შემოკლებული LHC (ინგლ. Large Hadron Collider, შემოკლებით LHC) არის დამუხტული ნაწილაკების ამაჩქარებელი შეჯახების სხივებში, შექმნილია პროტონებისა და მძიმე იონების (ტყვიის იონების) დასაჩქარებლად და მათი შეჯახების პროდუქტების შესასწავლად. კოლაიდერი აშენდა CERN-ში (ბირთვული კვლევების ევროპული საბჭო), რომელიც მდებარეობს ჟენევასთან ახლოს, შვეიცარიისა და საფრანგეთის საზღვარზე. LHC არის ყველაზე დიდი ექსპერიმენტული დაწესებულება მსოფლიოში. 10000-ზე მეტი მეცნიერი და ინჟინერი 100-ზე მეტი ქვეყნიდან მონაწილეობდა და მონაწილეობს მშენებლობასა და კვლევაში.

მას დიდი ზომის გამო უწოდეს: ამაჩქარებლის მთავარი რგოლის სიგრძეა 26659 მ; ჰადრონული - იმის გამო, რომ ის აჩქარებს ჰადრონებს, ანუ მძიმე ნაწილაკებს, რომლებიც შედგება კვარკებისგან; კოლაიდერი (ინგლისური collider - pusher) - იმის გამო, რომ ნაწილაკების სხივები აჩქარებულია საპირისპირო მიმართულებით და ეჯახება სპეციალურ შეჯახების წერტილებს.

სპეციფიკაციები

სავარაუდოდ, ამაჩქარებელი შეეჯახება პროტონებს საერთო ენერგიით 14 ტევ (ანუ 14 ტერაელექტრონვოლტი ან 14 1012 ელექტრონ ვოლტი) შემხვედრი ნაწილაკების მასის სისტემაში, ასევე ტყვიის ბირთვებს 5 გევ ენერგიით (5 109). ელექტრონ ვოლტი) შეჯახებული ნუკლეონის თითოეული წყვილისთვის. 2010 წლის დასაწყისში LHC უკვე გარკვეულწილად აჯობა წინა ჩემპიონს პროტონული ენერგიის თვალსაზრისით - პროტონ-ანტიპროტონული კოლაიდერი Tevatron, რომელიც 2011 წლის ბოლომდე მუშაობდა ამაჩქარებლის ეროვნულ ლაბორატორიაში. ენრიკო ფერმი (აშშ). იმისდა მიუხედავად, რომ აღჭურვილობის რეგულირება გრძელდება წლების განმავლობაში და ჯერ არ დასრულებულა, LHC უკვე გახდა მსოფლიოში ყველაზე მაღალი ენერგეტიკული ნაწილაკების ამაჩქარებელი, რომელიც აღემატება სხვა კოლაიდერებს ენერგიით სიდიდის რიგითობით, მათ შორის RHIC რელატივისტური მძიმე იონი. ბრუკჰავენის ლაბორატორიაში (აშშ) მოქმედი კოლაიდერი.

LHC-ის სიკაშკაშე გაშვების პირველ კვირებში იყო არაუმეტეს 1029 ნაწილაკი/სმ 2 წმ, თუმცა ის მუდმივად იზრდება. მიზანია მივაღწიოთ ნომინალურ სიკაშკაშეს 1,7·1034 ნაწილაკ/სმ 2 წმ, რაც სიდიდის ტოლია BaBar (SLAC, აშშ) და Belle (ინგლისური) (KEK, იაპონია) სიკაშკაშეს.

ამაჩქარებელი მდებარეობს იმავე გვირაბში, რომელიც ადრე იყო დაკავებული დიდი ელექტრონ-პოზიტრონის კოლაიდერით. გვირაბი, რომლის გარშემოწერილობა 26,7 კილომეტრია, საფრანგეთსა და შვეიცარიაში მიწისქვეშ გაიყვანეს. გვირაბის სიღრმე 50-დან 175 მეტრამდეა, ხოლო გვირაბის რგოლი დედამიწის ზედაპირთან შედარებით დაახლოებით 1,4%-ით არის დახრილი. პროტონული სხივების შესანარჩუნებლად, გასასწორებლად და ფოკუსირებისთვის გამოიყენება 1624 სუპერგამტარი მაგნიტი, რომელთა საერთო სიგრძე 22 კმ-ს აღემატება. მაგნიტები მოქმედებენ 1,9 K (-271 °C) ტემპერატურაზე, რაც ოდნავ დაბალია ჰელიუმის ზესთხევად ტემპერატურაზე.

LHC დეტექტორები

LHC-ს აქვს 4 ძირითადი და 3 დამხმარე დეტექტორი:

• ალისა (დიდი იონთა კოლაიდერის ექსპერიმენტი)
• ATLAS (ტოროიდული LHC აპარატი)
• CMS (კომპაქტური მუონის სოლენოიდი)
• LHCb (დიდი ადრონული კოლაიდერის სილამაზის ექსპერიმენტი)
• TOTEM (სულ ელასტიური და დიფრაქციული კვეთის გაზომვა)
• LHCf (დიდი ადრონული კოლაიდერი წინ)
• MoEDAL (LHC-ში მონოპოლის და ეგზოტიკის დეტექტორი).

ATLAS, CMS, ALICE, LHCb არის დიდი დეტექტორები, რომლებიც მდებარეობს სხივის შეჯახების წერტილების გარშემო. TOTEM და LHCf დეტექტორები დამხმარეა, განლაგებულია რამდენიმე ათეული მეტრის მანძილზე სხივის გადაკვეთის წერტილებიდან, რომლებიც დაკავებულია შესაბამისად CMS და ATLAS დეტექტორებით და გამოყენებული იქნება ძირითადთან ერთად.

ATLAS და CMS დეტექტორები არის ზოგადი დანიშნულების დეტექტორები, რომლებიც შექმნილია ჰიგსის ბოზონისა და "არასტანდარტული ფიზიკის", კერძოდ ბნელი მატერიის, ALICE - კვარკ-გლუონის პლაზმის შესასწავლად ტყვიის იონის მძიმე შეჯახებისას, LHCb - ფიზიკის შესასწავლად. b-კვარკებიდან, რაც საშუალებას მოგცემთ უკეთ გავიგოთ განსხვავება მატერიასა და ანტიმატერიას შორის, TOTEM შექმნილია ნაწილაკების გაფანტვის შესასწავლად მცირე კუთხით, როგორიცაა შეჯახების გარეშე ახლო სივრცეების დროს (ე.წ. შეუჯახებელი ნაწილაკები, წინ ნაწილაკები), რაც საშუალებას გაძლევთ უფრო ზუსტად გაზომოთ პროტონების ზომა, ასევე აკონტროლოთ კოლაიდერის სიკაშკაშე და, ბოლოს და ბოლოს, LHCf - კოსმოსური სხივების შესასწავლად, მოდელირებული იგივე არაშეჯახების ნაწილაკების გამოყენებით.

LHC-ის მუშაობას ასევე უკავშირდება მეშვიდე დეტექტორი (ექსპერიმენტი) MoEDAL, რომელიც საკმაოდ უმნიშვნელოა ბიუჯეტისა და სირთულის თვალსაზრისით, შექმნილია ნელა მოძრავი მძიმე ნაწილაკების მოსაძებნად.

კოლაიდერის მუშაობისას შეჯახებები ერთდროულად მიმდინარეობს სხივების გადაკვეთის ოთხივე წერტილში, აჩქარებული ნაწილაკების (პროტონების ან ბირთვების) ტიპის მიუხედავად. ამავდროულად, ყველა დეტექტორი აგროვებს სტატისტიკას ერთდროულად.

