Ang pinaikling LHC (Large Hadron Collider, dinaglat bilang LHC) ay isang sisingilin na particle accelerator sa mga nagbabanggaan na beam, na idinisenyo upang pabilisin ang mga proton at mabibigat na ion (lead ions) at pag-aralan ang mga produkto ng kanilang mga banggaan. Ang collider ay itinayo sa CERN (European Council for Nuclear Research), na matatagpuan malapit sa Geneva, sa hangganan ng Switzerland at France. Ang LHC ay ang pinakamalaking pang-eksperimentong pasilidad sa mundo. Mahigit sa 10,000 mga siyentipiko at inhinyero mula sa higit sa 100 mga bansa ang lumahok at nakikilahok sa konstruksiyon at pananaliksik.

Pinangalanan itong malaki dahil sa laki nito: ang haba ng pangunahing singsing ng accelerator ay 26,659 m; hadronic - dahil sa ang katunayan na pinabilis nito ang mga hadron, iyon ay, mabibigat na mga particle na binubuo ng mga quark; collider (English collider - collider) - dahil sa ang katunayan na ang mga particle beam ay pinabilis sa magkasalungat na direksyon at nagbanggaan sa mga espesyal na punto ng banggaan.

Mga pagtutukoy

Ang accelerator ay dapat na bumangga sa mga proton na may kabuuang enerhiya na 14 TeV (iyon ay, 14 teraelectronvolts o 14 1012 electron volts) sa gitna ng mass system ng mga particle ng insidente, pati na rin ang lead nuclei na may enerhiya na 5 GeV (5 109). electron volts) para sa bawat pares ng nagbabanggaan na mga nucleon. Sa simula ng 2010, ang LHC ay medyo nalampasan ang nakaraang kampeon sa mga tuntunin ng enerhiya ng proton - ang proton-antiproton collider na Tevatron, na hanggang sa katapusan ng 2011 ay nagtrabaho sa National Accelerator Laboratory. Enrico Fermi (USA). Sa kabila ng katotohanan na ang pagsasaayos ng kagamitan ay umaabot nang maraming taon at hindi pa natatapos, ang LHC ay naging pinakamataas na energy particle accelerator sa mundo, na nalampasan ang iba pang mga collider sa enerhiya sa pamamagitan ng isang order ng magnitude, kabilang ang RHIC relativistic heavy ion collider na tumatakbo sa Brookhaven Laboratory (USA). ).

Ang ningning ng LHC sa mga unang linggo ng pagtakbo ay hindi hihigit sa 1029 particle/cm 2 s, gayunpaman, patuloy itong tumataas nang palagi. Ang layunin ay makamit ang isang nominal na ningning na 1.7·1034 na particle/cm 2 s, na kapareho ng pagkakasunud-sunod ng magnitude gaya ng mga ningning ng BaBar (SLAC, USA) at Belle (English) (KEK, Japan).

Ang accelerator ay matatagpuan sa parehong tunnel na dating inookupahan ng Large Electron-Positron Collider. Ang tunel na may circumference na 26.7 km ay inilatag sa ilalim ng lupa sa France at Switzerland. Ang lalim ng lagusan ay mula 50 hanggang 175 metro, at ang singsing ng lagusan ay humigit-kumulang 1.4% na may kaugnayan sa ibabaw ng lupa. Upang hawakan, itama at ituon ang mga proton beam, 1624 superconducting magnet ang ginagamit, ang kabuuang haba nito ay lumampas sa 22 km. Gumagana ang mga magnet sa temperatura na 1.9 K (-271 °C), na bahagyang mas mababa sa superfluid na temperatura ng helium.

Mga detektor ng LHC

Ang LHC ay may 4 na pangunahing at 3 pantulong na detektor:

• ALICE (Isang Large Ion Collider Experiment)
• ATLAS (Isang Toroidal LHC ApparatuS)
• CMS (Compact Muon Solenoid)
• LHCb (The Large Hadron Collider beauty experiment)
• TOTEM (TOTal Elastic and diffractive cross section Measurement)
• LHCf (The Large Hadron Collider forward)
• MoEDAL (Monopole and Exotics Detector At the LHC).

Ang ATLAS, CMS, ALICE, LHCb ay malalaking detektor na matatagpuan sa paligid ng mga punto ng banggaan ng sinag. Ang TOTEM at LHCf detector ay auxiliary, na matatagpuan sa layong ilang sampu-sampung metro mula sa beam intersection point na inookupahan ng CMS at ATLAS detector, ayon sa pagkakabanggit, at gagamitin kasama ng mga pangunahing.

Ang ATLAS at CMS detector ay mga general-purpose detector na idinisenyo upang hanapin ang Higgs boson at "non-standard physics", sa partikular na dark matter, ALICE - para pag-aralan ang quark-gluon plasma sa mabibigat na lead ion collisions, LHCb - para pag-aralan ang physics ng b-quarks, na magbibigay-daan upang mas maunawaan ang mga pagkakaiba sa pagitan ng matter at antimatter, ang TOTEM ay idinisenyo upang pag-aralan ang pagkalat ng mga particle sa maliliit na anggulo, tulad ng nangyayari sa mga malapit na span nang walang banggaan (ang tinatawag na non-colliding particle, forward particle), na nagbibigay-daan sa iyo upang mas tumpak na sukatin ang laki ng mga proton, pati na rin kontrolin ang ningning ng collider, at, sa wakas, LHCf - para sa pag-aaral ng mga cosmic ray, na na-modelo gamit ang parehong hindi nagbabanggaan na mga particle.

Ang gawain ng LHC ay nauugnay din sa ikapitong detector (eksperimento) na MoEDAL, na medyo hindi gaanong mahalaga sa mga tuntunin ng badyet at pagiging kumplikado, na idinisenyo upang maghanap ng mabagal na paglipat ng mabibigat na particle.

Sa panahon ng pagpapatakbo ng collider, ang mga banggaan ay isinasagawa nang sabay-sabay sa lahat ng apat na punto ng intersection ng mga beam, anuman ang uri ng pinabilis na mga particle (proton o nuclei). Kasabay nito, ang lahat ng mga detektor ay nangongolekta ng mga istatistika nang sabay-sabay.

