Disingkat LHC (eng. Large Hadron Collider, disingkat LHC) adalah akselerator partikel bermuatan dalam balok yang bertabrakan, dirancang untuk mempercepat proton dan ion berat (ion timbal) dan mempelajari produk tumbukannya. Collider dibangun di CERN (European Council for Nuclear Research), yang terletak di dekat Jenewa, di perbatasan Swiss dan Prancis. LHC adalah fasilitas eksperimen terbesar di dunia. Lebih dari 10.000 ilmuwan dan insinyur dari lebih dari 100 negara telah berpartisipasi dan berpartisipasi dalam konstruksi dan penelitian.

Dinamakan besar karena ukurannya: panjang cincin utama akselerator adalah 26.659 m; hadronic - karena mempercepat hadron, yaitu partikel berat yang terdiri dari quark; bertabrakan (Bahasa Inggris bertabrakan - bertabrakan) - karena fakta bahwa berkas partikel dipercepat dalam arah yang berlawanan dan bertabrakan pada titik tumbukan khusus.

spesifikasi

Akselerator seharusnya menumbuk proton dengan energi total 14 TeV (yaitu, 14 teraelectronvolts atau 14 1012 elektron volt) di pusat sistem massa partikel yang datang, serta inti timah dengan energi 5 GeV (5 109 elektron volt) untuk setiap pasangan nukleon yang bertabrakan. Pada awal 2010, LHC sudah agak mengungguli juara sebelumnya dalam hal energi proton - penumbuk proton-antiproton Tevatron, yang hingga akhir 2011 bekerja di Laboratorium Akselerator Nasional. Enrico Fermi (AS). Terlepas dari kenyataan bahwa penyesuaian peralatan berlangsung selama bertahun-tahun dan belum selesai, LHC telah menjadi akselerator partikel energi tertinggi di dunia, melampaui energi penumbuk lainnya dalam urutan besarnya, termasuk ion berat relativistik RHIC. Collider yang beroperasi di Brookhaven Laboratory (USA). ).

Luminositas LHC selama minggu pertama berjalan tidak lebih dari 1029 partikel/cm 2 s, namun terus meningkat secara konstan. Tujuannya adalah untuk mencapai luminositas nominal 1,7·1034 partikel/cm 2 s, yang memiliki urutan besarnya yang sama dengan luminositas BaBar (SLAC, AS) dan Belle (Inggris) (KEK, Jepang).

Akselerator terletak di terowongan yang sama yang sebelumnya ditempati oleh Large Electron-Positron Collider. Terowongan dengan keliling 26,7 km itu diletakkan di bawah tanah di Prancis dan Swiss. Kedalaman terowongan adalah dari 50 hingga 175 meter, dan cincin terowongan miring sekitar 1,4% relatif terhadap permukaan bumi. Untuk menahan, mengoreksi, dan memfokuskan sinar proton, 1624 magnet superkonduktor digunakan, yang total panjangnya melebihi 22 km. Magnet beroperasi pada suhu 1,9 K (-271 °C), yang sedikit di bawah suhu superfluida helium.

detektor LHC

LHC memiliki 4 detektor utama dan 3 detektor tambahan:

• ALICE (Eksperimen Penabur Ion Besar)
• ATLAS (Peralatan LHC Toroidal)
• CMS (Solenoid Muon Kompak)
• LHCb (Eksperimen kecantikan Large Hadron Collider)
• TOTEM (TOTal Elastis dan Pengukuran penampang difraksi)
• LHCf (The Large Hadron Collider maju)
• MoEDAL (Monopole and Exotics Detector Di LHC).

ATLAS, CMS, ALICE, LHCb adalah detektor besar yang terletak di sekitar titik tumbukan sinar. Detektor TOTEM dan LHCf adalah tambahan, terletak pada jarak beberapa puluh meter dari titik persimpangan balok yang ditempati oleh detektor CMS dan ATLAS, masing-masing, dan akan digunakan bersama dengan yang utama.

Detektor ATLAS dan CMS adalah detektor tujuan umum yang dirancang untuk mencari Higgs boson dan "fisika non-standar", khususnya materi gelap, ALICE - untuk mempelajari plasma quark-gluon dalam tumbukan ion timbal berat, LHCb - untuk mempelajari fisika b-quark, yang akan memungkinkan untuk lebih memahami perbedaan antara materi dan antimateri, TOTEM dirancang untuk mempelajari hamburan partikel pada sudut kecil, seperti yang terjadi selama rentang dekat tanpa tumbukan (yang disebut partikel tidak bertabrakan, maju partikel), yang memungkinkan Anda untuk lebih akurat mengukur ukuran proton, serta mengontrol luminositas penabrakan, dan, akhirnya, LHCf - untuk studi sinar kosmik, dimodelkan menggunakan partikel non-tabrakan yang sama.

Detektor ketujuh (percobaan) MoEDAL, yang dirancang untuk mencari partikel berat yang bergerak lambat, juga dikaitkan dengan pengoperasian LHC.

Selama pengoperasian penumbuk, tumbukan dilakukan secara simultan di keempat titik perpotongan balok, terlepas dari jenis partikel yang dipercepat (proton atau inti). Pada saat yang sama, semua detektor mengumpulkan statistik secara bersamaan.

