Чого створили великий адронний колайдер. Адронний колайдер - останні новини, фото, відео. Що являє собою великий адронний колайдер

Великий адронний колайдер називають або «машиною Судного дня», або ключем до таємниці Всесвіту, але його значущість не сумнівається.

Як сказав колись знаменитий британський мислитель Бертран Рассел: "- це те, що ви знаєте, філософія - те, чого не знаєте". Здавалося б, що істинно наукове знаннядавно відокремилося від своїх витоків, які можна знайти у філософських дослідженнях Стародавньої Греції, але це не зовсім так.

Протягом двадцятого століття вчені намагалися знайти в науці відповідь на питання щодо миру. Цей процес був схожий на пошук сенсу життя: безліч теорій, припущень і навіть божевільних ідей. Яких же висновків дійшли вчені до початку XXIстоліття?

Весь світ складається з елементарних частинок, які є кінцеві форми всього сущого, тобто те, що не можна розщепити більш дрібні елементи. До них відносяться протони, електрони, нейтрони тощо. Ці частки перебувають між собою у постійній взаємодії. На момент початку нашого століття воно виражалося у 4 фундаментальних типах: гравітаційне, електромагнітне, сильне та слабке. Перший описується Загальною теорією відносності, інші три об'єднуються в рамках Стандартної моделі (квантова теорія). Було також зроблено припущення про існування ще однієї взаємодії, яка згодом названа «поле Хіггса».

Поступово почала формуватися ідея об'єднання всіх фундаментальних взаємодій у рамках « теорії всього», який спочатку сприймався як жарт, але швидко переріс у потужний науковий напрям. Навіщо це потрібно? Все просто! Без розуміння того, як функціонує світ, ми немов мурахи у штучному гнізді – не виберемося за межі своїх можливостей. Людське знання не може (ну, або Бувайне може, якщо ви оптиміст) охопити пристрій світу цілком.

Однією з найзнаменитіших теорій, які претендують на «обійми всього», вважається теорія струн. Вона має на увазі, що весь Всесвіт і наше з вами життя багатовимірне. Незважаючи на розроблену теоретичну частину та підтримку знаменитих фізиків, таких як Браян Грін і Стівен Хокінг, вона не має експериментального підтвердження.

Вчені, через десятиліття, втомилися вести мовлення з трибун і вирішили побудувати те, що раз і назавжди має розставити всі крапки над «i». Для цього і було створено найбільшу у світі експериментальну установку – Великий адронний колайдер (БАК).

«До колайдера!»

Що таке коллайдер? Якщо говорити науковою мовою, це прискорювач заряджених частинок, призначений для розгону елементарних частинок для подальшого розуміння їх взаємодії. Якщо говорити ненауковою мовою – це велика арена (або пісочниця, якщо вам завгодно), де вчені борються за підтвердження своїх теорій.

Вперше ідея зіштовхнути елементарні частки і подивитися, що буде, з'явилася в американського фізика Дональда Вільяма Керста (Donald William Kerst) у 1956 році. Він припустив, що завдяки цьому вченим вдасться поринути у таємниці Всесвіту. Здавалося б, що поганого в тому, щоб зіштовхнути між собою два пучки протонів із сумарною енергією в мільйон разів більше, ніж від термоядерного синтезу? Часи були відповідні: холодна війна, гонка озброєнь і таке інше.

Історія створення ВАК

Ідея створення прискорювача для отримання та дослідження заряджених частинок з'явилася ще на початку 1920-х років, але перші прототипи були створені лише до початку 1930-х. Спочатку вони були високовольтні лінійні прискорювачі, тобто заряджені частинки рухалися прямолінійно. Кільцевий варіант був представлений у 1931 році в США, після чого схожі пристрої стали з'являтися у ряді розвинених країн - Великобританії, Швейцарії, СРСР. Вони отримали назву циклотрони, і стали активно використовуватися для створення ядерної зброї.

Слід зазначити, що вартість будівництва прискорювача часток неймовірно висока. Європа, що грала під час холодної війнине першорядну роль, доручила його створення Європейської організації з ядерних досліджень (російською часто читається як ЦЕРН), яка надалі зайнялася і будівництвом ВАК.

ЦЕРН була створена на хвилі занепокоєння світової спільноти щодо ядерних досліджень у США та СРСР, які могли призвести до загального винищення. Тому вчені вирішили об'єднати зусилля та направити їх у мирне русло. 1954 року ЦЕРН отримала своє офіційне народження.

