Андронный или адронный коллайдер


Что такое большой адронный коллайдер, и где он находится

Большой адронный коллайдер (БАК или, с английского, Large Hadron Collider, LHC) является самым мощным на данный момент ускорителем частиц на Земле. Адронным этот прибор называется из-за того, что работает с элементами атомного ядра, которые относятся к классу адронов. А коллайдером его назвали, потому что основное предназначение прибора — это столкновение частиц.

Коллайдер расположен на территории сразу двух государств — Франции и Швейцарии. От Женевы, швейцарской столицы, до него всего пять километров. Недалеко от Женевы находится также ЦЕРН — Европейская организация по ядерным исследованиям. Работающие там ученые занимаются проведением экспериментов на адронном коллайдере.

Сам БАК представляет собой систему закольцованных туннелей, расположенных под землей. Длина его крупнейшего кольца составляет 26 659 метров. Глубина, на которой расположена вся система, составляет 100 метров. Этого достаточно для изоляции проводимых там экспериментов от влияния внешних факторов, например, от воздействия солнечной радиации.


Строение большого адронного коллайдера
Строение большого адронного коллайдера

Как устроен БАК

Большой адронный коллайдер был построен всего за 6 лет при участии более чем полусотни стран. Отдельные детали поставляли со всех концов Европы, что было настоящим логистическим вызовом из-за их крупных размеров.

Чтобы лучше понять, что такое коллайдер, его можно условно разделить на две части:

  • Ускоритель. Он представляет собой систему туннелей, по которым протоны разгоняются до необходимой скорости. Эти туннели проложены в виде колец разного диаметра. Каждое кольцо — это труба с двумя каналами. По этим каналам в условиях вакуума проходят пучки протонов (они удерживаются внутри каналов специальными сверхпроводящими магнитами). Чем больше диаметр кольца, через которое проходит пучок, тем выше его скорость.

  • Детекторы. Они служат для снятия данных во время экспериментов — фиксируют столкновения частиц. Они расположены там, где кольца пересекаются, то есть там, где пучки сталкиваются друг с другом. По своим размерам детекторы напоминают трехэтажные дома. Есть четыре самых известных детектора: крупные — CMS и ATLAS, а также средние — LHCb и ALICE. Помимо них есть еще некоторое количество мелких детекторов.

Адронный коллайдер: принцип работы

Для исследований протоны необходимо разогнать до максимально возможной в природе скорости, которая равняется приблизительно 300 000 км/с. Происходит это так:

  1. Сначала в канал кольца запускают, например, положительно заряженные частицы — протоны.
  2. После этого к кольцу приближают положительно заряженный электрод. Эффект от этого такой же, как если бы соединили магниты одинаковыми полюсами. То есть протоны отталкиваются от электрода и получают ускорение.
  3. Ускорение частиц возрастает с прохождением колец все большего диаметра.
  4. Если прибор настроен правильно, то пучки достигают скорости света и готовы для участия в очередном эксперименте по столкновению с таким же разогнавшимся встречным пучком (для максимальной энергии столкновения пучки разгоняют навстречу друг другу).

Практически любой элемент адронного коллайдера можно настроить индивидуально. Для его обслуживания работает специальная группа машинных физиков. Они проводят расчеты и настраивают прибор для каждого эксперимента отдельно, поскольку требования всегда разные. Кроме того, одной из основных задач машинной группы является поиск оптимальных настроек, при которых пучок был бы стабильным.

Процесс настройки большого адронного коллайдера
Процесс настройки большого адронного коллайдера

Запись и обработка данных


Детекторы установлены в местах, где пути разогнавшихся по кольцам частиц пересекаются. Именно там происходит все самое интересное в эксперименте — протоны сталкиваются друг с другом и распадаются на еще более мелкие части.

У каждого детектора есть своя специализация. Каждый служит для определения частиц определенного вида. В ходе эксперимента детектор запечатлевает траекторию, с которой разлетаются частицы после столкновения, определяет вид частиц и энергию их столкновения (для этого важно знать скорость разгона пучков). Эти данные формируют исчерпывающую картину столкновения.

Данные экспериментов записываются на магнитные ленты. Это очень большие объемы информации. Чтобы ее обработать, используется специально настроенное вычислительное оборудование ЦЕРН. Эти компьютеры очень мощные, хотя и не самые лучшие из существующих. Кроме того, доступ к записанным данным по сети получают ученые из лабораторий, расположенных по всему миру. Такая система значительно ускоряет обработку результатов.

Значение БАК для фундаментальной науки

Адронный коллайдер перевел научные эксперименты на новый уровень. Он позволяет ставить очень глубокие задачи по структуре и свойствам материи. Наблюдение за тем, как ведет себя вещество при распаде, как возникают новые вещества и каким законам они подчиняются, позволяет исследовать мир на, в буквальном смысле слова, фундаментальном уровне. На основе подобных открытий была, например, изобретена лучевая терапия, а также протестирована работа электронного оборудования в условиях космических излучений, после чего оно смогло работать на Марсе и Венере.


При этом наука развивается не только за счет сделанных открытий, но и за счет создания технологической среды для исследований на совершенно ином уровне. Например, интернет, без которого вряд ли кто-то уже представляет свою жизнь, был побочным продуктом научной работы на ускорителе. Ученым просто необходима была сеть для мгновенного обмена информацией и получения данных. Теперь мгновенно обмениваться информацией и получать данные при помощи такой сети может практически все население Земли.