Percepatan partikel dalam penumbuk

Kecepatan partikel dalam LHC pada balok yang bertabrakan mendekati kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Percepatan partikel ke energi tinggi seperti itu dicapai dalam beberapa tahap. Pada tahap pertama, akselerator linier Linac 2 dan Linac 3 berenergi rendah menyuntikkan proton dan ion timbal untuk percepatan lebih lanjut. Kemudian partikel-partikel tersebut masuk ke booster PS dan kemudian ke PS (proton synchrotron) itu sendiri, memperoleh energi sebesar 28 GeV. Dengan energi ini, mereka sudah bergerak dengan kecepatan mendekati cahaya. Setelah itu, percepatan partikel berlanjut di SPS (Proton Super Synchrotron), dimana energi partikel mencapai 450 GeV. Kemudian sekelompok proton dikirim ke cincin utama sepanjang 26,7 kilometer, membawa energi proton ke maksimum 7 TeV, dan pada titik tumbukan, detektor merekam peristiwa yang terjadi. Dua berkas proton yang bertabrakan, ketika terisi penuh, masing-masing dapat berisi 2808 tandan. Pada tahap awal debugging proses akselerasi, hanya satu tandan yang beredar dalam satu bundel sepanjang beberapa sentimeter dan berukuran kecil melintang. Kemudian mereka mulai meningkatkan jumlah gumpalan. Cluster terletak di posisi tetap relatif satu sama lain, yang bergerak serentak di sepanjang ring. Gumpalan dalam urutan tertentu dapat bertabrakan di empat titik cincin, di mana detektor partikel berada.

Energi kinetik semua tandan hadron di LHC ketika terisi penuh sebanding dengan energi kinetik pesawat jet, meskipun massa semua partikel tidak melebihi nanogram dan bahkan tidak dapat dilihat dengan mata telanjang. Energi tersebut dicapai karena kecepatan partikel mendekati kecepatan cahaya.

Tandan melewati lingkaran penuh akselerator lebih cepat dari 0,0001 detik, sehingga menghasilkan lebih dari 10 ribu putaran per detik

Maksud dan Tujuan LHC

Tugas utama Large Hadron Collider adalah untuk mengetahui struktur dunia kita pada jarak kurang dari 10–19 m, "menyelidikinya" dengan partikel dengan energi beberapa TeV. Sampai saat ini, banyak bukti tidak langsung telah mengumpulkan bahwa pada skala ini, fisikawan harus membuka "lapisan realitas baru" tertentu, yang studinya akan memberikan jawaban atas banyak pertanyaan fisika fundamental. Apa sebenarnya lapisan realitas ini nantinya tidak diketahui sebelumnya. Para ahli teori, tentu saja, telah mengusulkan ratusan fenomena yang berbeda yang dapat diamati pada energi tumbukan beberapa TeV, tetapi eksperimenlah yang akan menunjukkan apa yang sebenarnya terjadi di alam.