У 1983 році під егідою ЦЕРН було відкрито бозони W і Z, після чого питання про відкриття бозонів Хіггса стало лише справою часу. Того ж року розпочалася робота над будівництвом Великого електрон-позитронного колайдера (БЕПК), який відіграв першорядну роль у вивченні виявлених бозонів. Проте вже тоді стало зрозуміло, що потужності створеного пристрою незабаром виявляться недостатніми. І в 1984 році було прийнято рішення про будівництво ВАК, одразу після того, як ВЕПК буде демонтовано. Це і сталося 2000 року.

Будівництво ВАК, що почалося 2001 року, полегшувалося тим, що воно відбувалося на місці колишнього ВЕПК, у долині Женевського озера. У зв'язку з питаннями фінансування (1995 року вартість оцінювалася в 2,6 млрд швейцарських франків, до 2001 перевищила 4,6 млрд, у 2009 склала 6 млрд доларів).

на НаразіВАК розташовується в тунелі з довжиною кола 26,7 км і проходить через територію відразу двох європейських країн- Франції та Швейцарії. Глибина тунелю варіюється від 50 до 175 метрів. Слід зазначити, що енергія зіткнення протонів в прискорювачі сягає 14 тераэлектронвольт, що у 20 разів більше досягнутих результатів під час використання БЭПК.

«Цікавість – не порок, але велике свинство»

27-кілометровий тунель колайдера ЦЕРН, розташований за 100 метрів під землею недалеко від Женеви. Тут будуть величезні надпровідні електромагніти. Праворуч транспортні вагони. Juhanson / wikipedia.org (CC BY-SA 3.0)

Навіщо потрібна ця рукотворна машина Судного дня? Вчені розраховують побачити світ таким, яким він був одразу після Великого вибуху, тобто на момент утворення матерії.

Цілі, які поставили перед собою вчені під час будівництва ВАК:

1. Підтвердження чи спростування Стандартної моделі з метою подальшого створення «теорії всього».
2. Доказ існування бозона Хіггса як частинки п'ятої фундаментальної взаємодії. Вона, згідно з теоретичними дослідженнями, повинна впливати на електричну і слабку взаємодію, порушуючи їхню симетрію.
3. Вивчення кварків, що являють собою фундаментальну частинку, яка в 20 тисяч разів менше протонів, що складаються з них.
4. Отримання та вивчення темної матерії, що становить більшу частину Всесвіту.

Це далеко не єдині цілі, покладені вченими на ВАК, але інші більше відносяться до суміжних або суто теоретичних.

Чого вдалося досягти?

Безперечно, найбільшим і значущим досягненням стало офіційне підтвердження існування бозона Хіггса. Відкриття п'ятої взаємодії (поля Хіггса), яка, за твердженнями вчених, впливає на набуття маси всіма елементарними частинками. Вважається, що за порушення симетрії у процесі впливу поля Хіггса інші поля, бозони W і Z стають масивними. Відкриття бозона Хіггса настільки велике за своєю значимістю, що низка вчених дала їм назву «божественні частки».

Кварки об'єднуються в частинки (протони, нейтрони та інші), які отримали назву адрони. Саме вони прискорюються і стикаються в ВАК, звідки й пішла його назва. У процесі роботи колайдера було доведено, що виділити кварки з адрону просто неможливо. Якщо ви спробуєте це зробити, то просто вирве з, наприклад, протона інший вид елементарної приватниці - мезон. Незважаючи на те, що це лише один з адронів і нічого нового в собі не несе, подальше вивчення взаємодії кварків має здійснюватися саме невеликими кроками. У дослідженнях фундаментальних законів функціонування Всесвіту поспіх небезпечний.

Хоча самі кварки і не були відкриті в процесі використання ВАК, але їхнє існування до певного моментусприймалося як математична абстракція. Перші такі частинки були знайдені 1968 року, але лише 1995-го офіційно доведено існування «справжнього кварку». Результати експериментів підтверджуються можливістю відтворити їх. Тому досягнення ВАК аналогічного результату сприймається не як повтор, а як доказ їх існування, що закріплює! Хоча проблема з реальністю кварків нікуди і не зникла, їх просто не можна виділитиз адронів.

Які плани?