Главное открытие

В качестве примера ярких экспериментов, сделанных на БАК, приведем открытие бозона Хиггса. Несколько десятков лет ученые пытались разрешить вопрос о том, откуда у вещества возникает масса. Один из исследователей, Питер Хиггс, вынес предположение, что все пространство пронизано полем. Когда частицы двигаются сквозь него, то подвергаются силе трения. Одни частицы испытывают меньшее сопротивление и быстро проскакивают. Другие «увязают», набирая массу за счет поля. Таким образом, получается, что масса — это сила трения, которую испытывает частица в поле Хиггса.

Чтобы найти эту частицу, было необходимо разбить ядро атома, провести множество экспериментов по столкновению частиц друг с другом, изучить последствия таких столкновений, а также собрать множество снимков происходящего. В 2012 году эксперименты увенчались успехом, и существование предполагаемого элемента подтвердилось. Он получил имя бозона Хиггса, в честь ученого, который вынес предположение о его существовании. В 2013 году Хиггсу и Энглеру за это открытие была присуждена Нобелевская премия.


Кроме того, технология, которую изобрели, чтобы поймать хиггсовский бозон в 2012 году, в 2018 году привела к новому прорыву, но уже в медицине. Ученые из Новой Зеландии сумели сконструировать на ее основе рентгеновское оборудование, которое позволяет делать цветные трехмерные снимки человеческого тела. Новый уровень четкости при сканировании позволит осуществлять более раннюю диагностику болезней и, следовательно, проводить более легкое и эффективное лечение.

Другие задачи и эксперименты

Естественно, что открытием бозона Хиггса исследовательские отделы не ограничиваются. Их целью является построение современной теории мира, в том числе на основе изучения свойств хиггсовской частицы. Для приближения к этой цели работы ведутся по следующим направлениям:

  • Исследование фотон-фотонных и фотон-адронных коллизий.
  • Исследование кварк-глюонной плазмы.
  • Исследование свойств самых тяжелых из известных кварков — топ-кварков.
  • Дальнейшей изучение хиггсовского механизма.
  • Поиски суперсимметрии.

Для решения многих из этих задач, например, поиска суперсимметрии, текущих мощностей прибора не хватает. Поэтому управление ЦЕРН приняло решение приостановить работу ускорителя до 2021 года. За это время прибор обновят, увеличат его фотосилу, за счет чего частицы смогут сталкиваться до семи раз чаще.

Опасения


БАК — это уникальнейший прибор, созданный человечеством, именно за счет своей мощности. Только этот ускоритель способен разгонять частицы до 99.99% скорости света. Эта его особенность породила множество страхов как у профессиональных физиков, так и у обывателей. Например, высказывалось опасение, что частицы, разогнавшись до такой большой скорости, настолько уплотнятся, что образуют микроскопическую черную дыру. А эта дыра затем поглотит всю планету.

Перед запуском машины два физика, Санчо и Вагнер, даже подали иск против организаций, стоящих за БАК. Но ЦЕРН объяснил свои расчеты при помощи теории относительно Эйнштейна, что подтверждало невозможность возникновения черной дыры, и иск отклонили. Но многие люди продолжают выступать против проведения подобных экспериментов, ведь Эйнштейн мог и ошибиться.

Стивен Хокинг на основе уже собственных теорий также опроверг опасение о том, что ускоритель может привести к поглощению планеты микроскопической черной дырой. Его довод заключался в том, что черные дыры не только поглощают материю, но и излучают ее, тем самым исходя на нет. Излучение тем интенсивнее, чем меньше объем дыры. Таким образом, маленькая черная дыра исчезнет практически мгновенно и не успеет нанести никакого вреда.

Адронный коллайдер — это не нечто, созданное исключительно человеком. В природе существует множество условий для столкновения частиц на огромнейшей скорости. Чтобы получить черную дыру, необходим прибор в миллион раз мощнее, чем самый мощный на планете ускоритель.

Есть ли ускорители в России


Адронный коллайдер — это дорогостоящий, но не такой уж редкий прибор. Строить их начали около семидесяти лет назад. В России есть два действующих андронных коллайдера и один, NICA, в процессе строительства. Закончить его монтаж планируют уже к 2020 году.

NICA строится в небольшом научном городке под названием Дубна, который стоит на Волге. Прибор будет гораздо менее мощным, чем БАК, но он и направлен на решение совсем другой задачи. NICA будет использоваться для того, чтобы смоделировать состояние вселенной в первую секунду после Большого взрыва. Ученые считают, что в то мгновение вещество находилось в ином агрегатном состоянии. Это не была жидкость, газ или твердое тело, это была кварк-глюонная плазма. Своеобразный суп из кварков.

В туннелях адронного коллайдера повторят Большой взрыв на микроуровне, чтобы посмотреть на мир в процессе его зарождения: ионы золота превратят в кварковый суп и проведут эксперименты для изучения его свойств — неизведанных свойств четвертого (а точнее первого) агрегатного состояния вещества. В случае успеха этих исследований на фундаментальные вопросы о возникновении мира, сущности пространства и времени будут получены вполне конкретные ответы. И кто знает, как это повлияет на состояние современной науки и какие новые технологии появятся в результате этих открытий.