ნაწილაკების აჩქარება კოლაიდერში

LHC-ში ნაწილაკების სიჩქარე შეჯახებულ სხივებზე ახლოსაა სინათლის სიჩქარესთან ვაკუუმში. ნაწილაკების აჩქარება ასეთ მაღალ ენერგიებამდე მიიღწევა რამდენიმე ეტაპად. პირველ ეტაპზე, დაბალი ენერგიის Linac 2 და Linac 3 ხაზოვანი ამაჩქარებლები შეჰყავთ პროტონები და ტყვიის იონები შემდგომი აჩქარებისთვის. შემდეგ ნაწილაკები შედიან PS გამაძლიერებელში და შემდეგ თავად PS-ში (პროტონული სინქროტრონი) და იძენენ ენერგიას 28 გევ. ამ ენერგიით ისინი უკვე სინათლესთან ახლოს სიჩქარით მოძრაობენ. ამის შემდეგ ნაწილაკების აჩქარება გრძელდება SPS-ში (პროტონის სუპერ სინქროტრონი), სადაც ნაწილაკების ენერგია 450 გევ-ს აღწევს. შემდეგ პროტონების გროვა იგზავნება მთავარ 26,7 კილომეტრიან რგოლში, რითაც პროტონების ენერგია მაქსიმუმ 7 ტევ-ს მიაღწევს, ხოლო შეჯახების წერტილებში დეტექტორები აღრიცხავენ მომხდარ მოვლენებს. ორი შეჯახებული პროტონის სხივი, როდესაც მთლიანად ივსება, შეიძლება შეიცავდეს 2808 მტევანს. აჩქარების პროცესის გამართვის საწყის ეტაპზე, მხოლოდ ერთი მტევანი ცირკულირებს რამდენიმე სანტიმეტრი სიგრძის და მცირე განივი ზომის შეკვრაში. შემდეგ ისინი იწყებენ შედედების რაოდენობის გაზრდას. მტევანი განლაგებულია ფიქსირებულ პოზიციებზე ერთმანეთთან შედარებით, რომლებიც სინქრონულად მოძრაობენ რგოლის გასწვრივ. გარკვეული თანმიმდევრობით გროვა შეიძლება შეეჯახოს რგოლის ოთხ წერტილს, სადაც მდებარეობს ნაწილაკების დეტექტორები.

LHC-ში ყველა ჰადრონის მტევნების კინეტიკური ენერგია, როდესაც ის მთლიანად შევსებულია, შედარებულია რეაქტიული თვითმფრინავის კინეტიკურ ენერგიასთან, თუმცა ყველა ნაწილაკების მასა არ აღემატება ნანოგრამს და მათი დანახვა შეუიარაღებელი თვალითაც კი შეუძლებელია. ასეთი ენერგია მიიღწევა სინათლის სიჩქარესთან მიახლოებული ნაწილაკების სიჩქარის გამო.

მტევნები გადიან ამაჩქარებლის სრულ წრეს 0,0001 წამზე უფრო სწრაფად, რითაც აკეთებენ 10 ათასზე მეტ ბრუნს წამში.

LHC-ის მიზნები და ამოცანები

დიდი ადრონული კოლაიდერის მთავარი ამოცანაა გაარკვიოს ჩვენი სამყაროს სტრუქტურა 10–19 მ-ზე ნაკლებ მანძილზე, მისი „გამოკვლევა“ რამდენიმე TeV ენერგიის მქონე ნაწილაკებით. დღეისათვის, უკვე დაგროვდა უამრავი არაპირდაპირი მტკიცებულება, რომ ამ მასშტაბით ფიზიკოსებმა უნდა გახსნან გარკვეული „რეალობის ახალი ფენა“, რომლის შესწავლა გასცემს პასუხებს ფუნდამენტური ფიზიკის ბევრ კითხვაზე. ზუსტად როგორი აღმოჩნდება რეალობის ეს ფენა, წინასწარ უცნობია. თეორეტიკოსებმა, რა თქმა უნდა, უკვე შემოგვთავაზეს ასობით სხვადასხვა ფენომენი, რომელიც შეიძლება შეინიშნოს რამდენიმე TeV-ის შეჯახების ენერგიების დროს, მაგრამ ეს არის ექსპერიმენტი, რომელიც აჩვენებს, თუ რა არის რეალურად რეალიზებული ბუნებაში.

