Андронный или адронный коллайдер: РИА Новости – события в Москве, России и мире сегодня: темы дня, фото, видео, инфографика, радио

Большой адронный коллайдер. Справка | Наука | Общество

Людмила Магомедова

Примерное время чтения: 4 минуты

2761

Категория:  Открытия

Ровно 10 лет назад ученые запустили самый мощный в мире ускоритель заряженных частиц: большой адронный коллайдер. БАК считается самой крупной экспериментальной установкой в мире. Его создавали всем миром. Часть разработок базировалась на трудах советских ученых. В целом в строительстве БАКа и последующих исследованиях на нем принимали и принимают участие более 10 тысяч ученых и инженеров почти из 100 стран мира.

Фото: Shutterstock.com

Что представляет собой коллайдер и сколько он стоит?

Это кольцевой туннель длиной 27 километров и глубиной 100 метров, из-за чего его и называют большим. Адронным он назван из-за того, что ускоряет адроны (протоны и тяжелые ядра атомов). Коллайдером установка называется из-за сталкивания двух пучков ускоренных частиц во встречных направлениях в специальных местах столкновения. Место его расположения — ЦЕРН (Европейский совет ядерных исследований). Он находится на границе двух стран, — Швейцарии и Франции — недалеко от Женевы. Стоимость строительства оценивается специалистами в 13,2 млрд долларов.

История запуска

Идея создания коллайдера появилась еще в 1984 году. Однако строительство началось только в 2001 году. Фактически коллайдер запустили только 10 сентября 2008 года. 19 сентября произошла авария, в результате чего БАК вышел из строя. Ученые сообщили о том, что один из электрических контактов между сверхпроводящими магнитами расплавился под действием электрической дуги, которая пробила изоляцию гелиевой системы охлаждения. Это привело к деформации конструкций, загрязнению внутренней поверхности вакуумной трубы, а также выбросу около 6 тонн жидкого гелия в туннель. Специалисты были вынуждены остановить работу коллайдера. Ремонт занял весь остаток 2008 и часть 2009 года. В последующие годы коллайдер работал на пониженной энергии. Сначала протонные столкновения проводились на уровне энергии 1180 ГэВ на каждый пучок. С течением времени объем энергии стали увеличивать и дошли до отметки 4 ТэВ. За это время самым значимым достижением стало открытие бозона Хиггса. Это элементарная частица, квант поля Хиггса, возникающая в Стандартной модели. По словам профессора Карла Якобса, открытый бозон сначала назвали «чертовой частицей», а потом журналисты прозвали ее «частицей Бога».

Зачем он нужен?

Физик Андрей Ростовцев поясняет, что БАК предназначен для того, чтобы изучать фундаментальные законы природы, которые нам еще неизвестны. По его словам, коллайдер помогает искать и открывать новые частицы, которые помогут восполнить пробелы в представлении о мире. «Мы знаем, что наша модель, которая используется для описания мира, неполная. Должны существовать какие-то новые частицы, какие-то новые явления, которые сделают картину полной и согласованной. Для этого нужны ускорители большой энергии. В этих целях и был построен Большой адронный коллайдер. Мы знаем, что с помощью него экспериментально был обнаружен бозон Хиггса, за которым охотились в течение 40-50 лет. И только коллайдер позволил подтвердить, что такая частица существует. И все равно наше представление о мире противоречиво. И, чтобы устранить это противоречие, должны быть обнаружены еще такие же частицы, как бозон Хиггса», — заявил Ростовцев.

Смотрите также:

  • Большой адронный коллайдер может открыть новые измерения →
  • Научным прорывом года назвали открытие бозона Хиггса →
  • Ученые открыли новую элементарную частицу →

научные разработкиБольшой адронный коллайдер

Следующий материал

Также вам может быть интересно

  • Ученые определили вес темной материи
  • Большой адронный коллайдер частично остановлен до 2015 года
  • Физики открыли новую частицу на Большом адронном коллайдере
  • «Бозон Хиггса» обнаружен – ученые
  • Российский ученый обнаружил новый род вымерших моллюсков

Новости СМИ2

Большой андронный коллайдер запустят в конце августа – Новости – Научно-образовательный портал IQ – Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

На конец августа запланирован величайший научный эксперимент в мире.

Он призван воссоздать в миниатюре условия Вселенной на заре ее существования вскоре после Большого взрыва, произошедшего 14 миллиардов лет назад.

Европейский центр молекулярной физики под Женевой (CERN) направит первый луч из ядер водорода (протонов) со скоростью, близкой к скорости света, в 27-километровый замкнутый тоннель Большого адронного коллайдера.   

Напомним, что большой адронный коллайдер (по-английски – LHC, от Large Hadron Collider) разместился на границе Швейцарии и Франции в гигантском тоннеле на глубине ста метров. Устройство представляет собой кольцевой ускоритель заряженных частиц на встречных пучках с кольцом длиной в 26,65 км. Для его создания было использовано 1624 сверхпроводящих магнита, составленных в линию длиной более 22 км.

Его строительство осуществлялось в последние 14 лет при участии США, России, стран Азии, а также ядра центра – стран ЕС, и обошлось в 10 млрд. долл. Россия вкладывала десятки миллионов долларов в развитие проекта. На ускорителе работают сотни российских физиков. А один из четырех экспериментов на коллайдере будет осуществляться под руководством сотрудника Института теоретической и экспериментальной физики Андрея Голубкина.