Основне завдання створення «теорії всього» вирішена була, але теоретична опрацювання можливих варіантів її прояви ведеться. Досі однією з проблем об'єднання Загальної теорії відносності та Стандартної моделі залишається різна сфера їх дії, у зв'язку з чим друга не враховує особливості першої. Тому важливим є вихід за межі Стандартної моделі та досягнення межі Нової фізики.

Суперсиметрія –вчені вважають, що вона пов'язує бозонне і ферміонне квантові поля, так що вони можуть перетворюватися один на одного. Саме подібна конверсія виходить за межі Стандартної моделі, оскільки існує теорія, що в основі симетричного відображення квантових полів лежать гравітони. Вони, відповідно, можуть бути елементарною частинкою гравітації.

Бозон Мадала- гіпотеза про існування бозона Мадала припускає, що є ще одне поле. Тільки якщо бозон Хіггса взаємодіє з відомими частинками та матерією, то бозон Мадала – з темною матерією. Незважаючи на те, що вона займає більшу частину Всесвіту, її існування не входить у рамки Стандартної моделі.

Мікроскопічна чорна діра –одне з досліджень ВАК полягає у створенні чорної дірки. Так-так, саме тієї чорної, всепоглинаючої області у космічному просторі. Добре, що значних досягнень у цьому напрямі зроблено не було.

На сьогоднішній день Великий адронний колайдер є багатоцільовим дослідним центром, на основі роботи якого створюються та експериментально підтверджуються теорії, які допоможуть нам краще зрозуміти устрій світу. Навколо низки досліджень, що тавруються небезпечними, нерідко піднімаються хвилі критики, у тому числі з боку Стівена Хокінга, але гра безперечно стоїть свічок. Ми не зможемо плисти в чорному океані під назвою Всесвіт із капітаном, у якого ні карти, ні компаса, ні елементарних знань про навколишній світ.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

Багато простих мешканців планети ставлять собі питання про те, для чого потрібний великий адронний колайдер. Незрозумілі більшості наукових досліджень, на які витрачено багато мільярдів євро, викликають настороженість і побоювання.

Може, це й не дослідження зовсім, а прототип машини часу чи портал для телепортації інопланетних істот, здатних змінити долю людства? Чутки ходять найфантастичніші та найстрашніші. У статті спробуємо розібратися, що таке адронний колайдер і для чого він створювався.

Амбіційний проект людства

Великий адронний колайдер на сьогодні є найпотужнішим на планеті прискорювачем частинок. Він знаходиться на кордоні Швейцарії та Франції. Точніше під нею: на глибині 100 метрів залягає кільцевий тунель прискорювача завдовжки майже 27 кілометрів. Господарем експериментального полігону вартістю понад 10 мільярдів доларів є Європейський центр ядерних досліджень.

Величезна кількість ресурсів і тисячі фізиків-ядерників займаються тим, що прискорюють протони та важкі іони свинцю до швидкості, близької до світлової, у різних напрямках, після чого стикаються один з одним. Результати прямих взаємодій ретельно вивчаються.

Пропозиція створити новий прискорювач частинок надійшла ще 1984 року. Десять років велися різні дискусії щодо того, що буде адронним колайдером, навіщо потрібен саме такий масштабний дослідницький проект. Тільки після обговорення питань особливостей технічного рішення та необхідних параметрів встановлення проект було затверджено. Будівництво розпочали лише у 2001 році, виділивши для його розміщення колишнього прискорювача елементарних частинок – великого електрон-позитронного колайдера.

Навіщо потрібний великий адронний колайдер

Взаємодія елементарних частинок описується по-різному. Теорія відносності входить у протиріччя з квантовою теорією поля. Відсутньою ланкою у здобутті єдиного підходудо будови елементарних частинок є неможливість створення теорії квантової гравітації. Ось навіщо потрібний адронний колайдер підвищеної потужності.

Загальна енергія при зіткненні частинок становить 14 тераелектронвольт, що робить пристрій значно потужнішим прискорювачем, ніж усі існуючі сьогодні у світі. Провівши експерименти, раніше неможливі з технічних причин, вчені з великою ймовірністю зможуть документально підтвердити або спростувати існуючі теорії мікросвіту.

Вивчення кварк-глюонної плазми, що утворюється при зіткненні ядер свинцю, дозволить побудувати досконалішу теорію сильних взаємодій, яка зможе кардинально змінити ядерну фізику та зоряного простору.

