Большой адронный коллайдер - супер ускоритель частиц или попытка увидеть "частицу Бога".
В 2012 году специалисты Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) сообщили общественности о нахождении бозона Хиггса — так называемой «божественной частицы», от которой, по существующей версии, образовалась вся существующая материя. Этого события ждали давно. Пожалуй, ради него и строился в Женеве Большой адронный коллайдер — ускоритель элементарных частиц.
Большо́й адро́нный колла́йдер (сокращённо БАК) — ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов (ионов свинца) и изучения продуктов их соударений. Коллайдер построен в ЦЕРНе (Европейский совет ядерных исследований), находящемся около Женевы, на границе Швейцарии и Франции, имеет длину 26,7 км и залегает под землей на глубине от 50 до 175 метров.
БАК является самой крупной экспериментальной установкой в мире. В строительстве и исследованиях участвовали и участвуют более 10 тысяч учёных и инженеров из более чем 100 стран.
«Большим» назван из-за своих размеров: длина основного кольца ускорителя составляет 26 659 м; «адронным» — из-за того, что он ускоряет адроны, то есть тяжёлые частицы, состоящие из кварков; «коллайдером» (англ. collider —сталкиватель) — из-за того, что пучки частиц ускоряются в противоположных направлениях и сталкиваются в специальных точках столкновения.
Поиск бозона Хиггса ведут сразу две группы ученых — «Атлас» и «СМS».
Согласно существующей теории, частица бозон Хиггса возникает под влиянием поля Хиггса, которое придает материи массу. Это поле не улавливают современные приборы. Поэтому единственный шанс доказать теорию — найти саму частицу. Если ее все-таки официально откроют, то будет доказано, что Вселенная образовалась в результате Большого взрыва 14 миллиардов лет назад — и именно поле Хиггса, наделяющее вещество массой, привело к образованию планет, звезд и галактик.
Процесс ускорения частиц в коллайдере
Скорость частиц в БАК на встречных пучках близка к скорости света в вакууме. Разгон частиц до таких больших энергий достигается в несколько этапов. На первом этапе низко энергетичные линейные ускорители Linac 2 и Linac 3 производят инжекцию протонов и ионов свинца для дальнейшего ускорения. Затем частицы попадают в PS-бустер и далее в сам PS (протонный синхротрон), приобретая энергию в 28 ГэВ. При этой энергии они уже движутся со скоростью близкой к световой. После этого ускорение частиц продолжается в SPS (протонный суперсинхротрон), где энергия частиц достигает 450 ГэВ.
Затем сгусток протонов направляют в главное 26,7-километровое кольцо, доводя энергию протонов до максимальных 7 ТэВ, и в точках столкновения детекторы фиксируют происходящие события. Два встречных пучка протонов при полном заполнении могут содержать 2808 сгустков каждый. На начальных этапах отладки процесса ускорения циркулируют лишь по одному сгустку в пучке длиной несколько сантиметров и небольшого поперечного размера. Затем начинают увеличивать количество сгустков. Сгустки располагаются в фиксированных позициях относительно друг друга, которые синхронно движутся вдоль кольца. Сгустки в определённой последовательности могут сталкиваться в четырёх точках кольца, где расположены детекторы частиц.
Кинетическая энергия всех сгустков адронов в БАКе при полном его заполнении сравнима с кинетической энергией реактивного самолета, хотя масса всех частиц не превышает нанограмма и их даже нельзя увидеть невооружённым глазом. Такая энергия достигается за счёт скорости частиц, близкой к скорости света. Скорость протонов с энергией 7 ТэВ всего на 3 метра в секунду меньше, чем скорость света (c).
Сгустки проходят полный круг ускорителя быстрее, чем за 0,0001 сек, совершая, таким образом, свыше 10 тыс. оборотов в секунду.
По некоторым гипотезам учёных большая мощность адронного коллайдера позволит ему вторгнуться в совершенно новые сферы физики, одной из которых является область, имеющая отношение к частицам темной материи, которая, наряду с таинственными силами темной энергии, оказывает огромное влияние на все процессы, происходящие во Вселенной.
Видео:
Комментариев нет:
Отправить комментарий