Поделиться ссылкой:

Источник: hikosmos.ru

Зачем обществу нужна фундаментальная наука?


Начну с аналогии. Для первобытного человека связка бананов имеет очевидную пользу — их можно съесть. Острый нож тоже полезен на практике. А вот электродрель с его точки зрения — бессмысленная вещь: ее нельзя съесть, из нее нельзя извлечь какую-либо иную непосредственную пользу. Думая исключительно об удовлетворении сиюминутных потребностей, он не сможет понять ценность этого агрегата; он просто не знает, что бывают ситуации, в которых электродрель оказывается чрезвычайно полезной.

Отношение большей части общества к фундаментальной науке — примерно такое же. Только вдобавок человек в современном обществе уже пользуется огромным количеством достижений фундаментальной науки, не задумываясь об этом.

Да, люди, конечно, признают, что высокие технологии делают жизнь комфортнее. Но при этом они неявно полагают, что технологии эти — результат чисто прикладных разработок. А вот это — большое заблуждение. Надо четко понимать, что перед практической наукой регулярно встают задачи, которые она сама решить просто не в состоянии — ни с помощью накопленного практического опыта, ни через прозрение изобретателей-рационализаторов, ни методом проб и ошибок.
то они решаются с помощью фундаментальной науки. Скажем, те свойства вещества, которые недавно казались совершенно бесполезными, вдруг открывают возможность для создания принципиально новых устройств или материалов с неожиданными возможностями. Или же вдруг обнаруживается глубокая параллель между какими-то сложными объектами из сугубо прикладной и из фундаментальной науки, и тогда абстрактные научные результаты удается использовать на практике.

В общем, фундаментальная наука — это основа технологий в долгосрочной перспективе, технологий, понимаемых в самом широком значении. И если какие-то небольшие усовершенствования существующих технологий можно сделать, ограничиваясь сугубо прикладными исследованиями, то создать новые технологии — и с их помощью преодолевать новые проблемы, регулярно встающие перед обществом! — можно, лишь опираясь на фундаментальную науку.

Опять же, прибегая к аналогиям, можно сказать, что пытаться развивать науку, ориентируясь только на немедленную практическую пользу — это словно играть в футбол, прыгая исключительно на одной ноге. И то, и другое, в принципе, можно себе представить, но в долгосрочной перспективе эффективность от обоих занятий почти нулевая.

Почему фундаментальной наукой занимаются сами ученые?

Кстати, стоит подчеркнуть, что большинство ученых занимается наукой вовсе не потому, что это может оказаться полезно для общества. Люди занимаются наукой, потому что это жутко интересно. Даже когда просто изучаешь открытые кем-то законы или построенные кем-то теории, это уже «щекочет мозги» и приносит огромное удовольствие. А те редкие моменты, когда удается самому открыть какую-то новую грань нашего мира, доставляют очень сильные переживания.

Эти ощущения отдаленно напоминают чувства, возникающие при чтении детектива: автор построил перед тобой загадку, а ты пытаешься разгадать ее, стараясь увидеть в описываемых фактах скрытый, взаимосвязанный смысл. Но если в детективе глубина и стройность загадки ограничены фантазией автора, то фантазия природы выглядит пока неограниченной, а ее загадки — многоуровневыми. И эти загадки не придуманы кем-то искусственно, они настоящие, они вокруг нас. Вот ученым и хочется справиться хотя бы с кусочком этой вселенской головоломки, подняться еще на один уровень понимания.

Кому нужны элементарные частицы?

Хорошо, положим, фундаментальной наукой действительно стоит заниматься, раз она спустя несколько десятков лет сможет привести к конкретным практическим достижениям. Тогда давайте будем изучать фундаментальное материаловедение, будем манипулировать отдельными атомами, будем развивать новые методики диагностики веществ, поучимся рассчитывать сложные химические реакции на молекулярном уровне. Можно легко поверить в то, что спустя десятки лет всё это приведет к новым практическим приложениям.

Но трудно себе представить, какая в принципе может быть конкретная практическая польза от топ-кварков или от хиггсовского бозона. Скорее всего, вообще никакой. Тогда какой толк в развитии физики элементарных частиц?

Толк огромный, и заключается он вот в чём.

Физические явления эффективнее всего описываются на языке математики. Эту ситуацию обычно называют удивительной (знаменитое эссе Ю. Вигнера о «непостижимой эффективности математики»), но тут есть и другой, не менее сильный повод для удивления. Всё головокружительное разнообразие явлений, происходящих в нашем мире, описывается лишь очень небольшим числом математических моделей. Осознание этого поразительного, совсем не очевидного свойства нашего мира — одно из самых важных открытий в физике.

Пока знания ограничиваются лишь «повседневной» физикой, эта тенденция может оставаться незаметной, но чем глубже знакомишься с современной физикой, тем более яркой и завораживающей выглядит эта «математическая экономность» природы. Явление сверхпроводимости и хиггсовский механизм возникновения масс элементарных частиц, электроны в графене и безмассовые элементарные частицы, жидкий гелий и внутренности нейтронных звезд, теория гравитации в многомерном пространстве и сверххолодное облачко атомов — вот лишь некоторые пары разных природных явлений с удивительно схожим математическим описанием. Хотим мы или нет, но эта связь между разными физическими явлениями через математику — это тоже закон природы, и им нельзя пренебрегать! Это полезный урок для тех, кто пытается рассуждать о физических явлениях, опираясь только на их «природную сущность».

