Большой адронный коллайдер

Величайший научный эксперимент в мире, призванный воссоздать в миниатюре условия Вселенной на заре ее существования вскоре после Большого взрыва, произошедшего 14 миллиардов лет назад, запланирован на начало осени.

Европейский центр молекулярной физики под Женевой (CERN) направит два луча из ядер водорода (протонов) навстречу друг другу со скоростью, близкой к скорости света, и сведет их вместе в 27-километровом замкнутом тоннелеколлайдера .

Физики предполагают, что эти сверхмощные столкновения протонов – а затем и гораздо более тяжело заряженных частиц, – породят множество субатомных частиц, никогда прежде не виданных на Земле. В результате появятся новые теории сил и частиц, определяющих судьбы Вселенной.

Вероятное открытие частицы Хиггса, которая, предположительно, наделяет материю массой, привлекает наибольшее внимание. Однако, по словам мисс Джанотти, первым значительным научным достижением этого эксперимента может стать доказательство или опровержение "суперсимметрии" – теории, гласящей, что любая субатомная частица имеет гораздо более тяжелого партнера, или "суперчастицу".


Опубликовано: 22 Июль 2008
Раздел: Философия

21 ответов в теме “Большой адронный коллайдер”

Страницы: [1] 2 »

  1. 1
    Никита Рычков ответил:

    Вчера был успешно запущен Большой адронный коллайдер LHC!

    Что можно будет изучить на LHC в 2008 году

    Во время стадии A будет накоплена интегральная светимость порядка нескольких pb–1. Этого будет достаточно для обнаружения и измерения ключевых процессов Стандартной модели: рождение и распад W- и Z-бозонов, t-кварк–антикварковых пар, тяжелых мезонов и т. д. Все эти процессы были уже изучены ранее, в частности на коллайдере Тэватрон. Наблюдение всех нужных частиц с измеренными ранее значениями масс и ширин распада — важный шаг в проверке того, что детекторы работают правильно, что всё собрано и откалибровано должным образом.

    Уже здесь ожидаются некоторые новые результаты. Например, теория пока плохо предсказывает изменение с ростом энергии распределения заряженных адронов по быстроте. На Тэватроне эта величина измерена для полной энергии 1,8 ТэВ, но предсказания разных моделей для энергий LHC существенно различаются. Это связано с тем, что до сих пор недостаточно хорошо понят процесс адронизации.

    В стадии B будет накоплено порядка 100 pb–1 интегральной светимости. Это достаточно для набора примерно миллиона W-бозонов, 100 000 Z-бозонов и 10 000 топ-кварковых пар. Такая статистика позволит детально изучить свойства этих процессов и, возможно, улучшить некоторые результаты Тэватрона. При такой светимость станут возможными первые поиски хиггсовского бозона и других явлений.

  2. 2
    Никита Рычков ответил:

    Светимость коллайдера.
    Важной «инструментальной» характеристикой коллайдера является его светимость; чем она больше, тем чаще происходят столкновения частиц из встречных пучков. Светимость зависит от количества частиц в каждом пучке и от того, насколько плотно частицы собраны, то есть насколько хорошо пучок сфокусирован в точке столкновений.

  3. 3
    Никита Рычков ответил:

    Методы повышения светимости

    Частицы в кольцевом ускорителе летают не сплошным потоком, а разбиты на отдельные компактные сгустки (на жаргоне — «банчи», от английского bunch — сгусток). Существует несколько возможностей для увеличения светимость ускорителей:
    –Увеличение частиц в каждом сгустке. Тут есть естественный предел: одноименно заряженные частицы расталкиваются, и потому слишком много частиц в одном сгустке просто не удержишь.
    –Увеличение количества сгустков. По этому пути пошли разработчики LHC — при проектной светимости в нём будут циркулировать по 2808 сгустков в каждом из двух встречных пучков. Время между столкновениями сгустков будет составлять всего 25 нс. Это накладывает очень жесткие требования на параметры детектора и электронику, считывающую данные, — ведь за эти 25 нс надо успеть не только зарегистрировать рожденные частицы, но и передать компьютерам всю собранную информацию, а также «очистить» детектор, подготовив его к приему новой порции частиц.
    –Сжатие сгустков. Из-за сильного электрического расталкивания сгустки летают по ускорительному кольцу в довольно разреженном состоянии, и только вблизи точек столкновения их сильно сжимают специальные фокусирующие магниты. Правда, минимально достижимый поперечный размер сгустка зависит не только от свойств этого магнита, но и от того, насколько сильно «бултыхаются» частицы внутри сгустка при его движении в ускорителе. Для подавления этого бултыхания пучки требуется охлаждать.