Pagpapabilis ng mga particle sa isang collider

Ang bilis ng mga particle sa LHC sa nagbabanggaan na mga beam ay malapit sa bilis ng liwanag sa vacuum. Ang acceleration ng mga particle sa naturang mataas na enerhiya ay nakakamit sa ilang mga yugto. Sa unang yugto, ang mababang-enerhiya na Linac 2 at Linac 3 linear accelerators ay nag-iinject ng mga proton at lead ions para sa karagdagang acceleration. Pagkatapos ang mga particle ay pumasok sa PS booster at pagkatapos ay sa PS (proton synchrotron) mismo, na nakakakuha ng enerhiya na 28 GeV. Gamit ang enerhiyang ito, kumikilos na sila sa bilis na malapit sa liwanag. Pagkatapos nito, ang particle acceleration ay nagpapatuloy sa SPS (Proton Super Synchrotron), kung saan ang enerhiya ng particle ay umabot sa 450 GeV. Pagkatapos ang grupo ng mga proton ay ipinadala sa pangunahing 26.7 kilometrong singsing, na dinadala ang enerhiya ng mga proton sa maximum na 7 TeV, at sa mga punto ng banggaan, itinatala ng mga detektor ang mga kaganapang naganap. Dalawang nagbabanggaan na proton beam, kapag ganap na napuno, ay maaaring maglaman ng 2808 bunches bawat isa. Sa mga unang yugto ng pag-debug sa proseso ng acceleration, isang bungkos lamang ang umiikot sa isang bundle na ilang sentimetro ang haba at maliit na nakahalang ang laki. Pagkatapos ay nagsisimula silang dagdagan ang bilang ng mga clots. Ang mga kumpol ay matatagpuan sa mga nakapirming posisyon na may kaugnayan sa bawat isa, na gumagalaw nang sabay-sabay sa kahabaan ng singsing. Ang mga kumpol sa isang tiyak na pagkakasunod-sunod ay maaaring magbanggaan sa apat na punto ng singsing, kung saan matatagpuan ang mga particle detector.

Ang kinetic energy ng lahat ng hadron bunches sa LHC kapag ito ay ganap na napuno ay maihahambing sa kinetic energy ng isang jet aircraft, bagama't ang masa ng lahat ng particle ay hindi lalampas sa isang nanogram at hindi sila makikita kahit sa mata. Ang ganitong enerhiya ay nakakamit dahil sa bilis ng mga particle na malapit sa bilis ng liwanag.

Ang mga bungkos ay dumaan sa isang buong bilog ng accelerator nang mas mabilis kaysa sa 0.0001 segundo, kaya gumagawa ng higit sa 10 libong rebolusyon bawat segundo

Mga layunin at layunin ng LHC

Ang pangunahing gawain ng Large Hadron Collider ay alamin ang istraktura ng ating mundo sa mga distansyang mas mababa sa 10–19 m, "pagsusuri" nito ng mga particle na may lakas ng ilang TeV. Sa ngayon, maraming hindi direktang ebidensya ang naipon na sa sukat na ito, ang mga pisiko ay dapat magbukas ng isang tiyak na "bagong layer ng katotohanan", ang pag-aaral kung saan ay magbibigay ng mga sagot sa maraming mga katanungan ng pangunahing pisika. Kung ano ang eksaktong magiging layer ng katotohanan na ito ay hindi alam nang maaga. Ang mga teorista, siyempre, ay nagmungkahi na ng daan-daang iba't ibang mga phenomena na maaaring maobserbahan sa mga lakas ng banggaan ng ilang TeV, ngunit ito ay ang eksperimento na magpapakita kung ano ang aktwal na natanto sa kalikasan.