Аналогии между объектами из разных областей физики могут быть глубокими или поверхностными, точными или приблизительными. Но благодаря всей этой сети математических аналогий наука физика предстает как многогранная, но цельная дисциплина. Физика элементарных частиц — это одна из ее граней, которая через развитие математического формализма крепко связана со многими более «практическими» областями физики, да и естественных наук в целом.

Поэтому, кто знает, может быть, изучая теорию гравитации, мы в конце концов придем к пониманию турбулентности, развитие методов квантовой теории поля позволит по-иному взглянуть на генетическую эволюцию, а эксперименты по изучению устройства протона откроют нам новые возможности для создания материалов с экзотическими свойствами.

Кстати, иногда в ответ на вопрос о пользе физики элементарных частиц начинают перечислять те конкретные методики и приборы, которые явились побочным результатом изучения элементарных частиц. Их уже немало: адронная терапия раковых опухолей, позитронно-эмиссионная томография, мюонная химия, цифровые малодозные рентгеновские установки, самые разнообразные применения синхротронного излучения, плюс еще несколько методик в процессе разработки. Это всё верно, но надо понимать, что это именно побочная, а не главная польза от физики элементарных частиц.

Зачем надо изучать нестабильные частицы?

Окружающий нас мир состоит из частиц трех типов: протонов, нейтронов, электронов. Казалось бы, если мы хотим знать устройство нашего мира, давайте изучать только эти частицы. Кому интересны частицы, которые живут мгновения, а потом снова распадаются? Какое отношение эти частицы имеют к нашему микромиру?

Причин тут две.

Во-первых, многие из этих нестабильных частиц напрямую влияют на свойства и поведение наших обычных частиц — и это, кстати, одно из важных открытий в физике частиц. Оказывается, эти нестабильные частицы на самом деле присутствуют в нашем мире, но не в виде самостоятельных объектов, а в виде «некоторого» облачка, окутывающего каждую обычную частицу. И то, как обычные частицы взаимодействуют друг с другом, зависит не только от них самих, но и от окружающих их «облачков». Эти облачка порождают ядерные силы, связывающие протоны и нейтроны в ядра, они заставляют распадаться свободный нейтрон, они наделяют обычные частицы массой и другими свойствами.

Эти нестабильные частицы — невидимая, но совершенно неотъемлемая часть нашего мира, заставляющая его крутиться, работать, жить.

Вторая причина тоже вполне понятная. Если вам надо разобраться с устройством или с принципом работы какой-то очень сложной вещи, ваша задача станет намного проще, если вам разрешат как-то изменять, перестраивать эту вещь. Собственно, этим и занимаются отладчики (не важно чего: техники, программного кода и т. п.) — они смотрят, что изменится, если сделать так, повернуть эдак.

Экзотические для нашего мира элементарные частицы — это тоже как бы обычные частицы, у которых «что-то повернуто не так». Изучая все эти частицы, сравнивая их друг с другом, можно узнать о «наших» частицах гораздо больше, чем в экспериментах только с протонами да электронами. Уж так устроена природа — свойства самых разных частиц оказываются глубоко связаны друг с другом!

Зачем нужны такие огромные ускорители?

Ускоритель — это по своей сути микроскоп, и для того, чтобы разглядеть устройство частиц на очень малых масштабах, требуется увеличивать «зоркость» микроскопа. Предельная разрешающая способность микроскопов определяется длиной волны частиц, используемых для «освещения» мишени — будь то фотоны, электроны или протоны. Согласно квантовым законам, уменьшить длину волны квантовой частицы можно путем увеличения ее энергии. Поэтому-то и строятся ускорители на максимально достижимую энергию.

В кольцевых ускорителях частицы летают по кругу и удерживаются на этой траектории магнитным полем мощных сверхпроводящих магнитов. Чем больше энергия частиц — тем большее требуется магнитное поле при постоянном радиусе или тем большим должен быть радиус при постоянном магнитном поле. Увеличивать силу магнитного поля очень трудно с физической и инженерной точки зрения, поэтому приходится увеличивать размеры ускорителя.

Впрочем, физики сейчас работают над новыми, намного более эффективными методиками ускорения элементарных частиц (см., например, новость Первое применение лазерных ускорителей будет медицинским). Если эти методы оправдают свои ожидания, то в будущем максимально достижимая энергия частиц сможет увеличиться при тех же размерах ускорителей. Однако ориентироваться тут можно лишь на срок в несколько десятков лет.

Но не стоит думать, что гигантские ускорители — это единственное орудие экспериментальной физики элементарных частиц. Есть и «второй фронт» — эксперименты с меньшей энергией, но с очень высокой чувствительностью. Тут примером могут служить так называемые b-фабрики BaBar в Стэнфорде и Belle в Японии. Это электрон-позитронные коллайдеры со скромной энергией (около 10 ГэВ), но с очень высокой светимостью. На этих коллайдерах рождаются B-мезоны, причем в таких больших количествах, что удается изучить чрезвычайно редкие их распады и заметить проявление разнообразных тонких эффектов. Эти эффекты могут быть вызваны новыми явлениями, которые изучаются (правда, с другой точки зрения) и на LHC. Поэтому такие эксперименты столь же важны, как и эксперименты на коллайдерах высоких энергий.