ახალი ფიზიკის ძიება სტანდარტული მოდელი არ შეიძლება ჩაითვალოს ელემენტარული ნაწილაკების საბოლოო თეორიად. ეს უნდა იყოს მიკროსამყაროს სტრუქტურის უფრო ღრმა თეორიის ნაწილი, ნაწილი, რომელიც ჩანს კოლაიდერების ექსპერიმენტებში დაახლოებით 1 ტევ-ზე დაბალი ენერგიით. ასეთ თეორიებს ერთობლივად მოიხსენიებენ, როგორც "ახალი ფიზიკა" ან "სტანდარტული მოდელის მიღმა". დიდი ადრონული კოლაიდერის მთავარი ამოცანაა მიიღოს მინიმუმ პირველი მინიშნებები იმის შესახებ, თუ რა არის ეს ღრმა თეორია. ერთ თეორიაში ფუნდამენტური ურთიერთქმედების შემდგომი გაერთიანების მიზნით გამოიყენება სხვადასხვა მიდგომები: სიმების თეორია, რომელიც განვითარდა M-თეორიაში (ბრანე თეორია), სუპერგრავიტაციის თეორია, მარყუჟის კვანტური გრავიტაცია და ა.შ. ზოგიერთ მათგანს აქვს შიდა პრობლემები და არცერთს არ აქვს. ექსპერიმენტული დადასტურება. პრობლემა ის არის, რომ შესაბამისი ექსპერიმენტების ჩასატარებლად საჭიროა ენერგიები, რომლებიც მიუწვდომელია ნაწილაკების თანამედროვე ამაჩქარებლებზე. LHC საშუალებას მისცემს ექსპერიმენტებს, რომლებიც ადრე შეუძლებელი იყო და სავარაუდოდ დაადასტურებს ან უარყოფს ზოგიერთ ამ თეორიას. ამრიგად, არსებობს ოთხზე მეტი განზომილებების მქონე ფიზიკური თეორიების მთელი დიაპაზონი, რომლებიც ვარაუდობენ „სუპერსიმეტრიის“ არსებობას - მაგალითად, სიმების თეორიას, რომელსაც ზოგჯერ სუპერსიმების თეორიას უწოდებენ სწორედ იმიტომ, რომ სუპერსიმეტრიის გარეშე ის კარგავს ფიზიკურ მნიშვნელობას. სუპერსიმეტრიის არსებობის დადასტურება ამ თეორიების ჭეშმარიტების ირიბი დადასტურება იქნებოდა. ზედა კვარკების შესწავლა ზედა კვარკი არის უმძიმესი კვარკი და, უფრო მეტიც, აქამდე აღმოჩენილი ყველაზე მძიმე ელემენტარული ნაწილაკი. ტევატრონის ბოლო შედეგების მიხედვით, მისი მასა არის 173,1 ± 1,3 გევ/ც 2. მისი დიდი მასის გამო, ზედა კვარკი ჯერჯერობით მხოლოდ ერთ ამაჩქარებელზე, ტევატრონზე იყო დაფიქსირებული; სხვა ამაჩქარებლებს უბრალოდ აკლდათ მისი წარმოქმნის ენერგია. გარდა ამისა, ტოპ კვარკები ფიზიკოსებს აინტერესებთ არა მხოლოდ საკუთარი თავისთვის, არამედ როგორც "სამუშაო ინსტრუმენტი" ჰიგსის ბოზონის შესასწავლად. LHC-ში ჰიგსის ბოზონის წარმოქმნის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი არხი არის ასოციაციური წარმოება ზედა კვარკ-ანტიკვარკ წყვილთან ერთად. ასეთი მოვლენების ფონიდან საიმედოდ განცალკევებისთვის, პირველ რიგში საჭიროა თავად ზედა კვარკების თვისებების შესწავლა. ელექტროსუსტი სიმეტრიის მექანიზმის შესწავლა პროექტის ერთ-ერთი მთავარი მიზანია ექსპერიმენტულად დაამტკიცოს ჰიგსის ბოზონის არსებობა, ნაწილაკი, რომელიც იწინასწარმეტყველა შოტლანდიელმა ფიზიკოსმა პიტერ ჰიგსმა 1964 წელს სტანდარტული მოდელის ფარგლებში. ჰიგსის ბოზონი არის ეგრეთ წოდებული ჰიგსის ველის კვანტი, რომლის გავლისას ნაწილაკები განიცდიან წინააღმდეგობას, რომელსაც ჩვენ წარმოვადგენთ მასის შესწორების სახით. თავად ბოზონი არასტაბილურია და აქვს დიდი მასა (120 GeV/c2-ზე მეტი). სინამდვილეში, ფიზიკოსებს არა იმდენად თავად ჰიგსის ბოზონი აინტერესებთ, არამედ ელექტროსუსტი ურთიერთქმედების სიმეტრიის დარღვევის ჰიგსის მექანიზმი. კვარკ-გლუონის პლაზმის შესწავლა მოსალოდნელია, რომ წელიწადში დაახლოებით ერთი თვე დაიხარჯება ამაჩქარებელში ბირთვული შეჯახების რეჟიმში. ამ თვის განმავლობაში კოლაიდერი აჩქარდება და დეტექტორებში დაეჯახება არა პროტონებს, არამედ ტყვიის ბირთვებს. ორი ბირთვის არაელასტიური შეჯახებისას ულტრარელატივისტური სიჩქარით, ბირთვული მატერიის მკვრივი და ძალიან ცხელი სიმსივნე წარმოიქმნება მოკლე დროში და შემდეგ იშლება. ამ შემთხვევაში მომხდარი ფენომენების გაგება (მატერიის გადასვლა კვარკ-გლუონის პლაზმის მდგომარეობაზე და მისი გაციება) აუცილებელია ძლიერი ურთიერთქმედების უფრო სრულყოფილი თეორიის ასაგებად, რომელიც გამოდგება როგორც ბირთვული ფიზიკისთვის, ასევე ასტროფიზიკისთვის. სუპერსიმეტრიის ძიება LHC-ზე ექსპერიმენტების პირველი მნიშვნელოვანი სამეცნიერო მიღწევა შეიძლება იყოს „სუპერსიმეტრიის“ დადასტურება ან უარყოფა - თეორია, რომ ნებისმიერ ელემენტარულ ნაწილაკს ჰყავს ბევრად უფრო მძიმე პარტნიორი, ანუ „ზენაწილაკი“. ფოტონ-ადრონისა და ფოტონ-ფოტონის შეჯახების შესწავლა ნაწილაკების ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება აღწერილია, როგორც ფოტონების (ზოგიერთ შემთხვევაში ვირტუალური) გაცვლა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ფოტონები ელექტრომაგნიტური ველის მატარებლები არიან. პროტონები ელექტრულად დამუხტულია და გარშემორტყმულია ელექტროსტატიკური ველით, შესაბამისად, ეს ველი შეიძლება ჩაითვალოს ვირტუალური ფოტონების ღრუბლად. ნებისმიერი პროტონი, განსაკუთრებით რელატივისტური პროტონი, მოიცავს ვირტუალური ნაწილაკების ღრუბელს, როგორც განუყოფელ ნაწილს. როდესაც პროტონები ერთმანეთს ეჯახებიან, თითოეული პროტონის მიმდებარე ვირტუალური ნაწილაკები ასევე ურთიერთქმედებენ. მათემატიკურად, ნაწილაკების ურთიერთქმედების პროცესი აღწერილია შესწორებების გრძელი სერიით, რომელთაგან თითოეული აღწერს ურთიერთქმედებას გარკვეული ტიპის ვირტუალური ნაწილაკების საშუალებით (იხ.: ფეინმანის დიაგრამები). ამგვარად, პროტონების შეჯახების შესწავლისას ირიბად შეისწავლება აგრეთვე მატერიის ურთიერთქმედება მაღალენერგიულ ფოტონებთან, რაც დიდ ინტერესს იწვევს თეორიული ფიზიკისთვის. ასევე განიხილება რეაქციების სპეციალური კლასი - ორი ფოტონის პირდაპირი ურთიერთქმედება, რომელსაც შეუძლია შეჯახება როგორც შემომავალ პროტონთან, წარმოქმნას ტიპიური ფოტონ-ადრონის შეჯახება და ერთმანეთთან. ბირთვული შეჯახების რეჟიმში, ბირთვის დიდი ელექტრული მუხტის გამო, ელექტრომაგნიტური პროცესების გავლენა კიდევ უფრო მნიშვნელოვანია. ეგზოტიკური თეორიების ტესტირება მე-20 საუკუნის ბოლოს თეორეტიკოსებმა წამოაყენეს უამრავი უჩვეულო იდეები მსოფლიოს სტრუქტურის შესახებ, რომლებსაც ერთობლივად უწოდებენ "ეგზოტიკურ მოდელებს". ეს მოიცავს თეორიებს ძლიერი გრავიტაციით ენერგეტიკული მასშტაბით 1 TeV რიგით, მოდელები დიდი რაოდენობით სივრცითი განზომილებებით, პრეონის მოდელები, რომლებშიც თავად კვარკები და ლეპტონები შედგება ნაწილაკებისგან, მოდელები ახალი ტიპის ურთიერთქმედებით. ფაქტია, რომ დაგროვილი ექსპერიმენტული მონაცემები ჯერ კიდევ არ არის საკმარისი ერთი თეორიის შესაქმნელად. და ყველა ეს თეორია თავსებადია არსებულ ექსპერიმენტულ მონაცემებთან. ვინაიდან ამ თეორიებს შეუძლიათ კონკრეტული პროგნოზების გაკეთება LHC-სთვის, ექსპერიმენტატორები გეგმავენ პროგნოზების შემოწმებას და მათ მონაცემებში გარკვეული თეორიების კვალი მოძებნონ. მოსალოდნელია, რომ ამაჩქარებელზე მიღებულ შედეგებს შეეძლება შეზღუდოს თეორეტიკოსების ფანტაზია, დახუროს ზოგიერთი შემოთავაზებული კონსტრუქცია. სხვა ასევე მოსალოდნელია ფიზიკური ფენომენების აღმოჩენა სტანდარტული მოდელის ჩარჩოს მიღმა. დაგეგმილია W და Z ბოზონების თვისებების, ზემაღალ ენერგიებზე ბირთვული ურთიერთქმედების, მძიმე კვარკების (b და t) წარმოებისა და დაშლის პროცესების შესწავლა.