Mencari Fisika Baru Model Standar tidak dapat dianggap sebagai teori pamungkas partikel elementer. Itu harus menjadi bagian dari beberapa teori yang lebih dalam tentang struktur dunia mikro, bagian yang terlihat dalam percobaan penumbuk pada energi di bawah sekitar 1 TeV. Teori-teori tersebut secara kolektif disebut sebagai "Fisika Baru" atau "Melampaui Model Standar". Tugas utama Large Hadron Collider adalah untuk mendapatkan setidaknya petunjuk pertama tentang apa teori yang lebih dalam ini. Untuk lebih menggabungkan interaksi fundamental dalam satu teori, berbagai pendekatan digunakan: teori string, yang dikembangkan dalam teori-M (teori bran), teori supergravitasi, gravitasi kuantum loop, dll. Beberapa di antaranya memiliki masalah internal, dan tidak ada yang memiliki masalah internal. konfirmasi eksperimental. Masalahnya adalah bahwa untuk melakukan eksperimen yang sesuai, diperlukan energi yang tidak dapat dicapai pada akselerator partikel modern. LHC akan memungkinkan eksperimen yang sebelumnya tidak mungkin dan kemungkinan akan mengkonfirmasi atau menyangkal beberapa teori ini. Jadi, ada berbagai macam teori fisika dengan dimensi lebih besar dari empat yang menyarankan keberadaan "supersimetri" - misalnya, teori string, yang kadang-kadang disebut teori superstring justru karena tanpa supersimetri ia kehilangan makna fisiknya. Konfirmasi keberadaan supersimetri dengan demikian akan menjadi konfirmasi tidak langsung dari kebenaran teori-teori ini. Mempelajari top quark Top quark adalah quark terberat dan, terlebih lagi, ini adalah partikel elementer terberat yang ditemukan sejauh ini. Menurut hasil terbaru dari Tevatron, massanya adalah 173,1 ± 1,3 GeV/c 2 . Karena massanya yang besar, quark atas sejauh ini hanya diamati pada satu akselerator, Tevatron; akselerator lain hanya kekurangan energi untuk memproduksinya. Selain itu, top quark menarik bagi fisikawan tidak hanya dalam hak mereka sendiri, tetapi juga sebagai "alat kerja" untuk mempelajari boson Higgs. Salah satu saluran yang paling penting untuk produksi boson Higgs di LHC adalah produksi asosiatif bersama dengan pasangan quark-antiquark teratas. Untuk memisahkan peristiwa semacam itu dari latar belakang secara andal, pertama-tama perlu mempelajari sifat-sifat quark atas itu sendiri. Mempelajari mekanisme simetri elektrolemah Salah satu tujuan utama dari proyek ini adalah untuk secara eksperimental membuktikan keberadaan boson Higgs, sebuah partikel yang diprediksi oleh fisikawan Skotlandia Peter Higgs pada tahun 1964 dalam kerangka Model Standar. Boson Higgs adalah kuantum dari apa yang disebut medan Higgs, ketika melewati partikel yang mengalami hambatan, yang kami nyatakan sebagai koreksi terhadap massa. Boson sendiri tidak stabil dan memiliki massa yang besar (lebih dari 120 GeV/c2). Faktanya, fisikawan tidak begitu tertarik pada Higgs boson itu sendiri, tetapi pada mekanisme pemutusan simetri Higgs dari interaksi elektrolemah. Studi plasma quark-gluon Diperkirakan sekitar satu bulan per tahun akan dihabiskan di akselerator dalam mode tumbukan nuklir. Selama bulan ini, collider akan berakselerasi dan bertabrakan di detektor bukan proton, tetapi inti timah. Dalam tumbukan tidak elastik dua inti pada kecepatan ultrarelativistik, gumpalan materi inti yang padat dan sangat panas terbentuk untuk waktu yang singkat dan kemudian meluruh. Memahami fenomena yang terjadi dalam kasus ini (transisi materi ke keadaan plasma quark-gluon dan pendinginannya) diperlukan untuk membangun teori interaksi kuat yang lebih sempurna, yang akan berguna baik untuk fisika nuklir maupun untuk astrofisika. Pencarian supersimetri Pencapaian ilmiah pertama yang signifikan dari eksperimen di LHC mungkin merupakan bukti atau sanggahan dari "supersimetri" - teori bahwa setiap partikel elementer memiliki pasangan yang jauh lebih berat, atau "superpartikel". Studi tentang tumbukan foton-hadron dan foton-foton Interaksi elektromagnetik partikel digambarkan sebagai pertukaran (dalam beberapa kasus virtual) foton. Dengan kata lain, foton adalah pembawa medan elektromagnetik. Proton bermuatan listrik dan dikelilingi oleh medan elektrostatik, masing-masing, bidang ini dapat dianggap sebagai awan foton virtual. Setiap proton, terutama proton relativistik, termasuk awan partikel virtual sebagai bagian integral. Ketika proton bertabrakan satu sama lain, partikel virtual yang mengelilingi masing-masing proton juga berinteraksi. Secara matematis, proses interaksi partikel digambarkan dengan serangkaian koreksi yang panjang, yang masing-masing menggambarkan interaksi melalui partikel virtual dari jenis tertentu (lihat: diagram Feynman). Jadi, ketika mempelajari tumbukan proton, interaksi materi dengan foton berenergi tinggi, yang sangat menarik bagi fisika teoretis, juga dipelajari secara tidak langsung. Kelas reaksi khusus juga dipertimbangkan - interaksi langsung dari dua foton, yang dapat bertabrakan baik dengan proton yang datang, menghasilkan tumbukan foton-hadron yang khas, dan satu sama lain. Dalam mode tumbukan nuklir, karena muatan listrik inti yang besar, pengaruh proses elektromagnetik bahkan lebih penting. Menguji teori-teori eksotis Para ahli teori pada akhir abad ke-20 mengajukan sejumlah besar gagasan yang tidak biasa tentang struktur dunia, yang secara kolektif disebut "model-model eksotis". Ini termasuk teori dengan gravitasi kuat pada skala energi urutan 1 TeV, model dengan sejumlah besar dimensi spasial, model preon di mana quark dan lepton sendiri terdiri dari partikel, model dengan jenis interaksi baru. Faktanya adalah bahwa akumulasi data eksperimen masih belum cukup untuk membuat satu teori. Dan semua teori ini sendiri kompatibel dengan data eksperimen yang tersedia. Karena teori-teori ini dapat membuat prediksi spesifik untuk LHC, para peneliti berencana untuk menguji prediksi dan mencari jejak teori-teori tertentu dalam data mereka. Diharapkan hasil yang diperoleh pada akselerator akan dapat membatasi imajinasi para ahli teori, menutup beberapa konstruksi yang diusulkan. Lainnya Hal ini juga diharapkan untuk mendeteksi fenomena fisik di luar kerangka Model Standar. Direncanakan untuk mempelajari sifat-sifat boson W dan Z, interaksi nuklir pada energi supertinggi, proses produksi dan peluruhan quark berat (b dan t).

Tahun ini, para ilmuwan berencana untuk mereproduksi di laboratorium nuklir kondisi primordial yang jauh itu, ketika belum ada proton dan neutron, tetapi ada plasma quark-gluon yang berkelanjutan. Dengan kata lain, para peneliti berharap untuk melihat dunia partikel elementer dalam bentuk hanya sepersekian mikrodetik setelah Big Bang, yaitu setelah pembentukan alam semesta. Program ini disebut Bagaimana Semuanya Dimulai. Selain itu, selama lebih dari 30 tahun di dunia ilmiah, telah dibangun teori yang menjelaskan keberadaan massa dalam partikel elementer. Salah satunya menunjukkan keberadaan boson Higgs. Partikel dasar ini juga disebut ilahi. Seperti yang dikatakan salah satu staf CERN, “setelah menangkap jejak Higgs boson, saya akan mendatangi nenek saya sendiri dan berkata: lihat, tolong, karena benda kecil ini, berat badan Anda sangat banyak.” Tetapi keberadaan boson belum dikonfirmasi secara eksperimental: semua harapan adalah untuk akselerator LHC.