Зачем нужны такие дорогие эксперименты?

Часто можно услышать возмущенные голоса: а по какому праву физики тратят такие огромные деньги налогоплательщиков на удовлетворение собственного любопытства? Ведь их можно потратить и с гораздо большей конкретной практической пользой!

На самом деле, если взглянуть на ситуацию реалистично, то альтернатива LHC состояла не в том, чтобы пустить эти же деньги на какую-то «практически полезную» деятельность, а в том, чтобы провести на них еще несколько десятков экспериментов по физике элементарных частиц, но среднего масштаба.

Логика тут совершенно прозрачна. Правительства большинства стран понимают, что некоторую долю бюджета необходимо тратить на фундаментальные научные исследования — от этого зависит будущее страны. Эта доля, кстати, не такая уж и большая, порядка 2-3% (для сравнения, военные расходы составляют, как правило, десятки процентов). Расходы на фундаментальную науку выделяются, разумеется, не в ущерб другим статьям бюджета. Государства тратят деньги и на здравоохранение, и на социальные проекты, и на развитие технологий с конкретными практическими применениями, и на благотворительность, и на помощь голодающим Африки и т. д. «Научные» деньги — это отдельная строка бюджета, и эти деньги сознательно направлены на развитие науки.

Как это финансирование распределяется между разными научными дисциплинами, зависит от конкретной страны. Значительная часть уходит в биомедицинские исследования, часть — в исследования климата, в физику конденсированных сред, астрофизику и т. д. Своя доля уходит и в физику элементарных частиц.

Типичный годовой бюджет экспериментальной физики элементарных частиц, просуммированный по всем странам, — порядка нескольких миллиардов долларов (см., например, данные по США). Большинство этих денег тратится на многочисленные эксперименты небольшого масштаба, которых поставлено в последние годы порядка сотни, причем они финансируются на уровне отдельных институтов или в редких случаях — стран. Однако опыт последних десятилетий показал, что если объединить хотя бы часть денег, выделяемых на ФЭЧ во многих странах, в результате может получиться эксперимент, научная ценность которого намного превзойдет суммарную ценность множества мелких разрозненных экспериментов.

Именно с целью резкого увеличения научной эффективности при тех же деньгах и был создан LHC. Подробности про ожидаемую научную ценность экспериментов можно узнать из списка задач, стоящих перед LHC.

Источник: elementy.ru

Как выглядит Большой адронный коллайдер

Это гигантский замкнутый туннель, построенный под землей. Он имеет длину 27 километров и уходит на глубину от 50 до 175 метров.

Находится коллайдер на границе Франции и Швейцарии, недалеко от города Женева.

Как работает Большой адронный коллайдер

Слово «коллайдер» в этом случае можно перевести как «сталкиватель». А сталкивает он адроны — класс частиц, состоящих из нескольких кварков, которые удерживаются сильной субатомной связью. Протоны и нейтроны являются примерами адрона.

БАК в основном использует столкновение протонов в своих экспериментах. Протоны — это части атомов с положительным зарядом. Коллайдер ускоряет эти протоны в тоннеле, пока они не достигнут почти скорости света. Различные протоны направлены через туннель в противоположных направлениях. Когда они сталкиваются, то можно зафиксировать условия, подобные ранней Вселенной.

Откуда берутся протоны в для столкновения?

Для этого ионизируются атомы водорода. Атом водорода состоит из одного протона и одного электрона. Во время ионизации удаляется электрон и остаётся нужный для эксперимента протон.

БАК состоит из трёх основных частей:

  1. Ускоритель частиц. Разгоняет и сталкивает протоны с помощью системы мощных электромагнитов, расположенных вдоль всего тоннеля.
  2. Детекторы. Результаты столкновения нельзя наблюдать напрямую, поэтому мощные детекторы улавливают максимум данных и направляют их на обработку.
  3. Грид. С детекторов поступают петабайты данных. Для их интерпретации используется грид-инфраструктура — сеть из компьютеров в 36 странах, которые совместно образуют один суперкомпьютер. Но даже этого хватает только на обработку 1% данных.

Зачем нужен Большой адронный коллайдер

С помощью БАК можно изучить элементарные частицы и способы их взаимодействия. Он уже многому научил нас в области квантовой физики, и исследователи надеются узнать больше о структуре пространства и времени. Наблюдения, которые делают учёные, помогают понять, какой могла быть Вселенная в течение миллисекунд после Большого взрыва.

Читайте также: Что если изобретут телепортацию

Какие открытия совершили на БАК

На данный момент самое большое открытие — это бозон Хиггса. Это одно из важнейших открытий 21 века, объясняющее существование массы частиц во Вселенной. Это подтверждает Стандартную модель, с помощью которой сегодня физики описывают взаимодействие элементарных частиц. Именно на этом взаимодействии основано устройство всей Вселенной.

Суть работы бозона Хиггса в том, что благодаря ему другие элементарные частицы могут иметь и передавать свою массу. Но это очень и очень упрощённое понимание, и если Вам интересно, почитайте научную литературу.

С полным списком всех открытий на Большом адронном коллайдере можно ознакомиться на Википедии.

Может ли коллайер уничтожить Землю

С момента запуска БАК стал объектом разнообразных домыслов. Самый известный — в ходе экспериментов может образоваться чёрная дыра и поглотить планету.