Maghanap ng Bagong Physics Ang Pamantayang Modelo ay hindi maituturing na pinakahuling teorya ng elementarya na mga particle. Dapat itong bahagi ng ilang mas malalim na teorya ng istruktura ng microworld, ang bahaging nakikita sa mga eksperimento ng collider sa mga energies na mas mababa sa humigit-kumulang 1 TeV. Ang ganitong mga teorya ay sama-samang tinutukoy bilang "Bagong Physics" o "Higit pa sa Standard Model". Ang pangunahing gawain ng Large Hadron Collider ay upang makakuha ng hindi bababa sa mga unang pahiwatig ng kung ano ang mas malalim na teorya na ito. Upang higit pang pagsamahin ang mga pangunahing pakikipag-ugnayan sa isang teorya, iba't ibang mga diskarte ang ginagamit: string theory, na binuo sa M-theory (brane theory), supergravity theory, loop quantum gravity, atbp. Ang ilan sa kanila ay may mga panloob na problema, at wala sa kanila ang may pang-eksperimentong kumpirmasyon. Ang problema ay upang maisagawa ang kaukulang mga eksperimento, kailangan ang mga enerhiya na hindi matamo sa mga modernong particle accelerators. Papaganahin ng LHC ang mga eksperimento na dating imposible at malamang na kumpirmahin o pabulaanan ang ilan sa mga teoryang ito. Kaya, mayroong isang buong hanay ng mga pisikal na teorya na may sukat na higit sa apat na nagmumungkahi ng pagkakaroon ng "supersymmetry" - halimbawa, string theory, na kung minsan ay tinatawag na superstring theory nang tumpak dahil kung walang supersymmetry ay nawawala ang pisikal na kahulugan nito. Ang pagkumpirma ng pagkakaroon ng supersymmetry ay magiging isang hindi direktang kumpirmasyon ng katotohanan ng mga teoryang ito. Pag-aaral ng mga nangungunang quark Ang pinakamataas na quark ay ang pinakamabigat na quark at, bukod dito, ito ang pinakamabigat na elementarya na particle na natuklasan sa ngayon. Ayon sa pinakahuling resulta mula sa Tevatron, ang masa nito ay 173.1 ± 1.3 GeV/c 2 . Dahil sa malaking masa nito, ang pinakamataas na quark ay sa ngayon ay naobserbahan lamang sa isang accelerator, ang Tevatron; ang iba pang mga accelerator ay kulang sa enerhiya upang gawin ito. Bilang karagdagan, ang mga nangungunang quark ay interesado sa mga physicist hindi lamang sa kanilang sariling karapatan, kundi pati na rin bilang isang "tool na gumagana" para sa pag-aaral ng Higgs boson. Isa sa pinakamahalagang channel para sa produksyon ng Higgs boson sa LHC ay ang associative production kasama ang nangungunang quark-antiquark pair. Upang mapagkakatiwalaang paghiwalayin ang mga naturang kaganapan mula sa background, kinakailangan munang pag-aralan ang mga katangian ng mga nangungunang quark mismo. Pag-aaral ng mekanismo ng electroweak symmetry Ang isa sa mga pangunahing layunin ng proyekto ay ang eksperimental na patunayan ang pagkakaroon ng Higgs boson, isang particle na hinulaan ng Scottish physicist na si Peter Higgs noong 1964 sa loob ng balangkas ng Standard Model. Ang Higgs boson ay isang quantum ng tinatawag na Higgs field, kapag dumaraan kung saan ang mga particle ay nakakaranas ng paglaban, na kinakatawan namin bilang mga pagwawasto sa masa. Ang boson mismo ay hindi matatag at may malaking masa (higit sa 120 GeV/c2). Sa katunayan, ang mga physicist ay hindi gaanong interesado sa Higgs boson mismo, ngunit sa mekanismo ng Higgs ng pagkasira ng simetrya ng electroweak na pakikipag-ugnayan. Pag-aaral ng quark-gluon plasma Inaasahan na humigit-kumulang isang buwan bawat taon ang gugugol sa accelerator sa mode ng nuclear collisions. Sa buwang ito, ang collider ay magpapabilis at magbabangga sa mga detector hindi sa mga proton, ngunit sa lead nuclei. Sa isang inelastic na banggaan ng dalawang nuclei sa ultrarelativistic na bilis, isang siksik at napakainit na bukol ng nuclear matter ay nabuo sa maikling panahon at pagkatapos ay nabubulok. Ang pag-unawa sa mga phenomena na nagaganap sa kasong ito (ang paglipat ng bagay sa estado ng quark-gluon plasma at ang paglamig nito) ay kinakailangan upang makabuo ng isang mas perpektong teorya ng malakas na pakikipag-ugnayan, na magiging kapaki-pakinabang kapwa para sa nuclear physics at para sa astrophysics. Ang paghahanap para sa supersymmetry Ang unang makabuluhang siyentipikong tagumpay ng mga eksperimento sa LHC ay maaaring ang patunay o pagpapabulaanan ng "supersymmetry" - ang teorya na ang anumang elementarya na particle ay may mas mabigat na kapareha, o "superparticle". Pag-aaral ng photon-hadron at photon-photon collisions Ang electromagnetic na interaksyon ng mga particle ay inilarawan bilang isang pagpapalitan ng (sa ilang mga kaso virtual) photon. Sa madaling salita, ang mga photon ay mga carrier ng electromagnetic field. Ang mga proton ay may elektrikal na sisingilin at napapalibutan ng isang electrostatic field, ayon sa pagkakabanggit, ang field na ito ay maaaring ituring bilang isang ulap ng mga virtual na photon. Anumang proton, lalo na ang relativistic na proton, ay may kasamang ulap ng mga virtual na particle bilang mahalagang bahagi. Kapag ang mga proton ay nagbanggaan sa isa't isa, ang mga virtual na particle na nakapalibot sa bawat isa sa mga proton ay nakikipag-ugnayan din. Sa matematika, ang proseso ng pakikipag-ugnayan ng butil ay inilalarawan ng mahabang serye ng mga pagwawasto, na ang bawat isa ay naglalarawan ng pakikipag-ugnayan sa pamamagitan ng mga virtual na particle ng isang tiyak na uri (tingnan ang: Feynman diagram). Kaya, kapag pinag-aaralan ang banggaan ng mga proton, ang pakikipag-ugnayan ng bagay sa mga photon na may mataas na enerhiya, na may malaking interes para sa teoretikal na pisika, ay hindi rin direktang pinag-aralan. Isinasaalang-alang din ang isang espesyal na klase ng mga reaksyon - ang direktang pakikipag-ugnayan ng dalawang photon, na maaaring bumangga pareho sa isang paparating na proton, na bumubuo ng mga tipikal na banggaan ng photon-hadron, at sa isa't isa. Sa mode ng nuclear collisions, dahil sa malaking electric charge ng nucleus, ang impluwensya ng mga electromagnetic na proseso ay mas mahalaga. Pagsubok sa mga kakaibang teorya Ang mga Theorist sa pagtatapos ng ika-20 siglo ay naglagay ng malaking bilang ng mga hindi pangkaraniwang ideya tungkol sa istruktura ng mundo, na kung saan ay sama-samang tinatawag na "mga kakaibang modelo". Kabilang dito ang mga teoryang may malakas na gravity sa isang sukat ng enerhiya sa pagkakasunud-sunod ng 1 TeV, mga modelong may malaking bilang ng mga spatial na dimensyon, mga modelong preon kung saan ang mga quark at lepton mismo ay binubuo ng mga particle, mga modelong may mga bagong uri ng pakikipag-ugnayan. Ang katotohanan ay ang naipon na pang-eksperimentong data ay hindi pa rin sapat upang lumikha ng isang teorya. At lahat ng mga teoryang ito mismo ay katugma sa magagamit na pang-eksperimentong data. Dahil ang mga teoryang ito ay maaaring gumawa ng mga partikular na hula para sa LHC, pinaplano ng mga eksperimento na subukan ang mga hula at maghanap ng mga bakas ng ilang mga teorya sa kanilang data. Inaasahan na ang mga resulta na nakuha sa accelerator ay magagawang limitahan ang imahinasyon ng mga theorists, pagsasara ng ilan sa mga iminungkahing constructions. Iba pa Inaasahan din na makakita ng mga pisikal na phenomena sa labas ng balangkas ng Standard Model. Ito ay pinlano na pag-aralan ang mga katangian ng W at Z boson, nukleyar na pakikipag-ugnayan sa mga superhigh na enerhiya, ang mga proseso ng produksyon at pagkabulok ng mabibigat na quark (b at t).