Бозон Хіггса

У далекому 1960 році фізик з Шотландії Пітер Хіггс розробив теорію поля Хіггса, згідно з якою частинки, що потрапляють у це поле, піддаються квантовому впливу, що в фізичному світіможна спостерігати, як масу об'єкта.

Якщо в ході експериментів вдасться підтвердити теорію шотландського ядерного фізика і знайти бозон (квант) Хіггса, то ця подія може стати новою точкою для розвитку жителів Землі.

А ті, хто відкрив керуючого гравітацією, багаторазово перевищать усі видимі перспективи розвитку технічного прогресу. Тим більше, що передових вчених більше цікавить не сама наявність бозона Хіггса, а процес порушення електрослабкої симетрії.

Як він працює

Щоб експериментальні частинки досягли немислимої поверхні швидкості, майже рівної у вакуумі, їх розганяють поступово, щоразу збільшуючи енергію.

Спочатку лінійні прискорювачі роблять інжекцію іонів і протонів свинцю, які потім піддають ступінчастому прискоренню. Частинки через бустер потрапляють у протонний синхротрон, де отримують заряд 28 ГеВ.

На наступному етапі частки потрапляють у супер-синхротрон, де енергія їхнього заряду доводиться до 450 ГеВ. Досягши таких показників, частки потрапляють у головне багатокілометрове кільце, де у спеціально розташованих місцях зіткнення детектори докладно фіксують момент зіткнення.

Крім детекторів, здатних зафіксувати всі процеси при зіткненні, для утримання протонних згустків у прискорювачі використовують 1625 магнітів, що мають надпровідність. Загальна їхня довжина перевищує 22 кілометри. Спеціальна для досягнення підтримує температуру –271 °C. Вартість кожного такого магніту оцінюється в мільйон євро.

Мета виправдовує засоби

Для проведення таких амбітних експериментів і було побудовано найпотужніший адронний колайдер. Навіщо потрібний багатомільярдний науковий проект, людству розповідають з неприхованим захопленням багато вчених. Щоправда, у разі нових наукових відкриттів, швидше за все, їх буде надійно засекречено.

Навіть можна сказати, напевно. Підтвердженням цьому є історія цивілізації. Коли придумали колесо, з'явилися Освоїло людство металургію - привіт, гармати та рушниці!

Всі найсучасніші розробки сьогодні стають надбанням військово-промислових комплексів розвинених країн, але не всього людства. Коли вчені навчилися розщеплювати атом, що з'явилося першим? Атомні реактори, що дають електроенергію, щоправда, після сотень тисяч смертей у Японії. Жителі Хіросіми однозначно були проти наукового прогресу, який забрав у них та їхніх дітей завтрашній день.

Технічний розвиток виглядає глузуванням над людьми, тому що людина в ньому скоро перетвориться на найслабшу ланку. За теорією еволюції, система розвивається і міцніє, позбавляючись слабких місць. Може вийти незабаром так, що нам не залишиться місця у світі техніки, що вдосконалюється. Тому питання "навіщо потрібен великий адронний колайдер саме зараз" насправді - не марна цікавість, бо викликана побоюванням за долю всього людства.

Запитання, на які не відповідають

Навіщо нам великий адронний колайдер, якщо на планеті мільйони помирають від голоду і невиліковних, а часом і хвороб, що піддаються лікуванню? Хіба він допоможе подолати це зло? Навіщо потрібен адронний колайдер людству, яке при всьому розвитку техніки ось уже сто років не може навчитися успішно боротися з раковими захворюваннями? А може просто вигідніше надавати дорогі медпослуги, ніж знайти спосіб зцілити? При існуючому світопорядку та етичному розвитку лише жменьці представників людської раси потрібний великий адронний колайдер. Навіщо він потрібен всьому населенню планети, що веде безперервний бій за право жити у світі, вільному від зазіхань на чиєсь життя та здоров'я? Історія про це замовчує...

Побоювання наукових колег

Є інші представники наукового середовища, які висловлюють серйозні побоювання щодо безпеки проекту. Велика ймовірність того, що науковий світ у своїх експериментах, через свою обмеженість у знаннях, може втратити контроль над процесами, які навіть до ладу не вивчені.

Такий підхід нагадує лабораторні досліди юних хіміків – все змішати та подивитися, що буде. Останній приклад може закінчитися вибухом у лабораторії. А якщо такий «успіх» спіткає адронний колайдер?