Есть две причины, чтобы не волноваться.

  1. На БАК не происходит ничего такого, чего не делают космические лучи, которые ежедневно попадают на Землю, и эти лучи не создают чёрных дыр.
  2. Даже если Большой адронный коллайдер действительно создаст чёрную дыру, то она будет крошечной. Чем меньше чёрная дыра, тем короче ее жизнь. Такая чёрная дыра превратится в энергию, прежде чем сможет причинить вред людям.

Надеемся, Вам было интересно, как и нам во время работы над этим материалом!

Источник: topor.info

История, мифы и факты

Идея создания коллайдера была озвучена в 1984 году. А сам проект на строительство коллайдера был одобрен и принят аж в 1995 году. Разработка принадлежит Европейскому центру ядерных исследований (CERN). Вообще запуск коллайдера привлек к себе большое внимание не только ученых, но и простых людей со всего мира. Говорили о всевозможных  страхах и ужасах, связанных с запуском коллайдера.

Впрочем, кто-то и сейчас, вполне возможно, ждет апокалипсиса, связанного с работой БАК и тресется от одной мысли о том, что будет, если ч взорвется большой адронный коллайдер. Хотя, в первую очередь все боялись черной дыры, которая, сначала будучи микроскопической, разрастется и благополучно поглотит сначала сам коллайдер, а за ним Швейцарию и весь остальной мир. Также большую панику вызывала аннигиляционная катастрофа. Группа ученых даже подала в суд, пытаясь остановить строительство. В заявлении говорилось, что сгустки антиматерии, которые могут быть получены в коллайдере, начнут аннигилировать с материей, начнется цепная реакция и вся Вселенная будет уничтожена. Как говорил известный персонаж из «Назад в Будущее»:

Вся Вселенная, конечно, в  самом худшем случае. В лучшем – только наша галактика. Доктор Эмет Браун.

Коллайдер уничтожает землю
Коллайдер уничтожает землю

А теперь попытаемся понять, почему он адронный? Дело в том, что он работает с адронами, точнее разгоняет, ускоряет и сталкивает адроны.

Адроны – класс элементарных частиц, подверженных сильному взаимодействию. Адроны состоят из кварков.

Адроны делятся на барионы и мезоны. Чтобы было проще, скажем, что из барионов состоит почти все известное нам вещество. Упростим еще больше и скажем, что  барионы — это нуклоны (протоны и нейтроны, составляющие атомное ядро).

Столкновение частиц
Столкновение частиц

Как работает большой адронный коллайдер

Масштаб очень впечатляет. Коллайдер представляет собой кольцевой туннель, залегающий под землей на глубине ста метров. Длина большого адронного коллайдера составялет 26 659 метров.  Протоны, разогнанные до скоростей близких к скорости света, пролетают в подземном круге по территории Франции и Швейцарии. Если говорить точно, то глубина залегания туннеля лежит в пределах от 50 до 175 метров. Для фокусировки и удержания пучков  летящих протонов используются сверхпроводящие магниты, их общая длина составляет около 22 километров, а работают они при температуре -271 градусов по Цельсию.

Детектор на БАК
Детектор на БАК

В составе коллайдера 4 гигантских детектора:  ATLAS, CMS, ALICE и LHCb. Помимо основных больших детекторов, есть еще и вспомогательные. Детекторы предназначены для фиксации результатов столкновений частиц. То есть после того, как на околосветовых скоростях сталкиваются два протона, никто не знает чего ожидать. Чтобы «увидеть», что получилось, куда отскочило и как далеко улетело, и существуют детекторы, напичканные всевозможными датчиками.

Большой адронный коллайдер. Фото расположения
Большой адронный коллайдер. Фото расположения

Результаты работы большого адронного коллайдера.

Зачем нужен коллайдер? Ну уж точно не для того, чтобы уничтожить Землю. Казалось бы, какой смысл сталкивать частицы? Дело в том, что вопросов без ответов в современной физике очень много, и изучение мира с помощью разогнанных частиц может в буквальном смысле открыть новый пласт реальности, понять устройство мира, а может быть даже ответить на главный вопрос «смысла жизни, Вселенной и вообще».

Какие открытия уже совершили на БАК? Самое знаменитое – это открытие бозона Хиггса (ему мы посвятим отдельную статью). Помимо того были открыты 5 новых частиц, получены первые данные столкновений на рекордных энергиях, показано отсутствие асимметрии протонов и антипротонов, обнаружены необычные корреляции протонов. Список можно продолжать долго. А вот микроскопических черных дыр, которые наводили страх на домохозяек, обнаружить не удалось.

Большой адронный коллайдер
Большой адронный коллайдер

И это при том, что коллайдер еще не разогнали до его максимальной мощности. Сейчас максимальная энергия большого адронного коллайдера – 13 ТэВ (тера электрон-Вольт). Однако, после соответствующей подготовки протоны планируют разогнать до 14 ТэВ. Для сравнения, в ускорителях- предшественниках БАК максимально полученные энергии не превышали 1 ТэВ. Так разгонять частицы мог американский ускоритель Тэватрон из штата Иллинойс. Энергия, достигнутая в коллайдере — далеко не самая Большая в мире. Так, энергия космических лучей, зафиксированных на Земле, превышает энергию частицы, разогнанной в коллайдере в миллиард раз! Так что, опасность большого адронного коллайдера минимальна. Вполне вероятно, что после того, как все ответы будут получены с помощью БАК, человечеству придется строить еще один коллайдер по-мощнее.