    Следует отметить, что далеко не всегда нужно стремиться к максимально возможной светимости. Дело в том, что если в каждом сгустке будет очень много частиц, то при каждом столкновении двух встречных сгустков будет одновременно происходить несколько независимых протон-протонных столкновений. Детектор будет видеть наложенные друг на друга следы сразу всех этих столкновений, и разобраться в них будет еще тяжелее, чем в случае одного-единственного столкновения. Это нежелательное, но неизбежное при высокой светимости явление называется эффектом нагромождения (pile-up).

  4. 4
    Натали Сухова ответил:

    А в это время в Африке все также умирают от голода дети

  5. 5
    Сергей Агалаков ответил:

    вы еще вспомните о стройке 4-го транспортного кольца в Москве,вместо постройки которого,на эти же деньги, влегкую можно было еще построить пару-другую коллайдеров))))

  6. 6
    Никита Рычков ответил:

    Дети в Африке умирали и во времена Эйнштейна и Марии Склодовской-Кюри. И во времена Аристотеля тоже умирали.
    Так что же, из-за этих африканских детей остановить НТП? Никто на это никогда не пойдёт.
    Да и сам научно-технический прогресс приближает нас к изобилию и бессмертию. Так что будет и африканским детям счастье

  7. 7
    Эдгар Мухитов ответил:

    По вспышкам сверхновых можно определить, где еще во Вселенной запускали адронные коллайдеры.)

  8. 8
    Никита Рычков ответил:

    А какую опасность, по-Вашему, таит в себе БАК?

  9. 9
    Эдгар Мухитов ответил:

    Аргументы в пользу катастрофического сценария
    По мнению сторонников катастрофического сценария, существует принципиальная разница между бомбардировкой Земли космическими частицами и экспериментами на ускорителе. В первом случае сталкиваются прилетающие из космоса ультрарелятивистские (летящие со скоростью, близкой к скорости света) элементарные частицы с элементарными частицами на Земле, скорость которых мала. Образующиеся частицы также являются ультрарелятивистскими и улетают в космическое пространство, не успев причинить Земле никакого вреда. В коллайдере же сталкиваются пучки элементарных частиц, летящие с ультрарелятивистскими скоростями в противоположных направлениях. Образующиеся микроскопические чёрные дыры и другие опасные частицы могут вылетать с любыми скоростями. Некоторые из них будут настолько медленными, что не смогут покинуть Землю.

    Общая теория относительности в виде, предложенном Эйнштейном, не допускает возникновения микроскопических чёрных дыр в коллайдере. Однако они будут возникать, если верны теории с дополнительными пространственными измерениями. По мнению сторонников катастрофического сценария, хотя такие теории и умозрительны, вероятность того, что они верны, составляет десятки процентов. Излучение Хокинга, приводящее к испарению чёрных дыр, также является гипотетическим — оно никогда не было экспериментально подтверждено. Поэтому есть достаточно большая вероятность того, что оно не действует.

    Кроме того, высока вероятность образования страпелек.

  10. 10
    Никита Рычков ответил:

    В экспериментах на ускорителях высоких энергий изучаются самые экстремальные состояния материи. Хотя эти экстремальные состояния возникают в крошечных объемах и на совершенно ничтожное время, эти объекты всё же «чужеродны» для привычного нам мира. Поэтому при проектировании новых ускорителей на сверхвысокие энергии полезно задавать себе вопрос: не могут ли эксперименты на этом ускорителе нанести вред окружающему нас миру?
    Этот вопрос был, разумеется, поставлен перед началом работы над созданием LHC, и на него был дан отрицательный ответ. Физики-экспериментаторы — по-хорошему консервативные люди, и если бы существовали малейшие поводы для реальных сомнений в безопасности LHC, события развивались бы совсем иначе.

  11. 11
    Никита Рычков ответил:

    Для того чтобы максимально объективно изучить и изложить положение вещей, при LHC была создана специальная группа LSAG (the LHC Safety Assessment Group), которая снова перепроверила вопросы безопасности LHC. Ее окончательный отчет основан на более свежих теоретических, экспериментальных и наблюдательных данных и подтверждает, а иногда и усиливает более ранние выводы (подобные отчеты делались и раньше, в том числе и для других ускорителей).

Страницы: [1] 2 »

Ответить