Навіщо потрібен невиправданий ризик землянам, тим більше, що експериментатори не можуть з повною впевненістю сказати, що процеси зіткнень частинок, що призводять до утворення температур, що перевищують у 100 тисяч разів температуру нашого світила, не викличуть ланцюгової реакції всієї речовини планети?! Або просто викличуть здатну фатально зіпсувати відпочинок у горах Швейцарії або у французькій Рів'єрі.

Інформаційна диктатура

Для чого потрібний великий адронний колайдер, коли людство не може вирішити менше складні завдання? Спроба замовчування альтернативної думки лише підтверджує можливість непередбачуваності перебігу подій.

Напевно, там, де вперше з'явилася людина, у неї і було закладено цю двоїсту особливість - робити благо і шкодити собі одночасно. Можливо, нам відповідь дадуть відкриття, які подарує адронний колайдер? Навіщо потрібен був цей ризикований експеримент, вирішуватимуть уже наші нащадки.

Трохи фактів про Великого адронного колайдера, як і для чого він створений, яка з нього користь і які потенційні небезпеки для людства він таїть.

1. Будівництво ВАК'а, або Великого адронного коллайдера, задумали ще 1984 року, а почали лише 2001. Через 5 років, 2006 року, завдяки зусиллям більш ніж 10 тисяч інженерів та вчених з різних держав, будівництво Великого адронного колайдера було завершено.

2. ВАК - це найбільша експериментальна установка у світі.

3. То чому ж Великий адронний колайдер?
Великим його назвали завдяки його солідним розмірам: довжина основного кільця, яким ганяють частинки, становить близько 27 км.
Адронним – оскільки установка прискорює адрони (частки, що складаються з кварків).
Колайдер — через прискорювані в протилежному напрямку пучки частинок, які стикаються один з одним у спеціальних точках.

4. Навіщо потрібен Великий адронний колайдер? ВАК являє собою суперсучасний дослідницький центр, де вчені проводять досліди з атомами, зіштовхуючи між собою на величезній швидкості іони та протони. Вчені сподіваються за допомогою досліджень відкрити завісу над таємницями появи Всесвіту.

5. Проект коштував науковому співтовариству астрономічну суму — 6 млрд. доларів. До речі, Росія делегувала на ВАК 700 фахівців, які працюють і сьогодні. Замовлення для ВАК принесли російським підприємствам близько 120 млн. доларів.

6. Без сумніву, головне відкриття, зроблене у ВАК — відкриття у 2012 р. бозона Хіггса, або як його ще називають «частинки Бога». Бозон Хігса – це остання ланка у Стандартній моделі. Ще одна значна подія в Бак'ї — досягнення рекордного значення енергії зіткнень у 2,36 тераелектронвольта.

7. Деякі вчені, зокрема й у Росії, вважають, що завдяки масштабним експериментам у ЦЕРН'і (Європейській організації з ядерних досліджень, де, власне, і розташований колайдер), ученим вдасться збудувати першу у світі машину часу. Проте більшість учених не поділяють оптимізму колег.

8. Головні побоювання людства з приводу найпотужнішого на планеті прискорювача ґрунтуються на небезпеці, яка загрожує людству, внаслідок утворення мікроскопічних чорних дірок, здатних до захоплення навколишньої матерії. Є ще одна потенційна і вкрай небезпечна загроза — виникнення страпелів (проіз. від Дивна крапелька), які, гіпотетично, здатні при зіткненні з ядром якогось атома, утворювати нові страпельки, перетворюючи матерію всього Всесвіту. Однак більшість найавторитетніших учених заявляють, що такий результат є малоймовірним. Але теоретично можливий

9. 2008 року на ЦЕРН подали до суду двоє жителів штату Гаваї. Вони звинуватили ЦЕРН у спробі покласти край людству через недбалість, вимагаючи від вчених гарантій на безпеку.

10. Великий адронний колайдер розташований у Швейцарії неподалік Женеви. У ЦЕРНі функціонує музей, де відвідувачам наочно пояснюють принципи роботи колайдера і для чого він був побудований.