Друзья, любите науку, и она обязательно полюбит Вас! А помочь Вам полюбить науку легко смогут наши авторы. Обращайтесь за помощью, и пусть учеба приносит радость!

 

Источник: Zaochnik-com.ru

Андронный или адронный коллайдер

Вы знаете, ЧТО такое время? Осознаете ли вы, что время, это все равно, что кусок хлеба, который можно продать, можно отрезать и продать только небольшую часть. Вам странно? Потому что за всю свою жизнь вам не дали прикоснуться ко времени, не дали распорядиться своим временем.

Вы знаете, что временем можно манипулировать? Трудно представить?

То, что время явление ощущаемое и вполне подвластно законам физики, думаю, не вызывает сомнения ни у кого. Время замедляется, время ускоряется. Многие люди испытывают это явление на себе. Многим кажется, что это мистика. Нет, не мистика. Это физическое явление, которое поддается биологическо-эфирному влиянию.

В экстремальных условиях время замедляется, примерно так же, как можно замедлить пленку фильма, чтобы получше рассмотреть движения интересного сюжета. Экстремальные условия могут обернуться для человека скачком во времени, или замедлении времени, что спасает жизнь. И не только спасает, но и дает возможность, если он к этому готов, исправить ситуацию самому. Быстрая реакция человека – залог возможности взаимодействия со временем. Причем, скажем, замедленное действие в экстремальной ситуации не для всех участников будет иметь одинаковое время. Для кого-то движение времени будет слишком быстрым, и мозг не в состоянии будет воспринять происходящее. Для кого-то время почти остановится, надо только быстро принять правильное решение. Чаще всего, в 99%, время остановить полностью нельзя. Его можно затормозить. Это не значит, что время совсем не останавливается. Бывают моменты, когда его останавливают, как выразились правильно политики, — для «перезагрузки». Людям не подвластно такое движение, как остановка времени. Но они активно работают над этим. И практически, достигли успеха.

Для каждого из нас время течет по-разному. У каждого из нас свой канал во времени, или возможность использовать и маневрировать в определенных участках времени.

Дело в том, что в зависимости от собственного самоосознания, в зависимости от собственной внутренней силы, в зависимости от интеллектуальности ума, в зависимости от силы духа беззащитного тела, — время с каждым из нас, в период опасности, взаимодействует индивидуально. Время вступает в непосредственный контакт с каждым из участников опасных событий и может подчиняться воле участника. То есть, замедлиться настолько, чтобы у человека было достаточно возможности выбраться из опасной ситуации без ущерба для здоровья.

Напрашивается вывод. Если возможно управлять временем в острый период опасности для жизни, то вероятно, можно настроить свой мозг так, чтобы управлять временем не только в опасные периоды, но и в мирно текущей жизни. Для этого необходимо настроить себя на эту задачу и научиться управлению временем. Трудно? Думаю, не труднее, чем познать университетскую физику или математику. Каждодневный умственный труд, — и вы становитесь волшебником. Ничто не дается без труда. Ни легкое порхание балерины на сцене, ни управление временем.

Люди, которым не дано работать со временем, стали придумывать для себя машины, которые смогли бы заменить умственное движение временем на механическое. Это все равно, что вы ходите по земле собственными ногами, но вдруг устали, и садитесь в инвалидное кресло на колесах и, управляя пультом, заставляете колеса вращаться. Садясь в инвалидное кресло, человек заранее признает себя обреченным, инвалидом, не полноценным. Мир для инвалида сокращается. Если к тому же вас приковали к этому креслу, и не дают встать, вы привыкаете, и думаете, что таков мир, каким вы его ощущаете из кресла инвалидной коляски.

Андронный или адронный коллайдер

В Швейцарии, а точнее на границе Швейцарии и Франции, в районе аэропорта г. Женевы, под землей находится коллайдер. Задачи которого не определены, действия которого не имеют описания в официальной прессе и отчетах ЦЕРНа. Все, что нам доступно, — не говорит абсолютно ни о чем. Нет ответа – для чего создан коллайдер, для чего нужно разгонять какие-то частицы, какую цель преследуют ученые?

Швейцарский коллайдер, который официально называется Большой адронный коллайдер (БАК), не единственный в мире. Такими коллайдерами обладают несколько стран. Мы слышим о коллайдере только последние 20 лет. До этого мы не знали ничего о работе такого мощного инструмента. В Италии и Франции первые коллайдеры заработали еще в 1962 году, в США – 1963г., Новосибирске – 1963 г., Швейцарии – 1971 г., Германии – 1974 г., Японии – 1986г., Китае – 1989 г. Причем во многих странах не по одному коллайдеру. Зачем? Что разгоняют в тоннелях 100 м под землей. Проекты слишком дорогостоящие, чтобы просто так гонять какие-то непонятные частицы. Все коллайдеры построены по кругу. Как влияет работа по кругу каких-то разгоняемых частиц глубоко под землей? И что там находится? 100 м достаточно большая глубина.