Sa taong ito, pinaplano ng mga siyentipiko na magparami sa nuclear laboratoryo ang mga malayong primordial na kondisyon, noong wala pang mga proton at neutron, ngunit mayroong tuluy-tuloy na quark-gluon plasma. Sa madaling salita, umaasa ang mga mananaliksik na makita ang mundo ng mga elementarya na particle sa anyo na ito ay isang fraction lamang ng microseconds pagkatapos ng Big Bang, iyon ay, pagkatapos ng pagbuo ng Uniberso. Ang programa ay tinatawag na How It All Began. Bilang karagdagan, sa loob ng higit sa 30 taon sa mundong pang-agham, ang mga teorya ay binuo na nagpapaliwanag ng pagkakaroon ng masa sa elementarya na mga particle. Ang isa sa kanila ay nagmumungkahi ng pagkakaroon ng Higgs boson. Ang elementarya na butil na ito ay tinatawag ding banal. Gaya ng sinabi ng isa sa mga tauhan ng CERN, "na may mga bakas ng Higgs boson, pupunta ako sa sarili kong lola at sasabihin: tingnan mo, pakiusap, dahil sa maliit na bagay na ito ay mayroon kang napakaraming dagdag na libra." Ngunit ang pagkakaroon ng boson ay hindi pa nakumpirma sa eksperimento: ang lahat ng pag-asa ay para sa LHC accelerator.

Ang Large Hadron Collider ay isang particle accelerator na magbibigay-daan sa mga physicist na mas malalim sa matter kaysa dati. Ang kakanyahan ng trabaho sa collider ay pag-aralan ang banggaan ng dalawang proton beam na may kabuuang enerhiya na 14 TeV bawat proton. Ang enerhiya na ito ay milyun-milyong beses na mas malaki kaysa sa enerhiya na inilabas sa isang pagkilos ng thermonuclear fusion. Bilang karagdagan, isasagawa ang mga eksperimento gamit ang lead nuclei na nagbabanggaan sa lakas na 1150 TeV.

Ang LHC accelerator ay magbibigay ng bagong hakbang sa isang serye ng mga pagtuklas ng butil na nagsimula noong isang siglo. Pagkatapos ay natuklasan ng mga siyentipiko ang lahat ng uri ng mahiwagang sinag: x-ray, cathode radiation. Saan sila nagmula, ang kanilang mga pinagmulan ay may parehong kalikasan, at kung gayon, ano ito?
Sa ngayon, mayroon tayong mga sagot sa mga tanong na nagbibigay-daan sa mas mahusay na pag-unawa sa pinagmulan ng uniberso. Gayunpaman, sa pinakadulo simula ng ika-21 siglo, nahaharap tayo sa mga bagong tanong, ang mga sagot na inaasahan ng mga siyentipiko na makuha sa tulong ng LHC accelerator. At sino ang nakakaalam kung anong mga bagong lugar ng kaalaman ng tao ang kaakibat ng paparating na pananaliksik. Samantala, hindi sapat ang ating kaalaman sa uniberso.

Ang kaukulang Miyembro ng Russian Academy of Sciences mula sa Institute for High Energy Physics Sergei Denisov ay nagkomento:
- Maraming Russian physicist ang nakikilahok sa collider na ito, at sila ay umaasa sa mga pagtuklas na maaaring mangyari doon. Ang pangunahing kaganapan na maaaring mangyari ay ang pagtuklas ng tinatawag na hypothetical Higgs particle (Peter Higgs ay isang kilalang Scottish physicist.). Ang papel ng butil na ito ay napakahalaga. Ito ay responsable para sa pagbuo ng isang masa ng iba pang elementarya na mga particle. Kung ang gayong butil ay natuklasan, ito ang magiging pinakamalaking pagtuklas. Kukumpirmahin nito ang tinatawag na Standard Model, na ngayon ay malawakang ginagamit upang ilarawan ang lahat ng mga proseso sa microcosm. Hanggang sa natuklasan ang particle na ito, ang modelong ito ay hindi maituturing na ganap na napatunayan at nakumpirma. Ito, siyempre, ang pinakaunang bagay na inaasahan ng mga siyentipiko mula sa collider na ito (LHC).
Bagama't, sa pangkalahatan, walang sinuman ang nagtuturing na ang Pamantayang Modelo na ito ang tunay na katotohanan. At, malamang, ayon sa karamihan sa mga theorists, ito ay isang approximation o, kung minsan ay sinasabi nila, isang "low-energy approximation" sa isang mas Pangkalahatang teorya na naglalarawan sa mundo sa mga distansya na isang milyong beses na mas maliit kaysa sa laki ng nuclei. Parang ang teorya ni Newton ay isang "low energy approximation" sa teorya ni Einstein - ang theory of relativity. Ang pangalawang mahalagang gawain na nauugnay sa collider ay subukang lumampas sa mismong Standard Model na ito, iyon ay, upang gawin ang paglipat sa mga bagong pagitan ng space-time.

Mauunawaan ng mga physicist kung aling direksyon ang kailangan nilang ilipat upang makabuo ng mas maganda at mas Pangkalahatang teorya ng physics, na magiging katumbas ng ganoong maliliit na pagitan ng space-time. Ang mga proseso na pinag-aaralan doon ay nagpaparami sa esensya ng proseso ng pagbuo ng Uniberso, gaya ng sinasabi nila, "sa panahon ng Big Bang." Siyempre, ito ay para sa mga naniniwala sa teoryang ito na ang uniberso ay nilikha sa ganitong paraan: isang pagsabog, pagkatapos ay nagpoproseso sa sobrang mataas na enerhiya. Ang pinag-uusapang paglalakbay sa oras ay maaaring nauugnay sa Big Bang na ito.
Magkagayunman, ang LHC ay isang medyo seryosong pagsulong sa kailaliman ng microworld. Samakatuwid, ang ganap na hindi inaasahang mga bagay ay maaaring magbukas. Isang bagay ang sasabihin ko, na ang ganap na bagong mga katangian ng espasyo at oras ay maaaring matuklasan sa LHC. Sa anong direksyon sila magbubukas - ngayon ay mahirap sabihin. Ang pangunahing bagay ay upang masira sa higit pa at higit pa.