Large Hadron Collider adalah akselerator partikel yang memungkinkan fisikawan mempelajari materi lebih dalam daripada sebelumnya. Inti dari kerja di collider adalah mempelajari tumbukan dua sinar proton dengan energi total 14 TeV per proton. Energi ini jutaan kali lebih besar daripada energi yang dilepaskan dalam satu tindakan fusi termonuklir. Selain itu, eksperimen akan dilakukan dengan tumbukan inti timbal pada energi 1150 TeV.

Akselerator LHC akan memberikan langkah baru dalam serangkaian penemuan partikel yang dimulai seabad lalu. Kemudian para ilmuwan baru saja menemukan segala macam sinar misterius: sinar-x, radiasi katoda. Dari mana asalnya, apakah asal usulnya memiliki sifat yang sama, dan jika demikian, apakah itu?
Hari ini kita memiliki jawaban atas pertanyaan yang memungkinkan pemahaman yang lebih baik tentang asal usul alam semesta. Namun, pada awal abad ke-21, kita dihadapkan pada pertanyaan baru, jawaban yang diharapkan para ilmuwan dapat diperoleh dengan bantuan akselerator LHC. Dan siapa yang tahu bidang baru pengetahuan manusia apa yang akan dibutuhkan oleh penelitian yang akan datang. Sementara itu, pengetahuan kita tentang alam semesta tidak mencukupi.

Anggota yang sesuai dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia dari Institut Fisika Energi Tinggi Sergei Denisov berkomentar:
- Banyak fisikawan Rusia berpartisipasi dalam penumbuk ini, dan mereka menaruh harapan tertentu pada penemuan yang mungkin terjadi di sana. Peristiwa utama yang dapat terjadi adalah penemuan partikel Higgs hipotetis (Peter Higgs adalah fisikawan Skotlandia terkemuka). Peran partikel ini sangat penting. Ini bertanggung jawab untuk pembentukan massa partikel elementer lainnya. Jika partikel seperti itu ditemukan, itu akan menjadi penemuan terbesar. Ini akan mengkonfirmasi apa yang disebut Model Standar, yang sekarang banyak digunakan untuk menggambarkan semua proses dalam mikrokosmos. Sampai partikel ini ditemukan, model ini tidak dapat dianggap sepenuhnya dibuktikan dan dikonfirmasi. Ini, tentu saja, hal pertama yang diharapkan para ilmuwan dari penumbuk ini (LHC).
Meskipun, secara umum, tidak ada yang menganggap Model Standar ini sebagai kebenaran tertinggi. Dan, kemungkinan besar, menurut sebagian besar ahli teori, ini adalah perkiraan atau, kadang-kadang mereka mengatakan, "perkiraan energi rendah" untuk teori yang lebih umum yang menggambarkan dunia pada jarak satu juta kali lebih kecil dari ukuran inti. Ini seperti teori Newton adalah "pendekatan energi rendah" untuk teori Einstein - teori relativitas. Tugas penting kedua yang terkait dengan penumbuk adalah mencoba melampaui Model Standar ini, yaitu membuat transisi ke interval ruang-waktu baru.

Fisikawan akan dapat memahami ke arah mana mereka perlu bergerak untuk membangun teori fisika yang lebih indah dan lebih umum, yang akan setara dengan interval ruang-waktu yang begitu kecil. Proses yang dipelajari di sana pada dasarnya mereproduksi proses pembentukan Semesta, seperti yang mereka katakan, "pada saat Big Bang." Tentu saja, ini bagi mereka yang percaya pada teori ini bahwa alam semesta diciptakan dengan cara ini: sebuah ledakan, kemudian proses dengan energi super tinggi. Perjalanan waktu yang dimaksud mungkin terkait dengan Big Bang ini.
Bagaimanapun, LHC adalah kemajuan yang cukup serius ke kedalaman dunia mikro. Karena itu, hal-hal yang sama sekali tidak terduga dapat terbuka. Saya akan mengatakan satu hal, bahwa sifat ruang dan waktu yang sama sekali baru dapat ditemukan di LHC. Ke arah mana mereka akan terbuka - sekarang sulit untuk mengatakannya. Hal utama adalah menerobos lebih jauh dan lebih jauh.

Referensi

Organisasi Eropa untuk Penelitian Nuklir (CERN) adalah pusat penelitian terbesar di dunia di bidang fisika partikel. Hingga saat ini, jumlah negara yang berpartisipasi telah bertambah menjadi 20. Sekitar 7.000 ilmuwan yang mewakili 500 pusat penelitian dan universitas menggunakan peralatan eksperimental CERN. Omong-omong, Institut Fisika Nuklir Rusia dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia Cabang Siberia terlibat langsung dalam pekerjaan di Large Hadron Collider. Spesialis kami sekarang sibuk memasang dan menguji peralatan yang dirancang dan diproduksi di Rusia untuk akselerator ini. Large Hadron Collider diharapkan akan diluncurkan pada Mei 2008. Seperti yang dikatakan Lyn Evans, kepala proyek, akselerator hanya kekurangan satu detail - tombol merah besar.