Вот официальное описание Большого адронного коллайдера

Большой адронный коллайдер (БАК), стоимость создания которого превысила 6 миллиардов евро, – самый большой в истории ускоритель элементарных частиц, созданный для получения принципиально новых данных о природе материи и фундаментальных физических законах. Слово «коллайдер» образовано от английского слова «collide» («сталкивать») и означает, что в нем сталкиваются летящие в противоположные стороны частицы, а не пучок частиц и неподвижная мишень, по-русски этот термин можно передать как «ускоритель на встречных пучках».

Пучки протонов в коллайдере движутся в противоположные стороны по двум вакуумным трубам (beam pipes). В четырех точках, где сталкиваются пучки, находятся четыре детектора – ALICE, ATLAS, CMS и LHCb, которые призваны изучать последствия соударения частиц.

Создание установки началось в конце 1990-х годов, а в сентябре 2008 года он был торжественно запущен – физики успешно провели пучки протонов в обоих направлениях, однако уже через неделю на ускорителе произошла крупная авария, связанная с выходом одного из магнитов из сверхпроводящего состояния. Ремонт коллайдера и его модернизация, в частности, установка системы QPS для защиты от повторения подобных аварий, заняли более 14 месяцев и потребовали 40 миллионов долларов.

БАК является самой крупной экспериментальной установкой в мире. Руководитель проекта — Линдон Эванс. В строительстве и исследованиях участвовали и участвуют более 10 тыс. учёных и инженеров из более чем 100 стран[1].

Большим назван из-за своих размеров: длина основного кольца ускорителя составляет 26 659 м[2]; адронным — из-за того, что он ускоряет адроны, то есть тяжёлые частицы, состоящие из кварков; коллайдером(англ. collider — сталкиватель) — из-за того, что пучки частиц ускоряются в противоположных направлениях и сталкиваются в специальных точках столкновения

Большой адронный коллайдер строится в существующем туннеле, который прежде занимал LEP. Туннель с периметром 26,7 км проложен на глубине около ста метров на территории Франции и Швейцарии. Для удержания и коррекции протонных пучков используются 1624 сверхпроводящих магнита, общая длина которых превышает 22 км. Последний из них был установлен в туннеле 27 ноября 2006 года. Магниты будут работать при температуре ;271 °C. Строительство специальной криогенной линии для охлаждения магнитов закончено 19 ноября 2006 года.

Из всего изложенного ясно только одно, что 100 государства объединились для создания сверхмощного коллайдера, и согласились, что он будет работать на территории Швейцарии, страны, для которой мир еще в 19 веке согласился дать военный иммунитет, неприкосновенность. Какая еще страна обладает таким иммунитетом? Нет такой страны. Швейцария – это точка всего мира, где по-настоящему вершатся судьбы мира, стран, войн и прочей нашей с вами жизни. Незаметная горная страна скрывает много тайн.

На территории Швейцарии находится не менее загадочная организация ЦЕРН. Ее порядки, внутренние интриги, значение в мире и для мира, — хорошо описаны Д.Брауном в книге «Код да Винчи»(поставлен фильм). ЦЕРН – это более, чем военная организация. Зачем весь мир хором вкладывает огромные средства в «изучение продуктов соударения»? Почему ведущим странам не хватает их собственных коллайдеров?

Возможно, все дело в негласной политической подчиненности. Вероятнее всего, коллайдеры разных стран добились определенного успеха. Чтобы этот успех контролировать и держать руку на пульсе, — для этого создается коллайдер-монстр, гигант, который сможет подчинить, подмять под себя, все другие коллайдеры. Или, что еще проще, при достижении успеха, коллайдерам Новосибирска, Кембриджа, Пекина, — попросту приказали работать на единственный БАК.

Андронный или адронный коллайдер

Есть центр, есть периферия, есть соединения и слаженная работа, что называется всемирной паутиной. Интересен и факт, относящийся к разряду метафизики: периметр туннеля 26,7 км.
26, 7 = 2+6 = 8 + 7 = 15 = 1+ 5= 6
Все та же шестерка, которая играет немаловажную роль в мировых метафизических законах. Начиная с шестиконечной звезды и заканчивая числом Зверя.

Коллайдер, как механизм перезагрузок

Не надо слишком разбираться в политике и экономике, национальной безопасности и науке, — чтобы понять, — проект ЦЕРНа – БАК, — слишком серьезный проект мирового значения, потому что «продуктом соударения» может оказаться машина, управляющая временем. У кого в руках такая машина, тот и правит миром. Разгон каких-то частиц, – это взаимодействие и влияние на время. Нам не расскажут правду о работе этого адского круга, по которому бегают какие-то частицы. Не расскажут об опасности, которая таит в себе управление людьми процессами времени.

Вопрос управления временем самый, пожалуй, важный для всего человечества. Например, вы можете не проснуться целым городом или страной, потому что в коллайдере запустили программу окончания жизни во времени данной страны. Или заснет вся Европа вместе с Азией, как это уже происходило. Очнемся, — на дворе почти каменный век, допотопные телеги и нет даже воспоминаний о технике, которая сегодня для вас составляет основу жизни. Потому что вместе со сжатием времени, обязательно запускается процесс стирания памяти. Да, памяти всего человечества на континентах.источник

Андронный или адронный коллайдерАндронный или адронный коллайдерАндронный или адронный коллайдер

Источник: sofyapremudraya.livejournal.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.