წელს მეცნიერები გეგმავენ ბირთვულ ლაბორატორიაში იმ შორეული პირველყოფილი პირობების რეპროდუცირებას, როდესაც ჯერ არ იყო პროტონები და ნეიტრონები, მაგრამ იყო უწყვეტი კვარკ-გლუონური პლაზმა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მკვლევარები იმედოვნებენ, რომ დაინახავენ ელემენტარული ნაწილაკების სამყაროს იმ სახით, როგორც ეს იყო მხოლოდ მიკროწამების ნაწილი დიდი აფეთქების შემდეგ, ანუ სამყაროს ჩამოყალიბების შემდეგ. პროგრამას ჰქვია როგორ დაიწყო ყველაფერი. გარდა ამისა, 30 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში სამეცნიერო სამყაროში აგებულია თეორიები, რომლებიც ხსნიან ელემენტარულ ნაწილაკებში მასის არსებობას. ერთ-ერთი მათგანი ვარაუდობს ჰიგსის ბოზონის არსებობას. ამ ელემენტარულ ნაწილაკს ღვთაებრივსაც უწოდებენ. როგორც CERN-ის ერთ-ერთმა თანამშრომელმა თქვა, „ჰიგსის ბოზონის კვალი რომ დავიჭირე, მივალ ჩემს ბებიასთან და ვეუბნები: შეხედე, გთხოვ, ამ პატარა ნივთის გამო ამდენი ზედმეტი ფუნტი გაქვს“. მაგრამ ბოზონის არსებობა ჯერ არ არის ექსპერიმენტულად დადასტურებული: ყველა იმედი LHC ამაჩქარებელზეა.

დიდი ადრონული კოლაიდერი არის ნაწილაკების ამაჩქარებელი, რომელიც ფიზიკოსებს საშუალებას მისცემს მატერიაში უფრო ღრმად შევიდნენ, ვიდრე ოდესმე. კოლაიდერზე მუშაობის არსი არის ორი პროტონის სხივის შეჯახების შესწავლა პროტონზე 14 ტევ ჯამური ენერგიით. ეს ენერგია მილიონჯერ მეტია ვიდრე თერმობირთვული შერწყმის ერთი აქტის გამოთავისუფლებული ენერგია. გარდა ამისა, ჩატარდება ექსპერიმენტები ტყვიის ბირთვების შეჯახებაზე 1150 ტევ ენერგიით.

LHC ამაჩქარებელი უზრუნველყოფს ახალ ნაბიჯს ნაწილაკების აღმოჩენების სერიაში, რომელიც დაიწყო საუკუნის წინ. მაშინ მეცნიერებმა ახლახან აღმოაჩინეს ყველა სახის იდუმალი სხივები: რენტგენის სხივები, კათოდური გამოსხივება. საიდან მოდიან ისინი, არის მათი წარმომავლობა ერთი და იგივე ბუნებით და თუ ასეა, რა არის ეს?
დღეს ჩვენ გვაქვს პასუხები კითხვებზე, რომლებიც საშუალებას გვაძლევს უკეთ გავიგოთ სამყაროს წარმოშობა. თუმცა, 21-ე საუკუნის დასაწყისში ჩვენ ახალი კითხვების წინაშე ვდგავართ, რომლებზეც პასუხებს მეცნიერები იმედოვნებენ, რომ მიიღებენ LHC ამაჩქარებლის დახმარებით. და ვინ იცის, ადამიანის ცოდნის რა ახალ სფეროებს მოჰყვება მომავალი კვლევა. იმავდროულად, სამყაროს შესახებ ჩვენი ცოდნა არასაკმარისია.

რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის წევრ-კორესპონდენტი მაღალი ენერგიის ფიზიკის ინსტიტუტიდან სერგეი დენისოვი კომენტარს აკეთებს:
- ამ კოლაიდერში ბევრი რუსი ფიზიკოსი მონაწილეობს და ისინი გარკვეულ იმედებს ამყარებენ იმ აღმოჩენებზე, რომლებიც შესაძლოა იქ მოხდეს. მთავარი მოვლენა, რაც შეიძლება მოხდეს, არის ეგრეთ წოდებული ჰიპოთეტური ჰიგსის ნაწილაკის აღმოჩენა (პიტერ ჰიგსი გამოჩენილი შოტლანდიელი ფიზიკოსია.). ამ ნაწილაკების როლი ძალზე მნიშვნელოვანია. ის პასუხისმგებელია სხვა ელემენტარული ნაწილაკების მასის წარმოქმნაზე. თუ ასეთი ნაწილაკი აღმოჩენილია, ეს იქნება უდიდესი აღმოჩენა. ეს დაადასტურებდა ეგრეთ წოდებულ სტანდარტულ მოდელს, რომელიც ახლა ფართოდ გამოიყენება მიკროკოსმოსში ყველა პროცესის აღსაწერად. სანამ ეს ნაწილაკი არ იქნება აღმოჩენილი, ეს მოდელი არ შეიძლება ჩაითვალოს სრულად დასაბუთებულად და დადასტურებულად. ეს, რა თქმა უნდა, პირველია, რასაც მეცნიერები ელიან ამ კოლაიდერისგან (LHC).
თუმცა, ზოგადად რომ ვთქვათ, არავინ მიიჩნევს ამ სტანდარტულ მოდელს საბოლოო ჭეშმარიტებად. და, სავარაუდოდ, თეორეტიკოსების უმეტესობის აზრით, ეს არის მიახლოება ან, ზოგჯერ ისინი ამბობენ, "დაბალენერგიული მიახლოება" უფრო ზოგადი თეორიისთვის, რომელიც აღწერს სამყაროს ბირთვების ზომაზე მილიონჯერ მცირე მანძილზე. თითქოს ნიუტონის თეორია არის "დაბალი ენერგიის მიახლოება" აინშტაინის თეორიასთან - ფარდობითობის თეორიასთან. მეორე მნიშვნელოვანი ამოცანა, რომელიც დაკავშირებულია კოლაიდერთან არის მცდელობა გასცდეს ამ სტანდარტული მოდელის საზღვრებს, ანუ გადავიდეს ახალ სივრცე-დროის ინტერვალებზე.

ფიზიკოსებს შეეძლებათ გაიგონ, თუ რა მიმართულებით უნდა მოძრაობდნენ, რათა ააგონ ფიზიკის უფრო ლამაზი და ზოგადი თეორია, რომელიც იქნება ასეთი მცირე სივრცე-დროის ინტერვალების ექვივალენტი. იქ შესწავლილი პროცესები არსებითად ასახავს სამყაროს ფორმირების პროცესს, როგორც ამბობენ, „დიდი აფეთქების დროს“. რა თქმა უნდა, ეს მათთვისაა, ვისაც სჯერა ამ თეორიის, რომ სამყარო ასე შეიქმნა: აფეთქება, შემდეგ პროცესები სუპერ მაღალი ენერგიებით. დროში მოგზაურობა შეიძლება დაკავშირებული იყოს ამ დიდ აფეთქებასთან.
როგორც არ უნდა იყოს, LHC არის საკმაოდ სერიოზული წინსვლა მიკროსამყაროს სიღრმეში. ამიტომ, სრულიად მოულოდნელი რამ შეიძლება გაიხსნას. ერთს ვიტყვი, რომ LHC-ში სივრცისა და დროის სრულიად ახალი თვისებების აღმოჩენაა შესაძლებელი. რა მიმართულებით იქნება ისინი გახსნილი - ახლა ძნელი სათქმელია. მთავარია უფრო და უფრო გაარღვიოთ.