Banyak, dengan satu atau lain cara, telah mendengar istilah "Tabrakan Hadron Besar". Untuk penghuni sederhana dari kata-kata ini, hanya kata "besar" yang familiar. Tapi apa itu sebenarnya? Dan apakah mungkin bagi manusia biasa untuk menguasai istilah fisik ini.

Large Hadron Collider (LHC) adalah fasilitas bagi fisikawan untuk bereksperimen dengan partikel elementer. Menurut kata-katanya, LHC adalah akselerator partikel bermuatan dalam balok yang bertabrakan, dirancang untuk mempercepat ion dan proton berat dan mempelajari produk tumbukan. Dengan kata lain, para ilmuwan mendorong atom bersama-sama dan kemudian melihat apa yang terjadi.

Saat ini, itu adalah fasilitas eksperimental terbesar di dunia. Ukuran instalasi ini dapat dibandingkan dengan kota dengan diameter hampir 27 kilometer, yang terletak di kedalaman seratus meter. Fasilitas ini terletak di dekat Jenewa dan menelan biaya $10 miliar untuk pembangunannya.

Salah satu tugas utama instalasi LHC (menurut para ilmuwan) adalah mencari Higgs boson. Sekali lagi, dengan kata sederhana, ini adalah upaya untuk menemukan partikel yang bertanggung jawab atas keberadaan massa.

Sejalan dengan ini, eksperimen sedang dilakukan di Collider untuk mencari:

- partikel di luar "Model Standar",

- monopol magnetik (partikel dengan medan magnet),

- juga, ada studi gravitasi kuantum dan studi lubang mikroskopis.

Yang ini “lubang hitam mikroskopis” dan jangan banyak istirahat. Selain itu, tidak hanya mereka yang berkenalan dengan fisika yang berakhir di sekolah yang khawatir, tetapi juga mereka yang terus mempelajarinya di tingkat profesional.

Apa itu lubang hitam diketahui semua orang dari sekolah dan dari cerita fiksi ilmiah dan film. Banyak (termasuk ilmuwan) khawatir bahwa eksperimen semacam itu, beberapa di antaranya dirancang untuk mencoba menciptakan kembali "ledakan besar" (setelah itu, menurut teori, alam semesta muncul) akan menyebabkan keruntuhan yang tak terhindarkan dari seluruh planet.

Para ilmuwan meyakinkan bahwa tidak ada bahaya dari eksperimen dan eksperimen ini. Tetapi ada fakta lain yang tidak pernah diperhitungkan oleh para tokoh ilmu pengetahuan. Ini tentang senjata.

Setiap ilmuwan normal, membuat penemuan atau sesuatu, menciptakan, melakukannya dengan dua tujuan. Tujuan pertama adalah membantu dunia hidup lebih baik, dan tujuan kedua, yang kurang manusiawi, tetapi manusiawi, adalah menjadi terkenal.

Tetapi, untuk beberapa alasan, semua penemuan (tanpa berlebihan), mengambil tempat dalam penciptaan alat untuk membunuh umat manusia dan ilmuwan terkenal yang sama. Bahkan penemuan-penemuan seperti itu yang telah menjadi filistin bagi kita (radio, mesin mekanik, televisi satelit, dll.), belum lagi energi atom, telah dengan kuat mengambil tempat di industri pertahanan.

Pada tahun 2016, direncanakan untuk meluncurkan instalasi yang mirip dengan LHC Eropa di wilayah Moskow. Tapi hanya, instalasi Rusia, tidak seperti "kakak laki-laki", pada kenyataannya harus menciptakan kembali "ledakan besar" dalam skala kecil.

Dan siapa yang akan menjamin bahwa tetangganya Moskow (dan Bumi dengannya) tidak akan menjadi nenek moyang dari "lubang hitam" baru di alam semesta yang luas?

Ada banyak rumor tentang perangkat misterius ini, banyak yang mengklaim bahwa itu akan menghancurkan Bumi, menciptakan lubang hitam buatan dan mengakhiri keberadaan umat manusia. Pada kenyataannya, perangkat ini dapat membawa umat manusia ke tingkat yang sama sekali baru, berkat penelitian yang dilakukan oleh para ilmuwan. Dalam topik ini, saya mencoba mengumpulkan semua informasi yang diperlukan sehingga Anda mendapatkan kesan tentang apa itu Large Hadron Collider (LHC).

Jadi, topik ini berisi semua yang perlu Anda ketahui tentang Hadron Collider. Pada tanggal 30 Maret 2010, sebuah peristiwa bersejarah terjadi di CERN (Organisasi Eropa untuk Penelitian Nuklir) - setelah beberapa kali gagal dan banyak peningkatan, pembuatan mesin terbesar di dunia untuk menghancurkan atom selesai. Tes pendahuluan yang memicu tumbukan proton dengan kecepatan yang relatif rendah dilakukan selama tahun 2009 dan tidak ada masalah yang berarti. Panggung ditetapkan untuk eksperimen luar biasa yang akan dilakukan pada musim semi 2010. Model eksperimen utama LHC didasarkan pada tumbukan dua berkas proton yang bertabrakan dengan kecepatan maksimum. Tabrakan kuat ini menghancurkan proton, menciptakan energi luar biasa dan partikel elementer baru. Partikel atom baru ini sangat tidak stabil dan hanya dapat eksis selama sepersekian detik. Perangkat analitis, yang merupakan bagian dari LHC, dapat merekam peristiwa ini dan menganalisisnya secara rinci. Dengan demikian, para ilmuwan mencoba mensimulasikan munculnya lubang hitam.