Sanggunian

Ang European Organization for Nuclear Research (CERN) ay ang pinakamalaking sentro ng pananaliksik sa mundo sa larangan ng particle physics. Sa ngayon, ang bilang ng mga kalahok na bansa ay lumago sa 20. Humigit-kumulang 7,000 mga siyentipiko na kumakatawan sa 500 mga sentro ng pananaliksik at mga unibersidad ay gumagamit ng mga pang-eksperimentong kagamitan ng CERN. Sa pamamagitan ng paraan, ang Russian Institute of Nuclear Physics ng Siberian Branch ng Russian Academy of Sciences ay direktang kasangkot sa gawain sa Large Hadron Collider. Ang aming mga espesyalista ay abala na ngayon sa pag-install at pagsubok ng mga kagamitan na idinisenyo at ginawa sa Russia para sa accelerator na ito. Ang Large Hadron Collider ay inaasahang ilulunsad sa Mayo 2008. Tulad ng sinabi ni Lyn Evans, pinuno ng proyekto, ang accelerator ay kulang lamang ng isang detalye - isang malaking pulang pindutan.

Marami, sa isang paraan o iba pa, ay nakarinig na ng terminong "Large Hadron Collider". Para sa isang simpleng naninirahan sa mga salitang ito, ang salitang "malaki" lamang ang pamilyar. Pero ano ba talaga? At posible bang makabisado ng isang mortal ang pisikal na terminong ito.

Ang Large Hadron Collider (LHC) ay isang pasilidad para sa mga physicist na mag-eksperimento sa mga elementarya na particle. Ayon sa mga salita, ang LHC ay isang accelerator ng mga sisingilin na particle sa nagbabanggaan na mga beam, na idinisenyo upang mapabilis ang mabibigat na mga ion at proton at pag-aralan ang mga produkto ng mga banggaan. Sa madaling salita, itinutulak ng mga siyentipiko ang mga atomo nang magkasama at pagkatapos ay makikita kung ano ang mangyayari.

Sa kasalukuyan, ito ang pinakamalaking pang-eksperimentong pasilidad sa mundo. Ang laki ng pag-install na ito ay maaaring ihambing sa isang lungsod na may diameter na halos 27 kilometro, na matatagpuan sa lalim ng isang daang metro. Ang pasilidad na ito ay matatagpuan malapit sa Geneva at nagkakahalaga ng $10 bilyon upang maitayo.

Ang isa sa mga pangunahing gawain ng pag-install ng LHC (ayon sa mga siyentipiko) ay ang paghahanap para sa Higgs boson. Muli, sa simpleng salita, ito ay isang pagtatangka upang mahanap ang isang butil na responsable para sa pagkakaroon ng masa.

Kasabay nito, ang mga eksperimento ay isinasagawa sa collider upang hanapin ang:

- mga particle sa labas ng "Standard Model",

- magnetic monopole (mga particle na may magnetic field),

- gayundin, mayroong isang pag-aaral ng quantum gravity at isang pag-aaral ng microscopic hole.

Ang mga ito "microscopic black hole" at huwag bigyan ng maraming pahinga. Bukod dito, hindi lamang ang mga taong natapos ang kakilala sa pisika sa paaralan ay nag-aalala, kundi pati na rin ang mga patuloy na nag-aaral nito sa isang propesyonal na antas.

Ano ang black hole ay kilala ng lahat mula sa paaralan at mula sa mga kwento at pelikula sa science fiction. Marami (kabilang ang mga siyentipiko) ay nag-aalala na ang mga naturang eksperimento, na ang ilan ay idinisenyo upang subukang muling likhain ang "big bang" (pagkatapos nito, ayon sa teorya, ang uniberso ay bumangon) ay hahantong sa hindi maiiwasang pagbagsak ng buong planeta.

Tinitiyak ng mga siyentipiko na walang panganib mula sa mga eksperimento at eksperimento na ito. Ngunit may isa pang katotohanan na hindi isinasaalang-alang ng mga luminaries ng agham. Ito ay tungkol sa mga armas.

Ang bawat normal na siyentipiko, na gumagawa ng isang pagtuklas o isang bagay, nag-imbento, ay ginagawa ito nang may dalawang layunin. Ang unang layunin ay tulungan ang mundo na mamuhay nang mas mahusay, at ang pangalawa, hindi gaanong makatao, ngunit tao, ay maging tanyag.

Ngunit, sa ilang kadahilanan, ang lahat ng mga imbensyon (nang walang pagmamalabis), ay tumatagal ng kanilang lugar sa paglikha ng mga tool para sa pagpatay ng parehong sangkatauhan at sikat na mga siyentipiko. Kahit na ang gayong mga pagtuklas na naging pilistino para sa atin (radyo, makinang makina, satellite telebisyon, atbp.), hindi pa banggitin ang atomic energy, ay matatag na naganap sa industriya ng depensa.

Sa 2016, pinlano na maglunsad ng isang pag-install na katulad ng European LHC sa rehiyon ng Moscow. Ngunit lamang, ang pag-install ng Russia, hindi katulad ng "malaking kapatid", ay dapat sa katotohanan na muling likhain ang "big bang" sa isang maliit na sukat.

At sino ang magagarantiya na ang kalapit na Moscow (at ang Earth kasama nito) ay hindi magiging ninuno ng isang bagong "black hole" sa malawak na uniberso?

Mayroong maraming mga alingawngaw tungkol sa mahiwagang aparatong ito, marami ang nagsasabing sisirain nito ang Earth, na lumilikha ng isang artipisyal na black hole at nagtatapos sa pagkakaroon ng sangkatauhan. Sa totoo lang, maaaring dalhin ng device na ito ang sangkatauhan sa isang bagong antas, salamat sa pananaliksik na isinagawa ng mga siyentipiko. Sa paksang ito, sinubukan kong kolektahin ang lahat ng kinakailangang impormasyon upang makuha mo ang impresyon kung ano ang Large Hadron Collider (LHC).

Kaya, ang paksang ito ay naglalaman ng lahat ng kailangan mong malaman tungkol sa Hadron Collider. Noong Marso 30, 2010, isang makasaysayang kaganapan ang naganap sa CERN (European Organization for Nuclear Research) - pagkatapos ng ilang hindi matagumpay na mga pagtatangka at maraming pag-upgrade, ang paglikha ng pinakamalaking makina sa mundo para sa pagsira ng mga atom ay natapos. Ang mga paunang pagsusuri na nagpasimula ng mga banggaan ng mga proton sa medyo mababang bilis ay isinagawa noong 2009 at walang mga makabuluhang problema. Ang yugto ay itinakda para sa isang pambihirang eksperimento na isasagawa sa tagsibol ng 2010. Ang pangunahing eksperimental na modelo ng LHC ay batay sa banggaan ng dalawang proton beam na nagbanggaan sa pinakamataas na bilis. Ang malakas na banggaan na ito ay sumisira sa mga proton, na lumilikha ng mga pambihirang enerhiya at mga bagong elementarya na particle. Ang mga bagong atomic na particle na ito ay lubhang hindi matatag at maaari lamang umiral sa isang bahagi ng isang segundo. Ang analytical apparatus, na bahagi ng LHC, ay maaaring itala ang mga kaganapang ito at suriin ang mga ito nang detalyado. Kaya, sinusubukan ng mga siyentipiko na gayahin ang paglitaw ng mga black hole.