მითითება

ბირთვული კვლევების ევროპული ორგანიზაცია (CERN) არის მსოფლიოში უდიდესი კვლევითი ცენტრი ნაწილაკების ფიზიკის სფეროში. დღეისათვის მონაწილე ქვეყნების რიცხვი გაიზარდა 20-მდე. დაახლოებით 7000 მეცნიერი, რომლებიც წარმოადგენენ 500 კვლევით ცენტრსა და უნივერსიტეტს, იყენებს CERN-ის ექსპერიმენტულ აღჭურვილობას. სხვათა შორის, რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის ციმბირის ფილიალის ბირთვული ფიზიკის რუსული ინსტიტუტი უშუალოდ იყო ჩართული დიდ ადრონულ კოლაიდერზე მუშაობაში. ჩვენი სპეციალისტები ახლა დაკავებულნი არიან ამ ამაჩქარებლისთვის რუსეთში შექმნილი და წარმოებული აღჭურვილობის დაყენებითა და ტესტირებით. დიდი ჰადრონული კოლაიდერის გაშვება სავარაუდოდ 2008 წლის მაისში მოხდება. როგორც პროექტის ხელმძღვანელმა ლინ ევანსმა განაცხადა, ამაჩქარებელს მხოლოდ ერთი დეტალი აკლია – დიდი წითელი ღილაკი.

ბევრს, ასე თუ ისე, უკვე გაუგია ტერმინი „დიდი ადრონული კოლაიდერი“. ამ სიტყვების უბრალო მკვიდრისთვის ნაცნობია მხოლოდ სიტყვა „დიდი“. მაგრამ რა არის სინამდვილეში? და შესაძლებელია თუ არა უბრალო მოკვდავს დაეუფლოს ამ ფიზიკურ ტერმინს.

დიდი ადრონული კოლაიდერი (LHC) არის ფიზიკოსებისთვის ელემენტარული ნაწილაკების ექსპერიმენტების საშუალება. ფორმულირების თანახმად, LHC არის დამუხტული ნაწილაკების ამაჩქარებელი შეჯახების სხივებში, შექმნილია მძიმე იონებისა და პროტონების დასაჩქარებლად და შეჯახების პროდუქტების შესასწავლად. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მეცნიერები უბიძგებენ ატომებს და შემდეგ ხედავენ რა ხდება.

ამჟამად ის მსოფლიოში ყველაზე დიდი ექსპერიმენტული ობიექტია. ამ ინსტალაციის ზომა შეიძლება შევადაროთ ქალაქს, რომლის დიამეტრი თითქმის 27 კილომეტრია, რომელიც მდებარეობს ასი მეტრის სიღრმეზე. ეს ობიექტი ჟენევასთან ახლოს მდებარეობს და მისი აშენება 10 მილიარდი დოლარი დაჯდა.

LHC ინსტალაციის ერთ-ერთი მთავარი ამოცანა (მეცნიერთა აზრით) არის ჰიგსის ბოზონის ძებნა. ისევ, მარტივი სიტყვებით, ეს არის მცდელობა იპოვონ ნაწილაკი, რომელიც პასუხისმგებელია მასის არსებობაზე.

ამის პარალელურად, კოლაიდერზე ტარდება ექსპერიმენტები:

- ნაწილაკები "სტანდარტული მოდელის" მიღმა,

- მაგნიტური მონოპოლები (ნაწილაკები მაგნიტური ველით),

- ასევე, არსებობს კვანტური გრავიტაციის შესწავლა და მიკროსკოპული ხვრელების შესწავლა.

Ესენი "მიკროსკოპული შავი ხვრელები"და ბევრს ნუ მისცემთ მოსვენებას. უფრო მეტიც, წუხს არა მხოლოდ ისინი, ვისთვისაც ფიზიკის გაცნობა სკოლაში დასრულდა, არამედ ისინიც, ვინც მის სწავლას პროფესიულ დონეზე აგრძელებენ.

რა არის შავი ხვრელი, ყველამ იცის სკოლიდან და სამეცნიერო ფანტასტიკის ისტორიებიდან და ფილმებიდან. ბევრს (მათ შორის მეცნიერებს) აწუხებს, რომ ასეთი ექსპერიმენტები, რომელთაგან ზოგიერთი გამიზნულია "დიდი აფეთქების" ხელახლა შექმნის მცდელობისთვის (რის შემდეგაც, თეორიის თანახმად, სამყარო გაჩნდა) გამოიწვევს მთელი პლანეტის გარდაუვალ ნგრევას.

მეცნიერები ირწმუნებიან, რომ ამ ექსპერიმენტებისა და ექსპერიმენტებისგან არანაირი საფრთხე არ არსებობს. მაგრამ არის კიდევ ერთი ფაქტი, რომელსაც მეცნიერების კორიფეები არასოდეს ითვალისწინებენ. იარაღზეა საუბარი.

ყველა ნორმალური მეცნიერი, რომელიც აკეთებს აღმოჩენას ან რაღაცას, იგონებს, აკეთებს ამას ორი მიზნით. პირველი მიზანია დავეხმაროთ მსოფლიოს უკეთ იცხოვროს და მეორე, ნაკლებად ჰუმანური, მაგრამ ადამიანური, გახდე ცნობილი.

მაგრამ, რატომღაც, ყველა გამოგონება (გაზვიადების გარეშე), იკავებს ადგილს იმავე კაცობრიობისა და ცნობილი მეცნიერების მკვლელობის იარაღების შექმნაში. ჩვენთვის ფილისტიმად ქცეული ისეთი აღმოჩენებიც კი (რადიო, მექანიკური ძრავები, სატელიტური ტელევიზია და ა.შ.), რომ აღარაფერი ვთქვათ ატომურ ენერგიაზე, მტკიცედ დაიკავეს ადგილი თავდაცვის ინდუსტრიაში.

2016 წელს იგეგმება მოსკოვის რეგიონში ევროპული LHC-ის მსგავსი ინსტალაციის გაშვება. მაგრამ მხოლოდ რუსულმა ინსტალაციამ, "დიდი ძმისგან" განსხვავებით, რეალურად უნდა აღადგინოს "დიდი აფეთქება" მცირე მასშტაბით.

და ვინ მოგცემთ გარანტიას, რომ მეზობელი მოსკოვი (და მასთან ერთად დედამიწა) არ გახდება ახალი "შავი ხვრელის" წინამორბედი უზარმაზარ სამყაროში?

ამ იდუმალი მოწყობილობის შესახებ ბევრი ჭორი დადის, ბევრი ამტკიცებს, რომ ის დედამიწას გაანადგურებს, ხელოვნურ შავ ხვრელს შექმნის და კაცობრიობის არსებობას ბოლო მოეღება. სინამდვილეში, ამ მოწყობილობას შეუძლია კაცობრიობის სულ ახალ დონეზე აყვანა, მეცნიერთა მიერ ჩატარებული კვლევის წყალობით. ამ თემაში შევეცადე შემეგროვებინა ყველა საჭირო ინფორმაცია, რათა შეგექმნათ შთაბეჭდილება, თუ რა არის დიდი ადრონული კოლაიდერი (LHC).

ასე რომ, ეს თემა შეიცავს ყველაფერს, რაც უნდა იცოდეთ ადრონული კოლაიდერის შესახებ. 2010 წლის 30 მარტს CERN-ში (ბირთვული კვლევების ევროპული ორგანიზაცია) ისტორიული მოვლენა მოხდა - რამდენიმე წარუმატებელი მცდელობისა და მრავალი განახლების შემდეგ დასრულდა ატომების განადგურების მსოფლიოში უდიდესი მანქანის შექმნა. პროტონების შედარებით დაბალი სიჩქარით შეჯახების დაწყების წინასწარი ტესტები ჩატარდა 2009 წელს და მნიშვნელოვანი პრობლემები არ ყოფილა. 2010 წლის გაზაფხულზე განხორციელებული არაჩვეულებრივი ექსპერიმენტის ეტაპი შეიქმნა. LHC-ის მთავარი ექსპერიმენტული მოდელი დაფუძნებულია ორი პროტონის სხივის შეჯახებაზე, რომლებიც ეჯახებიან მაქსიმალური სიჩქარით. ეს ძლიერი შეჯახება ანადგურებს პროტონებს, ქმნის არაჩვეულებრივ ენერგიებს და ახალ ელემენტარულ ნაწილაკებს. ეს ახალი ატომური ნაწილაკები უკიდურესად არასტაბილურია და შეიძლება არსებობდეს მხოლოდ წამის ნაწილზე. ანალიტიკურ აპარატს, რომელიც LHC-ის ნაწილია, შეუძლია ამ მოვლენების ჩაწერა და დეტალური ანალიზი. ამრიგად, მეცნიერები ცდილობენ შავი ხვრელების გაჩენის სიმულაციას.