Pada tanggal 30 Maret 2010, dua berkas proton ditembakkan ke dalam terowongan 27 km dari Large Hadron Collider dalam arah yang berlawanan. Mereka dipercepat ke kecepatan cahaya, di mana tabrakan terjadi. Energi yang memecahkan rekor sebesar 7 TeV (7 teraelectronvolts) tercatat. Besarnya energi ini merupakan rekor dan memiliki nilai yang sangat penting. Sekarang mari berkenalan dengan komponen paling penting dari LHC - sensor dan detektor yang mencatat apa yang terjadi dalam pecahan dalam sepersekian detik saat berkas proton bertabrakan. Ada tiga sensor yang memainkan peran sentral selama tabrakan pada tanggal 30 Maret 2010 - ini adalah beberapa bagian paling penting dari penumbuk, yang memainkan peran kunci selama eksperimen kompleks CERN. Diagram menunjukkan lokasi empat eksperimen utama (ALICE, ATLAS, CMS, dan LHCb), yang merupakan proyek LHC utama. Pada kedalaman 50 hingga 150 meter di bawah tanah, gua-gua besar digali khusus untuk sensor-detektor raksasa.

Mari kita mulai dengan proyek yang disebut ALICE (singkatan dari Large Experimental Ion Collider). Ini adalah salah satu dari enam fasilitas eksperimental yang dibangun di LHC. ALICE diatur untuk mempelajari tumbukan ion berat. Temperatur dan densitas energi dari materi inti yang dihasilkan cukup untuk kelahiran plasma gluon. Foto menunjukkan detektor ALICE dan semua 18 modulnya.


Sistem Pelacakan Internal (ITS) di ALICE terdiri dari enam lapisan silinder sensor silikon yang mengelilingi titik tumbukan dan mengukur sifat dan posisi tepat partikel yang muncul. Dengan cara ini, partikel yang mengandung quark berat dapat dengan mudah dideteksi.

Salah satu eksperimen LHC utama juga ATLAS. Eksperimen dilakukan pada detektor khusus yang dirancang untuk mempelajari tumbukan antar proton. ATLAS memiliki panjang 44 meter, diameter 25 meter dan berat sekitar 7.000 ton. Balok proton bertabrakan di tengah terowongan, sensor terbesar dan paling kompleks dari jenisnya yang pernah dibuat. Sensor menangkap semua yang terjadi selama dan setelah tumbukan proton. Tujuan dari proyek ini adalah untuk mendeteksi partikel yang sebelumnya tidak terdaftar dan tidak terdeteksi di alam semesta kita.

Penemuan dan konfirmasi Higgs boson- prioritas terpenting dari Large Hadron Collider, karena penemuan ini akan mengkonfirmasi Model Standar kemunculan partikel atom elementer dan materi standar. Selama peluncuran collider dengan kekuatan penuh, integritas Model Standar akan dihancurkan. Partikel dasar, yang sifatnya hanya kita pahami sebagian, tidak akan mampu mempertahankan integritas strukturalnya. Model Standar memiliki batas energi atas 1 TeV, di mana partikel meluruh saat meningkat. Dengan energi 7 TeV, partikel dengan massa sepuluh kali lebih besar dari yang diketahui saat ini dapat dibuat. Benar, mereka akan sangat berubah-ubah, tetapi ATLAS dirancang untuk mendeteksi mereka dalam sepersekian detik sebelum mereka "menghilang"

Foto ini dianggap yang terbaik dari semua foto Large Hadron Collider:

Solenoid muon kompak ( Solenoid Muon Ringkas) adalah salah satu dari dua detektor partikel universal besar di LHC. Sekitar 3.600 ilmuwan dari 183 laboratorium dan universitas di 38 negara mendukung pekerjaan CMS, yang membangun dan mengoperasikan detektor ini. Solenoid terletak di bawah tanah di Cessy di Prancis, dekat perbatasan dengan Swiss. Diagram menunjukkan perangkat CMS, yang akan kita bahas lebih detail.

Lapisan terdalam adalah pelacak berbasis silikon. Pelacak adalah sensor silikon terbesar di dunia. Ini memiliki 205 m2 sensor silikon (kurang lebih seluas lapangan tenis) yang terdiri dari 76 juta saluran. Pelacak memungkinkan Anda mengukur jejak partikel bermuatan dalam medan elektromagnetik

Pada tingkat kedua adalah Kalorimeter Elektromagnetik. Kalorimeter Hadron, yang ada di tingkat berikutnya, mengukur energi masing-masing hadron yang dihasilkan dalam setiap kasus.

Lapisan berikutnya dari CMS Large Hadron Collider adalah magnet besar. Magnet Solenoid Besar memiliki panjang 13 meter dan diameter 6 meter. Ini terdiri dari kumparan didinginkan yang terbuat dari niobium dan titanium. Magnet solenoida besar ini bekerja dengan kekuatan penuh untuk memaksimalkan masa pakai partikel.