Noong Marso 30, 2010, dalawang sinag ng mga proton ang pinaputok sa 27 km tunnel ng Large Hadron Collider sa magkasalungat na direksyon. Sila ay pinabilis sa bilis ng liwanag, kung saan naganap ang banggaan. Isang record-breaking na enerhiya na 7 TeV (7 teraelectronvolts) ang naitala. Ang magnitude ng enerhiya na ito ay isang talaan at may napakahalagang halaga. Ngayon, kilalanin natin ang pinakamahalagang bahagi ng LHC - mga sensor at detector na nagrerehistro kung ano ang nangyayari sa mga fraction sa mga fraction ng segundo kung saan nagbanggaan ang mga proton beam. May tatlong sensor na gumaganap ng pangunahing papel sa panahon ng banggaan noong Marso 30, 2010 - ito ang ilan sa pinakamahalagang bahagi ng collider, na gumaganap ng mahalagang papel sa panahon ng mga kumplikadong eksperimento ng CERN. Ipinapakita ng diagram ang lokasyon ng apat na pangunahing eksperimento (ALICE, ATLAS, CMS at LHCb), na mga pangunahing proyekto ng LHC. Sa lalim na 50 hanggang 150 metro sa ilalim ng lupa, ang malalaking kweba ay hinukay partikular para sa mga higanteng sensor-detector.

Magsimula tayo sa isang proyektong tinatawag na ALICE (isang acronym para sa Large Experimental Ion Collider). Ito ay isa sa anim na pang-eksperimentong pasilidad na itinayo sa LHC. Ang ALICE ay naka-set up upang pag-aralan ang mga heavy ion collisions. Ang temperatura at density ng enerhiya ng nagresultang nuclear matter ay sapat para sa pagsilang ng gluon plasma. Ipinapakita ng larawan ang ALICE detector at lahat ng 18 modules nito.


Ang Internal Tracking System (ITS) sa ALICE ay binubuo ng anim na cylindrical layer ng mga silicon sensor na pumapalibot sa impact point at sumusukat sa mga katangian at tumpak na posisyon ng mga umuusbong na particle. Sa ganitong paraan, madaling matukoy ang mga particle na naglalaman ng mabigat na quark.

Ang isa sa mga pangunahing eksperimento sa LHC ay ang ATLAS din. Ang eksperimento ay isinasagawa sa isang espesyal na detektor na idinisenyo upang pag-aralan ang mga banggaan sa pagitan ng mga proton. Ang ATLAS ay 44 metro ang haba, 25 metro ang lapad at humigit-kumulang 7,000 tonelada ang bigat. Nagbanggaan ang mga proton beam sa gitna ng tunnel, ang pinakamalaki at pinakamasalimuot na sensor ng uri nito na nagawa kailanman. Kinukuha ng sensor ang lahat ng nangyayari sa panahon at pagkatapos ng banggaan ng mga proton. Ang layunin ng proyekto ay tuklasin ang mga particle na hindi pa nakarehistro at hindi natukoy sa ating uniberso.

Pagtuklas at pagkumpirma Higgs boson- ang pinakamahalagang priyoridad ng Large Hadron Collider, dahil ang pagtuklas na ito ay magpapatunay sa Standard Model ng paglitaw ng elementarya na mga particle ng atom at karaniwang bagay. Sa panahon ng paglulunsad ng collider sa buong lakas, ang integridad ng Standard Model ay masisira. Ang mga elementarya na particle, na ang mga katangian ay bahagyang naiintindihan natin, ay hindi makakapagpapanatili ng kanilang integridad sa istruktura. Ang Standard Model ay may pinakamataas na limitasyon sa enerhiya na 1 TeV, kung saan nabubulok ang particle habang tumataas ito. Sa enerhiya na 7 TeV, maaaring malikha ang mga particle na may masa na sampung beses na mas malaki kaysa sa kasalukuyang nalalaman. Totoo, sila ay magiging napakabagal, ngunit ang ATLAS ay idinisenyo upang makita ang mga ito sa mga fraction ng isang segundo bago sila "mawala"

Ang larawang ito ay itinuturing na pinakamahusay sa lahat ng mga larawan ng Large Hadron Collider:

Compact muon solenoid ( Compact Muon Solenoid) ay isa sa dalawang malaking unibersal na particle detector sa LHC. Humigit-kumulang 3,600 siyentipiko mula sa 183 laboratoryo at unibersidad sa 38 bansa ang sumusuporta sa gawain ng CMS, na nagtayo at nagpapatakbo ng detektor na ito. Ang solenoid ay matatagpuan sa ilalim ng lupa sa Cessy sa France, malapit sa hangganan ng Switzerland. Ipinapakita ng diagram ang CMS device, na tatalakayin natin nang mas detalyado.

Ang pinakaloob na layer ay isang silicone-based na tracker. Ang tracker ay ang pinakamalaking silicon sensor sa mundo. Mayroon itong 205 m2 ng mga silicon sensor (humigit-kumulang sa lugar ng tennis court) na binubuo ng 76 milyong mga channel. Pinapayagan ka ng tracker na sukatin ang mga bakas ng mga sisingilin na particle sa isang electromagnetic field

Sa pangalawang antas ay ang Electromagnetic Calorimeter. Ang Hadron Calorimeter, sa susunod na antas, ay sumusukat sa enerhiya ng mga indibidwal na hadron na ginawa sa bawat kaso.

Ang susunod na layer ng CMS ng Large Hadron Collider ay isang malaking magnet. Ang Large Solenoid Magnet ay 13 metro ang haba at may diameter na 6 na metro. Binubuo ito ng mga cooled coils na gawa sa niobium at titanium. Ang malaking solenoid magnet na ito ay gumagana nang buong lakas upang i-maximize ang buhay ng mga particle.