2010 წლის 30 მარტს დიდი ადრონული კოლაიდერის 27 კმ-იან გვირაბში პროტონების ორი სხივი გაისროლეს საპირისპირო მიმართულებით. ისინი აჩქარდნენ სინათლის სიჩქარემდე, რა დროსაც მოხდა შეჯახება. დაფიქსირდა რეკორდული ენერგია 7 ტევ (7 ტერაელექტრონვოლტი). ამ ენერგიის სიდიდე რეკორდულია და აქვს ძალიან მნიშვნელოვანი მნიშვნელობები. ახლა მოდით გავეცნოთ LHC-ის ყველაზე მნიშვნელოვან კომპონენტებს - სენსორებს და დეტექტორებს, რომლებიც აღრიცხავენ რა ხდება ფრაქციებში იმ წამის ფრაქციაში, რომლის დროსაც პროტონის სხივები ეჯახება. არსებობს სამი სენსორი, რომლებიც ცენტრალურ როლს ასრულებენ 2010 წლის 30 მარტის ზემოქმედების დროს - ეს არის კოლაიდერის ზოგიერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაწილი, რომელიც მნიშვნელოვან როლს ასრულებს CERN-ის რთული ექსპერიმენტების დროს. დიაგრამა გვიჩვენებს ოთხი ძირითადი ექსპერიმენტის (ALICE, ATLAS, CMS და LHCb) ადგილმდებარეობას, რომლებიც LHC-ის ძირითადი პროექტებია. მიწისქვეშეთში 50-დან 150 მეტრამდე სიღრმეზე სპეციალურად გიგანტური სენსორ-დეტექტორებისთვის უზარმაზარი გამოქვაბულები გათხარეს.

დავიწყოთ პროექტით სახელად ALICE (დიდი ექსპერიმენტული იონის კოლაიდერის აკრონიმი). ეს არის LHC-ში აშენებული ექვსი ექსპერიმენტული ობიექტიდან ერთ-ერთი. ALICE შექმნილია იონთა მძიმე შეჯახების შესასწავლად. მიღებული ბირთვული ნივთიერების ტემპერატურა და ენერგიის სიმკვრივე საკმარისია გლუონური პლაზმის დასაბადებლად. ფოტოზე ნაჩვენებია ALICE დეტექტორი და მისი ყველა 18 მოდული.


ALICE-ის შიდა თვალთვალის სისტემა (ITS) შედგება სილიკონის სენსორების ექვსი ცილინდრული ფენისგან, რომლებიც გარს აკრავს დარტყმის წერტილს და ზომავს წარმოქმნილი ნაწილაკების თვისებებსა და ზუსტ პოზიციებს. ამ გზით მძიმე კვარკის შემცველი ნაწილაკები ადვილად გამოვლენილია.

LHC-ის ერთ-ერთი მთავარი ექსპერიმენტი ასევე არის ATLAS. ექსპერიმენტი ტარდება სპეციალურ დეტექტორზე, რომელიც შექმნილია პროტონებს შორის შეჯახების შესასწავლად. ATLAS არის 44 მეტრი სიგრძით, 25 მეტრი დიამეტრით და იწონის დაახლოებით 7000 ტონას. პროტონის სხივები ეჯახება გვირაბის ცენტრში, რაც კი ოდესმე აშენებულა მისი ტიპის ყველაზე დიდი და რთული სენსორი. სენსორი იჭერს ყველაფერს, რაც ხდება პროტონების შეჯახების დროს და შემდეგ. პროექტის მიზანია აღმოაჩინოს ნაწილაკები, რომლებიც ადრე არ ყოფილა რეგისტრირებული და აღმოჩენილი ჩვენს სამყაროში.

აღმოჩენა და დადასტურება ჰიგსის ბოზონიარის დიდი ადრონული კოლაიდერის მთავარი პრიორიტეტი, რადგან ეს აღმოჩენა დაადასტურებს ელემენტარული ატომური ნაწილაკების და სტანდარტული მატერიის წარმოშობის სტანდარტულ მოდელს. კოლაიდერის სრული სიმძლავრით გაშვებისას, სტანდარტული მოდელის მთლიანობა განადგურდება. ელემენტარული ნაწილაკები, რომელთა თვისებები ჩვენ მხოლოდ ნაწილობრივ გვესმის, ვერ შეძლებენ თავიანთი სტრუქტურული მთლიანობის შენარჩუნებას. სტანდარტულ მოდელს აქვს ენერგიის ზედა ზღვარი 1 ტევ, რომლის დროსაც ნაწილაკი იშლება მისი ზრდისას. 7 ტევ ენერგიით შეიძლება შეიქმნას ნაწილაკები, რომელთა მასა ათჯერ აღემატება ამჟამად ცნობილია. მართალია, ისინი ძალიან მერყევი იქნებიან, მაგრამ ATLAS შექმნილია იმისთვის, რომ აღმოაჩინოს ისინი წამის იმ ნაწილებში, სანამ ისინი "გაქრება".

ეს ფოტო ითვლება საუკეთესოდ დიდი ადრონული კოლაიდერის ყველა ფოტოში:

კომპაქტური მიონის სოლენოიდი ( კომპაქტური მუონის სოლენოიდი) არის LHC-ში ნაწილაკების ორი უზარმაზარი უნივერსალური დეტექტორიდან ერთ-ერთი. დაახლოებით 3600 მეცნიერი 38 ქვეყნის 183 ლაბორატორიიდან და უნივერსიტეტიდან მხარს უჭერს CMS-ის მუშაობას, რომელმაც შექმნა და ამუშავებს ამ დეტექტორს. სოლენოიდი მდებარეობს მიწისქვეშეთში, ცესიში, საფრანგეთში, შვეიცარიის საზღვართან. დიაგრამაზე ნაჩვენებია CMS მოწყობილობა, რომელსაც უფრო დეტალურად განვიხილავთ.

ყველაზე შიდა ფენა არის სილიკონზე დაფუძნებული ტრეკერი. ტრეკერი არის მსოფლიოში უდიდესი სილიკონის სენსორი. მას აქვს 205 მ2 სილიკონის სენსორები (დაახლოებით ჩოგბურთის კორტის ფართობი), რომელიც მოიცავს 76 მილიონ არხს. ტრეკერი საშუალებას გაძლევთ გაზომოთ დამუხტული ნაწილაკების კვალი ელექტრომაგნიტურ ველში

მეორე დონეზე არის ელექტრომაგნიტური კალორიმეტრი. ჰადრონის კალორიმეტრი, შემდეგ დონეზე, ზომავს ცალკეული ჰადრონების ენერგიას, რომლებიც წარმოიქმნება თითოეულ შემთხვევაში.

დიდი ადრონული კოლაიდერის CMS-ის შემდეგი ფენა უზარმაზარი მაგნიტია. დიდი სოლენოიდის მაგნიტის სიგრძე 13 მეტრია და დიამეტრი 6 მეტრია. იგი შედგება ნიობიუმის და ტიტანისგან დამზადებული გაცივებული ხვეულებისგან. ეს უზარმაზარი სოლენოიდური მაგნიტი მუშაობს მთელი ძალით, რათა მაქსიმალურად გაზარდოს ნაწილაკების სიცოცხლე.