Lapisan ke-5 - Detektor Muon dan kuk balik. CMS dirancang untuk mengeksplorasi berbagai jenis fisika yang mungkin ditemukan dalam tumbukan energik LHC. Beberapa dari penelitian ini adalah untuk mengkonfirmasi atau meningkatkan pengukuran parameter Model Standar, sementara banyak lainnya mencari fisika baru.

Sangat sedikit informasi yang tersedia tentang percobaan 30 Maret 2010, tetapi satu fakta diketahui dengan pasti. CERN melaporkan bahwa ledakan energi yang belum pernah terjadi sebelumnya tercatat pada upaya peluncuran ketiga penumbuk, ketika berkas proton berlari di sekitar terowongan 27 kilometer dan kemudian bertabrakan dengan kecepatan cahaya. Rekor tingkat energi yang direkam ditetapkan pada tingkat maksimum yang dapat dihasilkannya dalam konfigurasi saat ini - sekitar 7 TeV. Jumlah energi inilah yang khas untuk detik-detik pertama awal Big Bang, yang memunculkan keberadaan alam semesta kita. Awalnya, tingkat energi ini tidak diharapkan, tetapi hasilnya melebihi semua harapan.

Diagram menunjukkan bagaimana ALICE menangkap gelombang energi rekor 7 TeV:

Eksperimen ini akan diulang ratusan kali selama tahun 2010. Untuk membuat Anda memahami betapa rumitnya proses ini, kita dapat memberikan analogi dengan percepatan partikel dalam penumbuk. Dalam hal kerumitan, ini setara, misalnya, dengan menembakkan jarum dari pulau Newfoundland dengan akurasi yang begitu sempurna sehingga jarum-jarum ini bertabrakan di suatu tempat di Atlantik, mengelilingi seluruh dunia. Tujuan utamanya adalah penemuan partikel elementer - Higgs Boson, yang mendasari Model Standar untuk pembangunan alam semesta

Dengan hasil yang sukses dari semua eksperimen ini, dunia partikel terberat 400 GeV (yang disebut Dark Matter) akhirnya dapat ditemukan dan dieksplorasi.

Tanggal publikasi: 09/17/2012

Apa itu Large Hadron Collider? Mengapa dibutuhkan? Bisakah itu menyebabkan akhir dunia? Mari kita hancurkan semuanya.

Apa itu BAK?

Ini adalah terowongan annular besar, mirip dengan pipa penyebaran partikel. Itu terletak di kedalaman sekitar 100 meter di bawah wilayah Prancis dan Swiss. Para ilmuwan dari seluruh dunia berpartisipasi dalam pembangunannya.

LHC dibangun untuk menemukan Higgs boson, mekanisme yang memberikan massa partikel. Tujuan kedua adalah juga untuk mempelajari quark - partikel dasar yang membentuk hadron (karenanya diberi nama "hadron" collider).

Banyak orang secara naif percaya bahwa LHC adalah satu-satunya akselerator partikel di dunia. Namun, lebih dari selusin Collider telah dibangun di seluruh dunia sejak 1950-an. LHC dianggap yang terbesar - panjangnya 25,5 km. Selain itu, strukturnya mencakup akselerator lain yang berdiameter lebih kecil.

LHC dan media

Sejak awal konstruksi, banyak artikel telah muncul tentang biaya tinggi dan bahaya akselerator. Kebanyakan orang percaya bahwa uang itu terbuang sia-sia, dan tidak mengerti mengapa perlu menghabiskan begitu banyak uang dan usaha untuk menemukan semacam partikel.

Pertama, LHC bukanlah proyek ilmiah paling mahal dalam sejarah. Di selatan Prancis adalah pusat ilmiah Cadarache dengan reaktor termonuklir yang mahal. Cadarache dibangun dengan dukungan 6 negara (termasuk Rusia); saat ini, sekitar 20 miliar dolar telah diinvestasikan di dalamnya. Kedua, penemuan Higgs boson akan membawa banyak teknologi revolusioner ke dunia. Selain itu, ketika ponsel pertama kali ditemukan, orang-orang juga bertemu dengan penemuannya secara negatif ...

Bagaimana cara kerja BAC?

LHC membenturkan berkas partikel dengan kecepatan tinggi dan memantau perilaku dan interaksi selanjutnya. Sebagai aturan, satu berkas partikel dipercepat terlebih dahulu pada cincin bantu, dan kemudian dikirim ke cincin utama.

Banyak magnet terkuat menahan partikel-partikel di dalam penumbuk. Dan instrumen presisi tinggi merekam pergerakan partikel, karena tumbukan terjadi dalam sepersekian detik.

Organisasi kerja Collider dilakukan oleh CERN (Organization for Nuclear Research).

Hasilnya, setelah upaya besar dan investasi finansial, pada 4 Juli 2012, CERN secara resmi mengumumkan bahwa Higgs boson telah ditemukan. Tentu saja, beberapa sifat boson yang ditemukan dalam praktik berbeda dari aspek teoretis, tetapi para ilmuwan tidak meragukan "kenyataan" Higgs boson.

Mengapa Anda membutuhkan BAC?

Seberapa berguna LHC bagi orang awam? Penemuan ilmiah yang terkait dengan penemuan Higgs boson dan studi quark di masa depan dapat mengarah pada revolusi ilmiah dan teknologi baru.