5th layer - Muon detector at return yoke. Ang CMS ay idinisenyo upang galugarin ang iba't ibang uri ng pisika na maaaring matagpuan sa mga masiglang banggaan ng LHC. Ang ilan sa pananaliksik na ito ay upang kumpirmahin o pahusayin ang mga sukat ng mga parameter ng Standard Model, habang marami pang iba ang naghahanap ng bagong physics.

Napakakaunting impormasyon ang makukuha tungkol sa eksperimento noong Marso 30, 2010, ngunit isang katotohanan ang tiyak na alam. Iniulat ng CERN na ang isang hindi pa naganap na pagsabog ng enerhiya ay naitala sa ikatlong pagtatangka sa paglunsad ng collider, nang ang mga sinag ng mga proton ay tumakbo sa paligid ng isang 27-kilometrong lagusan at pagkatapos ay bumangga sa bilis ng liwanag. Ang record na antas ng enerhiya na naitala ay naayos sa maximum na maihahatid nito sa kasalukuyang configuration nito - humigit-kumulang 7 TeV. Ito ang dami ng enerhiya na karaniwan sa mga unang segundo ng pagsisimula ng Big Bang, na nagbunga ng pagkakaroon ng ating uniberso. Sa una, ang antas ng enerhiya na ito ay hindi inaasahan, ngunit ang resulta ay lumampas sa lahat ng inaasahan.

Ipinapakita ng diagram kung paano kinukuha ng ALICE ang isang record na surge ng enerhiya na 7 TeV:

Ang eksperimentong ito ay uulitin nang daan-daang beses sa panahon ng 2010. Upang maunawaan mo kung gaano kakomplikado ang prosesong ito, maaari kaming magbigay ng isang pagkakatulad sa acceleration ng mga particle sa isang collider. Sa mga tuntunin ng pagiging kumplikado, ito ay katumbas, halimbawa, sa pagbaril ng mga karayom ​​mula sa isla ng Newfoundland na may perpektong katumpakan na ang mga karayom ​​na ito ay nagbanggaan sa isang lugar sa Atlantiko, na umiikot sa buong mundo. Ang pangunahing layunin ay ang pagtuklas ng elementary particle - ang Higgs Boson, na sumasailalim sa Standard Model para sa pagbuo ng uniberso

Sa matagumpay na kinalabasan ng lahat ng mga eksperimentong ito, ang mundo ng pinakamabibigat na particle ng 400 GeV (ang tinatawag na Dark Matter) ay sa wakas ay matutuklasan at ma-explore.

Petsa ng publikasyon: 09/17/2012

Ano ang Large Hadron Collider? Bakit kailangan? Maaari ba itong maging sanhi ng katapusan ng mundo? Hatiin natin ang lahat.

Ano ang BAK?

Ito ay isang malaking annular tunnel, katulad ng isang particle dispersal pipe. Matatagpuan ito sa lalim na humigit-kumulang 100 metro sa ilalim ng teritoryo ng France at Switzerland. Ang mga siyentipiko mula sa buong mundo ay lumahok sa pagtatayo nito.

Ang LHC ay binuo upang mahanap ang Higgs boson, ang mekanismo na nagbibigay ng mass ng mga particle. Ang pangalawang layunin ay pag-aralan din ang mga quark - ang pangunahing mga particle na bumubuo sa mga hadron (kaya't tinawag na "hadron" collider).

Maraming tao ang walang muwang na naniniwala na ang LHC ay ang tanging particle accelerator sa mundo. Gayunpaman, higit sa isang dosenang collider ang naitayo sa buong mundo mula noong 1950s. Ang LHC ay itinuturing na pinakamalaking - ang haba nito ay 25.5 km. Bilang karagdagan, ang istraktura nito ay may kasamang isa pa, mas maliit sa diameter, accelerator.

LHC at media

Mula nang magsimula ang konstruksiyon, maraming mga artikulo ang lumitaw tungkol sa mataas na gastos at panganib ng accelerator. Karamihan sa mga tao ay naniniwala na ang pera ay nasayang, at hindi maintindihan kung bakit kinakailangan na gumastos ng napakaraming pera at pagsisikap upang makahanap ng ilang uri ng butil.

Una, ang LHC ay hindi ang pinakamahal na proyektong pang-agham sa kasaysayan. Sa timog ng France ay ang sentrong pang-agham ng Cadarache na may mamahaling thermonuclear reactor. Ang Cadarache ay itinayo sa suporta ng 6 na bansa (kabilang ang Russia); sa ngayon, humigit-kumulang 20 bilyong dolyar na ang namuhunan dito. Pangalawa, ang pagtuklas ng Higgs boson ay magdadala ng maraming rebolusyonaryong teknolohiya sa mundo. Bilang karagdagan, noong naimbento ang unang cell phone, negatibong nakilala ng mga tao ang kanyang imbensyon ...

Paano gumagana ang BAC?

Ang LHC ay nagbabanggaan ng mga sinag ng mga particle sa mataas na bilis at sinusubaybayan ang kanilang kasunod na pag-uugali at pakikipag-ugnayan. Bilang isang patakaran, ang isang particle beam ay pinabilis muna sa auxiliary ring, at pagkatapos ay ipinadala ito sa pangunahing singsing.

Marami sa pinakamalakas na magnet ang humahawak sa mga particle sa loob ng collider. At ang mga instrumentong may mataas na katumpakan ay nagtatala ng paggalaw ng mga particle, dahil ang banggaan ay nangyayari sa isang bahagi ng isang segundo.

Ang organisasyon ng gawain ng collider ay isinasagawa ng CERN (Organization for Nuclear Research).

Bilang resulta, pagkatapos ng malaking pagsisikap at pamumuhunan sa pananalapi, noong Hulyo 4, 2012, opisyal na inihayag ng CERN na natagpuan ang Higgs boson. Siyempre, ang ilang mga pag-aari ng boson na natagpuan sa pagsasanay ay naiiba sa teoretikal na aspeto, ngunit ang mga siyentipiko ay walang alinlangan tungkol sa "katotohanan" ng Higgs boson.

Bakit kailangan mo ng BAC?