მე-5 ფენა - მიონის დეტექტორები და დაბრუნების უღელი. CMS შექმნილია იმისთვის, რომ გამოიკვლიოს სხვადასხვა სახის ფიზიკა, რომელიც შეიძლება აღმოჩნდეს LHC-ის ენერგიულ შეჯახებაში. ზოგიერთი კვლევა მიზნად ისახავს სტანდარტული მოდელის პარამეტრების გაზომვების დადასტურებას ან გაუმჯობესებას, ზოგი კი ახალი ფიზიკის ძიებაშია.

ძალიან ცოტა ინფორმაციაა ხელმისაწვდომი 2010 წლის 30 მარტის ექსპერიმენტის შესახებ, მაგრამ ერთი ფაქტი დანამდვილებით ცნობილია. CERN-მა იტყობინება, რომ კოლაიდერის მესამე გაშვების მცდელობისას დაფიქსირდა ენერგიის უპრეცედენტო აფეთქება, როდესაც პროტონების სხივები 27 კილომეტრიან გვირაბს გარბოდნენ და შემდეგ სინათლის სიჩქარით შეეჯახნენ. ჩაწერილი ენერგიის რეკორდული დონე დაფიქსირდა მაქსიმუმზე, რაც მას შეუძლია მის ამჟამინდელ კონფიგურაციაში - დაახლოებით 7 ტევ. სწორედ ენერგიის ეს რაოდენობა იყო დამახასიათებელი დიდი აფეთქების დასაწყისის პირველი წამებისთვის, რამაც დასაბამი მისცა ჩვენი სამყაროს არსებობას. თავდაპირველად ენერგიის ამ დონეს არ ელოდნენ, მაგრამ შედეგმა ყოველგვარ მოლოდინს გადააჭარბა.

დიაგრამა გვიჩვენებს, თუ როგორ აფიქსირებს ALICE ენერგიის რეკორდულ მატებას 7 TeV:

ეს ექსპერიმენტი 2010 წლის განმავლობაში ასჯერ განმეორდება. იმის გასაგებად, თუ რამდენად რთულია ეს პროცესი, შეგვიძლია ანალოგია მივცეთ კოლაიდერში ნაწილაკების აჩქარებას. სირთულის თვალსაზრისით, ეს ექვივალენტურია, მაგალითად, ნიუფაუნდლენდის კუნძულიდან ნემსების სროლის ისეთი სრულყოფილი სიზუსტით, რომ ეს ნემსები ერთმანეთს ეჯახება სადღაც ატლანტის ოკეანეში და მთელ დედამიწას ატრიალებს. მთავარი მიზანი არის ელემენტარული ნაწილაკის - ჰიგსის ბოზონის აღმოჩენა, რომელიც უდევს საფუძვლად სამყაროს მშენებლობის სტანდარტულ მოდელს.

ყველა ამ ექსპერიმენტის წარმატებული შედეგით, 400 გევ სიმძლავრის უმძიმესი ნაწილაკების სამყარო (ე.წ. ბნელი მატერია) საბოლოოდ შეიძლება აღმოჩნდეს და გამოიკვლიოს.

გამოქვეყნების თარიღი: 17.09.2012წ

რა არის დიდი ადრონული კოლაიდერი? რატომ არის საჭირო? შეუძლია თუ არა მას მსოფლიოს დასასრულის მიზეზი? მოდი დავშალოთ ეს ყველაფერი.

რა არის BAK?

ეს არის უზარმაზარი რგოლისებრი გვირაბი, ნაწილაკების დისპერსიის მილის მსგავსი. იგი მდებარეობს საფრანგეთისა და შვეიცარიის ტერიტორიის ქვეშ დაახლოებით 100 მეტრის სიღრმეზე. მის მშენებლობაში მეცნიერები მთელი მსოფლიოდან მონაწილეობდნენ.

LHC აშენდა ჰიგსის ბოზონის საპოვნელად, მექანიზმი, რომელიც აძლევს ნაწილაკებს მასას. მეორადი მიზანია აგრეთვე კვარკების შესწავლა - ფუნდამენტური ნაწილაკები, რომლებიც ქმნიან ჰადრონებს (აქედან მოდის სახელწოდება „ადრონის“ კოლაიდერი).

ბევრ ადამიანს გულუბრყვილოდ სჯერა, რომ LHC არის ერთადერთი ნაწილაკების ამაჩქარებელი მსოფლიოში. თუმცა, 1950-იანი წლებიდან ათზე მეტი კოლაიდერი აშენდა მთელ მსოფლიოში. LHC ითვლება ყველაზე დიდად - მისი სიგრძე 25,5 კმ-ია. გარდა ამისა, მის სტრუქტურაში შედის სხვა, უფრო მცირე დიამეტრის, ამაჩქარებელი.

LHC და მედია

მშენებლობის დაწყებიდან მრავალი სტატია გამოჩნდა ამაჩქარებლის მაღალი ღირებულებისა და საფრთხის შესახებ. ადამიანების უმეტესობას მიაჩნია, რომ ფული დაიხარჯა და არ ესმის, რატომ იყო საჭირო ამდენი ფულისა და ძალისხმევის დახარჯვა რაიმე სახის ნაწილაკების მოსაძებნად.

პირველი, LHC არ არის ყველაზე ძვირადღირებული სამეცნიერო პროექტი ისტორიაში. საფრანგეთის სამხრეთით არის კადარაშის სამეცნიერო ცენტრი ძვირადღირებული თერმობირთვული რეაქტორით. Cadarache აშენდა 6 ​​ქვეყნის (მათ შორის რუსეთის) მხარდაჭერით; ამ დროისთვის მასში უკვე 20 მილიარდი დოლარის ინვესტიციაა ჩადებული. მეორეც, ჰიგსის ბოზონის აღმოჩენა მსოფლიოს ბევრ რევოლუციურ ტექნოლოგიას მოუტანს. გარდა ამისა, როდესაც პირველი მობილური ტელეფონი გამოიგონეს, ხალხიც უარყოფითად შეხვდა მის გამოგონებას...

როგორ მუშაობს BAC?

LHC ეჯახება ნაწილაკების სხივებს დიდი სიჩქარით და აკონტროლებს მათ შემდგომ ქცევას და ურთიერთქმედებას. როგორც წესი, ნაწილაკების ერთი სხივი ჯერ დამხმარე რგოლზე აჩქარდება, შემდეგ კი მთავარ რგოლში იგზავნება.

ბევრი უძლიერესი მაგნიტი ინახავს ნაწილაკებს კოლაიდერის შიგნით. და მაღალი სიზუსტის ინსტრუმენტები აღრიცხავენ ნაწილაკების მოძრაობას, რადგან შეჯახება წამის ნაწილში ხდება.

კოლაიდერის მუშაობის ორგანიზებას ახორციელებს CERN (ბირთვული კვლევების ორგანიზაცია).

შედეგად, უზარმაზარი ძალისხმევისა და ფინანსური ინვესტიციების შემდეგ, 2012 წლის 4 ივლისს CERN-მა ოფიციალურად გამოაცხადა, რომ ჰიგსის ბოზონი იქნა ნაპოვნი. რა თქმა უნდა, პრაქტიკაში აღმოჩენილი ბოზონის ზოგიერთი თვისება განსხვავდება თეორიული ასპექტებისგან, მაგრამ მეცნიერებს ეჭვი არ ეპარებათ ჰიგსის ბოზონის „რეალობაში“.

რატომ გჭირდებათ BAC?