11 . Ну і насамкінець трохи кумедний факт. Судячи з запитів в Яндексі, багато людей, які шукають інформацію про Великого адронного колайдера, не знають, як правильно пишеться назва прискорювача. Наприклад, пишуть «андронний» (і не тільки пишуть, чого варті репортажі НТВ з їх андронним колайдером), часом пишуть «андроїдний» (Імперія завдає удару у відповідь). У буржуазному неті теж не відстають і замість «hadron» вбивають у пошуковик «hardon» (православною англійською hard-on — стояк). Цікавим є варіант написання білоруською — «Вялікі гадронний паскаральник», що перекладається як «Великий гадронний прискорювач».

Адронний коллайдер. Фото

Принцип роботи Великого адронного коллайдера

Прискорювач ВАК працюватиме з урахуванням ефекту надпровідності, тобто. здатності певних матеріалів проводити електрику без опору чи втрати енергії, зазвичай за дуже низьких температур. Щоб утримати пучок частинок на його кільцевому треку, потрібні сильніші магнітні поля, ніж ті, які використовувалися раніше в інших прискорювачах ЦЕРН.

Великий адронний колайдер - прискорювач протонів, збудований на території Швейцарії та Франції, не має аналогів у світі. Цю кільцеву конструкцію довжиною 27 км споруджено на 100-метровій глибині.

У ній за допомогою 120 потужних електромагнітів за температури, близької до абсолютного нуля - мінус 271,3 градуса за Цельсієм, передбачається розігнати до близької до світлової швидкості (99,9 відсотків) зустрічні пучки протонів.Однак у ряді місць їхні маршрути перетнуться, що дозволить протонам стикатися. Направлятимуть частинки кілька тисяч надпровідних магнітів.Коли енергії буде достатньо, частки зіткнуться, тим самим вчені створять модель Великого вибуху.Тисячі датчиків фіксуватимуть моменти зіткнення. Наслідки зіткнення протонів стане головним предметом вивчення світу. [ http://dipland.ru /Кібернетика/Великий_андронний_колайдер_92988]

Технічні характеристики

У прискорювачі передбачається зіштовхувати протони із сумарною енергією 14 ТеВ (тобто 14 тераелектровольт або 14 · 1012 електронвольт)системі центру мас налітаючих частинок, а також ядрасвинцю з енергією 5 ГеВ (5 · 109 електронвольт) на кожну пару стикаютьсянуклонів. На початок 2010 року ВАК вже трохи перевершив енергії протонів попереднього рекордсмена - протон-антипротонний колайдерТеватрон , який до кінця 2011 року працював уНаціональна прискорювальна лабораторія ім. Енріко Фермі(США ). Незважаючи на те, що налагодження обладнання розтягується на роки і ще не завершено, ВАК вже став найвищим енергійним прискорювачем елементарних частинок у світі, на порядок перевершуючи по енергії інші колайдери, у тому числі і релятивістський колайдер важких іонів RHIC , що працює в Брукхейвенська лабораторія(США).

Детектори

На ВАК працюють 4 основні та 3 допоміжні детектори:

· ALICE (A Large Ion Collider Experiment)

ATLAS (A 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).

ATLAS, CMS, ALICE, LHCb – великі детектори, розташовані навколо точок зіткнення пучків. Детектори TOTEM і LHCf - допоміжні, знаходяться на відстані в кілька десятків метрів від точок перетину пучків, які займають детектори CMS і ATLAS відповідно, і будуть використовуватися попутно з основними.

Детектор CMS

Детектори ATLAS та CMS – детектори загального призначення, призначені для пошуку бозона Хіггса та «нестандартної фізики», зокрематемної матерії , ALICE - для вивченнякварк-глюонної плазми у зіткненнях важких іонів свинцю, LHCb – для дослідження фізикиb-кварків , що дозволить краще зрозуміти різницю міжматерією та антиматерією , TOTEM - призначений для вивчення розсіювання частинок на малі кути, таких що відбувається при близьких прольотах без зіткнень (так звані частки, що не зіштовхуються, forward particles), що дозволяє точніше виміряти розмір протонів, а також контролювати світність колайдера, і, нарешті, LHCf - для дослідженнякосмічних променів , що моделюються за допомогою тих же часток , що не зіштовхуються .

З роботою ВАК пов'язаний також сьомий, зовсім незначний у плані бюджету і складності, детектор (експеримент) MoEDAL, призначений для пошуку важких частинок, що повільно рухаються.

Під час роботи колайдера зіткнення проводяться одночасно у всіх чотирьох точках перетину пучків, незалежно від типу частинок, що прискорюються (протони або ядра). При цьому всі детектори набирають одночасно статистику.