Pertama, karena massa adalah energi dalam keadaan diam (secara kasar), adalah mungkin di masa depan untuk mengubah materi menjadi energi. Maka tidak akan ada masalah dengan energi, yang berarti akan memungkinkan untuk melakukan perjalanan ke planet yang jauh. Dan ini adalah langkah menuju perjalanan antarbintang ...

Kedua, studi gravitasi kuantum akan memungkinkan, di masa depan, untuk mengontrol gravitasi. Namun, ini tidak akan segera terjadi, karena graviton belum dipahami dengan baik, dan oleh karena itu perangkat yang mengontrol gravitasi tidak dapat diprediksi.

Ketiga, ada kesempatan untuk memahami teori-M (turunan dari teori string) secara lebih rinci. Teori ini menyatakan bahwa alam semesta terdiri dari 11 dimensi. Teori-M mengklaim sebagai "teori segalanya", yang berarti bahwa studinya akan memungkinkan kita untuk lebih memahami struktur alam semesta. Siapa tahu, mungkin di masa depan seseorang akan belajar bergerak dan mempengaruhi dimensi lain.

LHC dan Akhir Dunia

Banyak orang berpendapat bahwa pekerjaan LHC dapat menghancurkan umat manusia. Biasanya, orang yang kurang berpengalaman dalam fisika membicarakan hal ini. Peluncuran LHC ditunda berkali-kali, tetapi pada 10 September 2008, tetap diluncurkan. Namun, perlu dicatat bahwa LHC tidak pernah dipercepat hingga kekuatan penuh. Para ilmuwan berencana untuk meluncurkan LHC dengan kapasitas penuh pada Desember 2014. Mari kita lihat kemungkinan penyebab akhir dunia dan rumor lainnya ...

1. Membuat lubang hitam

Lubang hitam adalah bintang dengan gravitasi besar, yang tidak hanya menarik materi, tetapi juga cahaya, dan bahkan waktu. Sebuah lubang hitam tidak dapat muncul begitu saja, itulah sebabnya para ilmuwan CERN percaya bahwa kemungkinan lubang hitam yang stabil muncul sangat kecil. Namun, itu mungkin. Ketika partikel bertabrakan, lubang hitam mikroskopis dapat dibuat, yang ukurannya cukup untuk menghancurkan planet kita dalam beberapa tahun (atau lebih cepat). Tetapi umat manusia tidak perlu takut, karena, berkat radiasi Hawking, lubang hitam dengan cepat kehilangan massa dan energinya. Meskipun ada pesimis di antara para ilmuwan yang percaya bahwa medan magnet yang kuat di dalam penumbuk tidak akan membiarkan lubang hitam hancur. Akibatnya, kemungkinan terciptanya lubang hitam yang menghancurkan planet ini sangat kecil, tetapi kemungkinan seperti itu ada.

2. Pembentukan "materi gelap"

Dia juga merupakan "materi aneh", orang asing (tetesan aneh), "orang aneh". Ini adalah materi yang, ketika bertabrakan dengan materi lain, mengubahnya menjadi materi yang serupa. Itu. ketika atom aneh dan atom biasa bertabrakan, dua benda asing terbentuk, sehingga menimbulkan reaksi berantai. Jika materi seperti itu muncul di Collider, maka umat manusia akan hancur dalam hitungan menit. Namun, kemungkinan hal ini akan terjadi adalah sekecil pembentukan lubang hitam.

3. Antimateri

Versi yang terkait dengan fakta bahwa selama operasi penumbuk sejumlah antimateri mungkin muncul yang akan menghancurkan planet ini terlihat paling delusi. Dan intinya bukan bahwa kemungkinan pembentukan antimateri sangat kecil, tetapi bahwa sudah ada sampel antimateri di bumi, disimpan dalam wadah khusus di mana tidak ada gravitasi. Tidak mungkin bahwa jumlah antimateri seperti itu akan muncul di Bumi yang akan mampu menghancurkan planet ini.

temuan

Banyak penduduk Rusia bahkan tidak tahu cara mengeja frasa "Large Hadron Collider" dengan benar, untuk tidak mengatakan apa pun tentang pengetahuan mereka tentang tujuannya. Dan beberapa nabi palsu berpendapat bahwa tidak ada peradaban cerdas di Alam Semesta karena setiap peradaban, setelah mencapai kemajuan ilmiah, menciptakan sebuah penumbuk. Kemudian lubang hitam terbentuk, menghancurkan peradaban. Dari sini mereka menjelaskan sejumlah besar lubang hitam besar di pusat galaksi.

Namun, ada juga orang yang percaya bahwa kita harus memulai LHC sesegera mungkin, jika tidak, pada saat kedatangan alien, mereka akan menangkap kita, karena mereka menganggap kita biadab.

Pada akhirnya, satu-satunya kesempatan untuk mengetahui apa yang akan diberikan LHC kepada kita hanyalah menunggu. Cepat atau lambat, kita masih menemukan apa yang menanti kita: kehancuran atau kemajuan.

Kiat Sains & Teknologi Terbaru:

Apakah saran ini membantu Anda? Anda dapat membantu proyek dengan menyumbangkan jumlah berapa pun yang Anda inginkan untuk pengembangannya. Misalnya, 20 rubel. Atau lebih:)