რამდენად სასარგებლოა LHC ჩვეულებრივი ადამიანებისთვის? მეცნიერულმა აღმოჩენებმა, რომლებიც დაკავშირებულია ჰიგსის ბოზონის აღმოჩენასთან და კვარკების შესწავლასთან, შესაძლოა მომავალში გამოიწვიოს ახალი სამეცნიერო და ტექნოლოგიური რევოლუცია.

ჯერ ერთი, ვინაიდან მასა არის ენერგია მოსვენებულ მდგომარეობაში (უხეშად რომ ვთქვათ), მომავალში შესაძლებელია მატერიის ენერგიად გადაქცევა. მაშინ ენერგიასთან დაკავშირებული პრობლემები არ იქნება, რაც იმას ნიშნავს, რომ შესაძლებელი იქნება შორეულ პლანეტებზე მოგზაურობა. და ეს არის ნაბიჯი ვარსკვლავთშორისი მოგზაურობისკენ...

მეორეც, კვანტური გრავიტაციის შესწავლა საშუალებას მისცემს მომავალში გააკონტროლოს გრავიტაცია. თუმცა, ეს მალე არ მოხდება, რადგან გრავიტონები ჯერ კიდევ არ არის კარგად გაგებული და, შესაბამისად, მოწყობილობა, რომელიც აკონტროლებს გრავიტაციას, შეიძლება არაპროგნოზირებადი იყოს.

მესამე, არის M-თეორიის (სიმების თეორიის წარმოებული) უფრო დეტალურად გაგების შესაძლებლობა. ეს თეორია ამბობს, რომ სამყარო შედგება 11 განზომილებისგან. M-თეორია აცხადებს, რომ არის „ყველაფრის თეორია“, რაც იმას ნიშნავს, რომ მისი შესწავლა საშუალებას მოგვცემს უკეთ გავიგოთ სამყაროს სტრუქტურა. ვინ იცის, იქნებ მომავალში ადამიანმა ისწავლოს მოძრაობა და გავლენა მოახდინოს სხვა განზომილებებზე.

LHC და სამყაროს დასასრული

ბევრი ადამიანი ამტკიცებს, რომ LHC-ის მუშაობას შეუძლია კაცობრიობის განადგურება. როგორც წესი, ამაზე საუბრობენ ფიზიკაში ცუდად მცოდნე ადამიანები. LHC-ის გაშვება ბევრჯერ გადაიდო, მაგრამ 2008 წლის 10 სექტემბერს ის მაინც ამოქმედდა. თუმცა, აღსანიშნავია, რომ LHC არასოდეს ყოფილა აჩქარებული სრული სიმძლავრით. მეცნიერები LHC-ის სრული სიმძლავრის გაშვებას 2014 წლის დეკემბერში გეგმავენ. მოდით გადავხედოთ სამყაროს აღსასრულის შესაძლო მიზეზებს და სხვა ჭორებს ...

1. შავი ხვრელის შექმნა

შავი ხვრელი არის ვარსკვლავი უზარმაზარი გრავიტაციით, რომელიც იზიდავს არა მხოლოდ მატერიას, არამედ სინათლეს და დროსაც კი. შავი ხვრელი არსაიდან ვერ გამოჩნდება, რის გამოც CERN-ის მეცნიერები თვლიან, რომ სტაბილური შავი ხვრელის გაჩენის შანსი უკიდურესად მცირეა. თუმცა, შესაძლებელია. ნაწილაკების შეჯახებისას შეიძლება შეიქმნას მიკროსკოპული შავი ხვრელი, რომლის ზომაც საკმარისია ჩვენი პლანეტის რამდენიმე წელიწადში (ან უფრო სწრაფად) განადგურებისთვის. მაგრამ კაცობრიობას არ უნდა ეშინოდეს, რადგან ჰოკინგის გამოსხივების წყალობით შავი ხვრელები სწრაფად კარგავენ მასას და ენერგიას. თუმცა მეცნიერებს შორის არიან პესიმისტები, რომლებიც თვლიან, რომ კოლაიდერის შიგნით არსებული ძლიერი მაგნიტური ველი შავი ხვრელის დაშლის საშუალებას არ მისცემს. შედეგად, შანსი იმისა, რომ შეიქმნას შავი ხვრელი, რომელიც პლანეტას გაანადგურებს, ძალიან მცირეა, მაგრამ ასეთი შესაძლებლობა არსებობს.

2. „ბნელი მატერიის“ ფორმირება

ის ასევე არის "უცნაური მატერია", უცნაურობა (უცნაური წვეთი), "უცნაური". ეს არის მატერია, რომელიც სხვა მატერიასთან შეჯახებისას აქცევს მას მსგავსს. იმათ. როდესაც უცნაურები და ჩვეულებრივი ატომები ერთმანეთს ეჯახებიან, წარმოიქმნება ორი უცნაურობა, რაც იწვევს ჯაჭვურ რეაქციას. თუ კოლაიდერში ასეთი მატერია გამოჩნდება, მაშინ კაცობრიობა რამდენიმე წუთში განადგურდება. თუმცა, ამის შანსი ისეთივე მცირეა, როგორც შავი ხვრელის ფორმირება.

3. ანტიმატერია

ვერსია, რომელიც დაკავშირებულია იმასთან, რომ კოლაიდერის მუშაობის დროს შეიძლება აღმოჩნდეს ისეთი რაოდენობის ანტიმატერია, რომელიც პლანეტას გაანადგურებს, ყველაზე ბოდვით გამოიყურება. და საქმე ის კი არ არის, რომ ანტიმატერიის წარმოქმნის შანსები ძალიან მცირეა, არამედ ის, რომ დედამიწაზე უკვე არის ანტიმატერიის ნიმუშები, რომლებიც ინახება სპეციალურ კონტეინერებში, სადაც არ არის გრავიტაცია. ნაკლებად სავარაუდოა, რომ დედამიწაზე ისეთი რაოდენობის ანტიმატერია გამოჩნდეს, რომელიც პლანეტის განადგურებას შეძლებს.

დასკვნები

რუსეთის ბევრმა მაცხოვრებელმა არც კი იცის როგორ სწორად დაწეროს ფრაზა "დიდი ადრონული კოლაიდერი", რომ არაფერი თქვას მისი დანიშნულების შესახებ. და ზოგიერთი ფსევდო-წინასწარმეტყველი ამტკიცებს, რომ სამყაროში არ არსებობს გონიერი ცივილიზაციები, რადგან ყოველი ცივილიზაცია, მიღწეული სამეცნიერო პროგრესის შემდეგ, ქმნის კოლაიდერს. შემდეგ იქმნება შავი ხვრელი, რომელიც ანადგურებს ცივილიზაციას. აქედან ისინი ხსნიან მასიური შავი ხვრელების დიდ რაოდენობას გალაქტიკების ცენტრში.

თუმცა არიან ადამიანებიც, რომლებსაც მიაჩნიათ, რომ რაც შეიძლება მალე უნდა გავუშვათ LHC, თორემ უცხოპლანეტელების ჩამოსვლის დროს დაგვიჭერენ, რადგან ველურებად გვთვლიან.

საბოლოო ჯამში, ერთადერთი შანსი, რომ გავიგოთ, რას მოგვიტანს LHC, მხოლოდ ლოდინია. ადრე თუ გვიან, ჩვენ მაინც ვხვდებით, რა გველოდება: განადგურება თუ პროგრესი.

უახლესი მეცნიერებისა და ტექნიკური რჩევები:

ეს რჩევა დაგეხმარა?თქვენ შეგიძლიათ დაეხმაროთ პროექტს ნებისმიერი თანხის შეწირვით მისი განვითარებისთვის. მაგალითად, 20 მანეთი. Ან მეტი:)