Споживання енергії

Під час роботи колайдера розрахункове споживання енергії становитиме 180 МВт . Імовірні енерговитрати всьогоЦЕРН на 2009 рік з урахуванням працюючого колайдера - 1000 ГВт · год, з яких 700 ГВт · год припаде на частку прискорювача. Ці енерговитрати – близько 10% від сумарного річного енергоспоживання.кантону Женева . Сам ЦЕРН не виробляє енергію, маючи лише резервнідизельні генератори.[ http://ua.wikipedia.org/wiki/ ]

Можливо, через якісь кілька років інтернет поступиться місцем нової, більш глибокої інтеграції віддалених комп'ютерів, що дозволяє не тільки віддалено передавати інформацію, локалізовану в різних кінцях світу, але й автоматично використовувати віддалені обчислювальні ресурси. У зв'язку із запуском Великого адронного колайдера CERN вже кілька років працює над створенням такої мережі.

Те, що інтернет (або те, що позначається терміном web) було винайдено у Європейській організації ядерних досліджень (CERN), давно вже стало хрестоматійним фактом. Навколо таблички «У цих коридорах було створено всесвітню мережу» в одному із звичайних коридорів звичайної будівлі CERN під час дня відчинених дверейзавжди товпляться роззяви. Зараз інтернет використовують для своїх практичних потреб люди по всьому світу, а спочатку він був створений для того, щоб вчені, які працюють на одному проекті, але перебувають у різних кінцях планети, могли спілкуватися між собою, ділитися даними, публікувати інформацію, до якої можна було б отримати доступ віддалено.

Система, що розробляється в CERN GRID (англійською grid - грати, мережа) - це ще один крок уперед, новий ступінь інтеграції користувачів комп'ютерів.

Він дає не тільки можливість публікувати дані, що знаходяться десь в іншій точці планети, але й використовувати віддалені машинні ресурси, не сходячи зі свого місця.

Звичайно, звичайні комп'ютери не відіграють особливої ​​ролі у забезпеченні обчислювальних потужностей, тому перший етап інтеграції – це поєднання світових суперкомп'ютерних центрів.

Створення цієї системи спровокував Великий адронний колайдер. Хоча вже зараз GRID використовується для багатьох інших завдань, без колайдера його не було б, і навпаки, без GRID обробка результатів колайдера неможлива.

Люди, які працюють у колабораціях ВАК, перебувають у різних кінцях планети. Відомо, що над цим приладом працюють не тільки європейці, а й усі 20 країн - офіційних учасниць CERN, всього близько 35 країн. Теоретично задля забезпечення роботи ВАК існувала альтернатива GRID - розширення власних обчислювальних ресурсів комп'ютерного центру CERN. Але тих ресурсів, що були на момент постановки завдання, було недостатньо для моделювання роботи прискорювача, зберігання інформації його експериментів та її наукової обробки. Тому комп'ютерний центр потрібно було б дуже значно перебудовувати та модернізувати, закуповувати більше комп'ютерів та засобів для зберігання даних. Але це означало б, що все фінансування буде зосереджено в CERN. Це було не дуже прийнятно для країн далеко від CERN. Звичайно, вони не були зацікавлені в спонсоруванні ресурсів, якими дуже складно скористатися і швидше схильні були нарощувати свій обчислювальний, машинний потенціал. Тому народилася ідея використати ресурси там, де вони знаходяться.

Не намагатися все зосередити в одному місці, а поєднати те, що вже є в різних куточках планети.

(або ВАК)- на даний момент найбільший і найпотужніший прискорювач частинок у світі. Ця махіна була запущена у 2008 році, але довго працювала на знижених потужностях. Розберемося, що це таке і навіщо потрібний великий адронний колайдер.

Історія, міфи та факти

Ідея створення колайдера була озвучена у 1984 році. А сам проект на будівництво колайдера було схвалено і прийнято аж 1995 року. Розробка належить Європейському центру ядерних досліджень (CERN). Взагалі запуск колайдера привернув до себе велику увагу не лише вчених, а й простих людейз усього світу. Говорили про всілякі страхи та жахіття, пов'язані із запуском колайдера.

