë të qëndrueshëm - grimca të përbëra nga pesë kuarke, dhe një vit më vonë - kandidatë për rolin e tetrakuarkeve - grimca të përbëra nga dy kuarke dhe dy antikuarkë. Deri më tani, besohej se grimcat e vëzhguara përbëheshin nga jo më shumë se tre kuarke, dhe fizikanët ende nuk e kanë përmirësuar modelin teorik që do të përshkruante gjendje të tilla.

Ende brenda Modelit Standard

Fizikanët shpresonin që LHC të ishte në gjendje të zgjidhte problemin e supersimetrisë - ose ta kundërshtonte plotësisht atë, ose të sqaronte se në cilin drejtim ia vlen të lëvizësh, pasi ka një numër të madh opsionesh për një shtrirje të tillë të Modelit Standard. Deri më tani, nuk ka qenë e mundur të bëhet as njëra as tjetra: shkencëtarët vendosin kufizime të ndryshme në parametrat e modeleve supersimetrike, të cilat mund të heqin opsionet më të thjeshta, por definitivisht nuk zgjidhin çështje globale.

Nuk kishte gjithashtu asnjë tregues të qartë të proceseve fizike jashtë Modelit Standard, në të cilin, ndoshta, shumica e shkencëtarëve mbështeteshin. Megjithatë, vlen të theksohet se eksperimenti LHCb tregoi gjithashtu se B-mezon, një grimcë e rëndë që përmban një b-kuark, nuk prishet në mënyrën që parashikon Modeli Standard. Një sjellje e tillë në vetvete mund të shërbejë, për shembull, si një tregues i ekzistencës së një mbartësi tjetër neutral të ndërveprimit të dobët, bozonit Z. Deri më tani, shkencëtarët janë duke punuar në një grup të dhënash eksperimentale që do të kufizojnë skenarë të ndryshëm ekzotikë.

Skema e mundshme e përplasësit të ardhshëm 100 kilometra

Është koha për të filluar gërmimin e një tuneli të ri?

A mund të justifikojë Përplasësi i Madh i Hadronit përpjekjet dhe fondet e investuara në të? Pa dyshim, edhe pse jo të gjitha objektivat e vendosura për këtë dekadë janë arritur deri më tani. Për momentin është duke u zhvilluar faza e dytë e funksionimit të përshpejtuesit, pas së cilës do të kryhet instalimi i planifikuar dhe do të fillojë faza e tretë e mbledhjes së të dhënave.

Shkencëtarët nuk e humbin shpresën për të bërë zbulimet e ardhshme të mëdha dhe tashmë po planifikojnë përplasje të reja, për shembull, me një gjatësi tuneli deri në 100 kilometra.