Gaano kapaki-pakinabang ang LHC para sa mga ordinaryong tao? Ang mga siyentipikong pagtuklas na nauugnay sa pagtuklas ng Higgs boson at ang pag-aaral ng mga quark ay maaaring humantong sa isang bagong rebolusyong siyentipiko at teknolohiya.

Una, dahil ang masa ay enerhiya sa pamamahinga (halos pagsasalita), posible sa hinaharap na i-convert ang bagay sa enerhiya. Pagkatapos ay walang mga problema sa enerhiya, na nangangahulugang posible na maglakbay sa malalayong mga planeta. At ito ay isang hakbang patungo sa interstellar travel ...

Pangalawa, ang pag-aaral ng quantum gravity ay magbibigay-daan, sa hinaharap, na kontrolin ang gravity. Gayunpaman, hindi ito mangyayari sa lalong madaling panahon, dahil ang mga graviton ay hindi pa masyadong naiintindihan, at samakatuwid ang aparato na kumokontrol sa gravity ay maaaring hindi mahuhulaan.

Pangatlo, may pagkakataon na maunawaan ang M-theory (isang hinango ng string theory) nang mas detalyado. Ang teoryang ito ay nagsasaad na ang uniberso ay binubuo ng 11 dimensyon. Sinasabi ng M-theory na ito ang "teorya ng lahat", na nangangahulugan na ang pag-aaral nito ay magbibigay-daan sa atin upang mas maunawaan ang istruktura ng uniberso. Sino ang nakakaalam, marahil sa hinaharap ang isang tao ay matututong gumalaw at makaimpluwensya sa ibang mga sukat.

LHC at ang Katapusan ng Mundo

Maraming tao ang nangangatuwiran na ang gawain ng LHC ay maaaring sirain ang sangkatauhan. Bilang isang patakaran, ang mga taong hindi gaanong bihasa sa pisika ay nagsasalita tungkol dito. Maraming beses na ipinagpaliban ang paglulunsad ng LHC, ngunit noong Setyembre 10, 2008, inilunsad pa rin ito. Gayunpaman, ito ay nagkakahalaga ng noting na ang LHC ay hindi kailanman pinabilis sa buong kapangyarihan. Plano ng mga siyentipiko na ilunsad ang LHC sa buong kapasidad sa Disyembre 2014. Tingnan natin ang mga posibleng dahilan ng katapusan ng mundo at iba pang mga alingawngaw ...

1. Paglikha ng black hole

Ang isang itim na butas ay isang bituin na may malaking gravity, na umaakit hindi lamang sa bagay, kundi pati na rin sa liwanag, at kahit na oras. Ang isang black hole ay hindi maaaring lumitaw nang wala saan, kung kaya't ang mga siyentipiko ng CERN ay naniniwala na ang mga pagkakataon ng isang matatag na black hole na lumitaw ay napakaliit. Gayunpaman, ito ay posible. Kapag ang mga particle ay nagbanggaan, isang mikroskopiko na itim na butas ay maaaring malikha, ang laki nito ay sapat na upang sirain ang ating planeta sa loob ng ilang taon (o mas mabilis). Ngunit ang sangkatauhan ay hindi dapat matakot, dahil, salamat sa Hawking radiation, ang mga black hole ay mabilis na nawawala ang kanilang masa at enerhiya. Bagaman may mga pesimista sa mga siyentipiko na naniniwala na ang isang malakas na magnetic field sa loob ng collider ay hindi papayag na ang black hole ay maghiwa-hiwalay. Bilang resulta, napakaliit ng pagkakataon na malikha ang isang black hole na sisira sa planeta, ngunit may posibilidad.

2. Pagbuo ng "dark matter"

Isa rin siyang "kakaibang bagay", isang strangelet (isang kakaibang droplet), isang "strangelet". Ito ay bagay na, kapag nabangga sa ibang usapin, ito ay nagiging katulad. Yung. kapag ang isang strangelet at isang ordinaryong atom ay nagbanggaan, dalawang strangelet ang nabuo, na nagbubunga ng isang chain reaction. Kung ang gayong bagay ay lilitaw sa collider, ang sangkatauhan ay masisira sa loob ng ilang minuto. Gayunpaman, ang pagkakataon na mangyari ito ay kasing liit ng pagbuo ng isang black hole.

3. Antimatter

Ang bersyon na may kaugnayan sa ang katunayan na sa panahon ng pagpapatakbo ng collider tulad ng isang halaga ng antimatter ay maaaring lumitaw na sirain ang planeta mukhang ang pinaka-delusional. At ang punto ay hindi kahit na ang mga pagkakataon ng pagbuo ng antimatter ay napakaliit, ngunit mayroon nang mga sample ng antimatter sa lupa, na nakaimbak sa mga espesyal na lalagyan kung saan walang gravity. Hindi malamang na ang gayong dami ng antimatter ay lilitaw sa Earth na may kakayahang sirain ang planeta.

natuklasan

Maraming mga residente ng Russia ang hindi alam kung paano baybayin nang tama ang pariralang "Large Hadron Collider", upang walang masabi tungkol sa kanilang kaalaman sa layunin nito. At ang ilang mga pseudo-propeta ay nangangatuwiran na walang mga matatalinong sibilisasyon sa Uniberso dahil ang bawat sibilisasyon, na nakamit ang pag-unlad ng siyensya, ay lumilikha ng isang collider. Pagkatapos ay nabuo ang isang black hole, na sumisira sa sibilisasyon. Mula dito ipinaliwanag nila ang malaking bilang ng napakalaking black hole sa gitna ng mga kalawakan.

Gayunpaman, mayroon ding mga tao na naniniwala na dapat nating simulan ang LHC sa lalong madaling panahon, kung hindi, sa oras ng pagdating ng mga dayuhan, mahuhuli nila tayo, dahil itinuturing nila tayong mga ganid.

Sa huli, ang tanging pagkakataon upang malaman kung ano ang idudulot sa atin ng LHC ay maghintay lamang. Maaga o huli, malalaman pa rin natin kung ano ang naghihintay sa atin: pagkawasak o pag-unlad.

Kamakailang mga tip sa Agham at Teknolohiya:

Nakatulong ba sa iyo ang payong ito? Maaari mong tulungan ang proyekto sa pamamagitan ng pagbibigay ng anumang halaga na gusto mo para sa pagpapaunlad nito. Halimbawa, 20 rubles. O higit pang mga:)