Втім, хтось і зараз, цілком можливо, чекає на апокаліпсис, пов'язаний з роботою ВАК і тремтить від однієї думки про те, що буде, якщо ч вибухне великий адронний колайдер. Хоча, в першу чергу, всі боялися чорної дірки, яка, спочатку будучи мікроскопічною, розростеться і благополучно поглине спочатку сам колайдер, а за ним Швейцарію та решту світу. Також більшу паніку викликала анігіляційна катастрофа. Група вчених навіть подала до суду, намагаючись зупинити будівництво. У заяві говорилося, що згустки антиматерії, які можуть бути отримані в колайдері, почнуть анігілювати з матерією, почнеться ланцюгова реакція і весь Всесвіт буде знищено. Як казав відомий персонаж із «Назад у Майбутнє»:

Весь Всесвіт, звичайно, у найгіршому випадку. У кращому – лише наша галактика. Лікар Емет Браун.

А тепер спробуємо зрозуміти, чому він адронний? Справа в тому, що він працює з адронами, точніше розганяє, прискорює та стикає адрони.

Адрони- Клас елементарних частинок, схильних до сильної взаємодії. Адрони складаються з кварків.

Адрони поділяються на баріони та мезони. Щоб було простіше, скажімо, що з баріонів складається майже вся відома нам речовина. Спростимо ще більше і скажемо, що баріони – це нуклони (протони та нейтрони, що становлять атомне ядро).

Як працює великий адронний колайдер

Масштаб дуже вражає. Колайдер є кільцевим тунелем, що залягає під землею на глибині ста метрів. Довжина великого адронного колайдера становить 26 659 метрів. Протони, розігнані до швидкостей близьких до швидкості світла, пролітають у підземному колі територією Франції та Швейцарії. Якщо говорити точно, то глибина залягання тунелю лежить у межах від 50 до 175 метрів. Для фокусування і утримання пучків протонів, що летять, використовуються надпровідні магніти, їх загальна довжина становить близько 22 кілометрів, а працюють вони при температурі -271 градусів за Цельсієм.

У складі колайдера 4 гігантські детектори: ATLAS, CMS, ALICE та LHCb. Крім основних великих детекторів є ще й допоміжні. Детектори призначені для фіксації результатів зіткнень частинок. Тобто після того, як на навколосвітніх швидкостях стикаються два протони, ніхто не знає чого чекати. Щоб «побачити», що вийшло, куди відскочило і як далеко відлетіло, і існують детектори, напхані всілякими датчиками.

Результати роботи великого адронного коллайдера.

Навіщо потрібний колайдер? Ну точно не для того, щоб знищити Землю. Здавалося б, який сенс зіштовхувати частки? Справа в тому, що питань без відповідей у ​​сучасній фізиці дуже багато, і вивчення світу за допомогою розігнаних частинок може в буквальному сенсі відкрити новий пласт реальності, зрозуміти устрій світу, а можливо навіть відповісти на головне питання «сенсу життя, Всесвіту і взагалі» .

Які відкриття вже здійснили на ВАК? Найвідоміше - це відкриття бозона Хіггса(Йому ми присвятимо окрему статтю). Крім того, були відкриті 5 нових частинок, отримані перші дані зіткнень на рекордних енергіях, показано відсутність асиметрії протонів та антипротонів, виявлено незвичайні кореляції протонів. Список можна продовжувати довго. А ось мікроскопічних чорних дірок, які наводили страх на домогосподарок, виявити не вдалося.

І це при тому, що колайдера ще не розігнали до його максимальної потужності. Наразі максимальна енергія великого адронного колайдера – 13 ТеВ(Тера електрон-Вольт). Однак, після відповідної підготовки протони планують розігнати до 14 ТеВ. Для порівняння, у прискорювачах-попередниках ВАК максимально отримані енергії не перевищували 1 ТеВ. Так розганяти частки міг американський прискорювач Теватрон зі штату Іллінойс. Енергія, досягнута в колайдері – далеко не найбільша у світі. Так, енергія космічного проміння, зафіксованого на Землі, перевищує енергію частки, розігнаної в колайдері в мільярд разів! Тож небезпека великого адронного колайдера мінімальна. Цілком імовірно, що після того, як усі відповіді будуть отримані за допомогою ВАК, людству доведеться будувати ще один колайдер посильніше.

Друзі, любите науку, і вона обов'язково покохає Вас! А допомогти Вам полюбити науку легко зможуть наші автори. Звертайтесь за допомогою, і нехай навчання приносить радість!