Руководитель проекта Лин Эванс на Открытом научном форуме (EuroScience) в Барселоне заявил, что первые столкновения частиц в коллайдере произойдут спустя 7-8 недель, в начале осени, когда CERN запустит в тоннель два луча в разных направлениях и сведет их вместе.

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.

Прежде чем запустить БАК, необходимо охладить 50000 тонн оборудования до температуры 1,8 градуса выше абсолютного нуля по Кельвину с помощью сверхтекучего жидкого гелия, – на настоящий момент это крупнейший низкотемпературный проект в истории.

Старший научный сотрудник CERN Фабиола Джанотти сказала на форуме, что “новая физика” – описание частиц и сил, которые не наблюдались прежде, – может появиться сразу после запуска БАК, однако исследователям необходимо, по крайней мере, шесть месяцев наблюдения за четырьмя гигантскими детекторами частиц, участвующими в эксперименте, прежде чем они смогут рассказать о своих открытиях.

По словам Джанотти, первым научным достижением этого эксперимента может стать доказательство или опровержение “суперсимметрии” – теории, гласящей, что любая субатомная частица имеет гораздо более тяжелого партнера, или “суперчастицу”.

Опасения, связанный с запуском адронного коллайдера сильно преувеличены, сообщил научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной физики, член-корреспондент РАН Михаил Высоцкий.

 «Со Вселенной все будет в порядке. Какой она была до адронного коллайдера, такой она останется и после него. Он ей ничего плохого не сделает», – подчеркнул Михаил Высоцкий.

22 июля, 2008 г.


Новые экзотические частицы, обнаруженные на адронном коллайдере, раскрывают новые тайны физики

Технологии и наука Наука Физика Большой адронный коллайдер LHC

Физики из Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) объявили 5 июля, что они обнаружили три новых экзотических типа частиц, которые никогда раньше не наблюдались, проливая свет на субатомный мир, который мы до конца не понимаем.

Наблюдение было сделано с помощью Большого адронного коллайдера (БАК), крупнейшего в мире ускорителя частиц. Он работает, ускоряя два луча адронов — в частности, протонов или ионов — вокруг и вокруг по 27-километровому кругу, прежде чем столкнуть их друг с другом почти со скоростью света.

После этого используются чрезвычайно чувствительные детекторы для наблюдения за тем, что произошло в доли секунды после этого столкновения. Идея состоит в том, что высокоэнергетические столкновения частиц могут временно производить редкие, экзотические частицы, которые мы обычно не видим, и эти редкие частицы могут рассказать нам о некоторых из наиболее фундаментальных характеристик нашей Вселенной: откуда берется масса, например, и что такое темная материя и темная энергия.

Первый запуск БАК состоялся 10 сентября 2008 года. С тех пор он претерпевал различные переделки, и до этой весны более трех лет находился в отключенном состоянии для проведения работ по техническому обслуживанию и модернизации.

Ученый смотрит на часть Большого адронного коллайдера в Европейской организации ядерных исследований недалеко от Женевы, Швейцария. Машина сталкивает частицы вместе, чтобы исследовать тайны субатомного мира. Фабрис Коффрини/AFP/Getty

На прошлой неделе ученые снова включили ускоритель, запустив пучки частиц с более высокими энергетическими уровнями, чем когда-либо прежде. В результате столкновений образовались три невиданные ранее частицы: пентакварк нового типа, тетракварк нового типа и первая в истории пара тетракварков.

Кварки — это крошечные частицы, которые объединяются, образуя адроны — класс частиц, который включает обычные строительные блоки атома, известные как протоны и нейтроны, и они бывают шести типов, известных как ароматы. Эти ароматы вверх, вниз, очарование, странный верх и низ.

Сами кварки соединены глюонами, что позволяет им создавать более крупные частицы. Кварки связаны сильным ядерным взаимодействием — одним из четырех фундаментальных взаимодействий во Вселенной наряду со слабым ядерным взаимодействием, электромагнетизмом и гравитацией.

Обычно кварки объединяются в группы по двое и по трое. Протоны, например, состоят из трех кварков. Однако в редких случаях кварки могут объединяться в группы по четыре или пять — тетракварки и пентакварки соответственно.

Хотя они наблюдались и раньше, самое последнее открытие ознаменовало первый случай, когда они были обнаружены в определенных комбинациях.

«Эти открытия очень важны, поскольку они подтверждают существование «экзотических» состояний пентакварка и тетракварка с различными комбинациями кварков, включая на этот раз странный кварк», — Никола Нери, старший участник эксперимента LHCb, в котором были обнаружены частицы. , сказал Newsweek .

“Кварковый и глюонный состав адронов может быть очень сложным из-за нашей ограниченной способности вычислять эффекты сильных взаимодействий. Однако сильное взаимодействие одинаково для легких кварков: верхние, нижние и странные кварки. Это симметрия их природы, что должно отражаться в экзотических состояниях пентакварка и тетракварка и в их свойствах при замене странного кварка верхним или нижним кварком.

ширина и квантовые числа, если экспериментальные результаты согласуются с теорией. Эти измерения помогут понять природу «экзотических» адронов и механизм связи, формирующий такие состояния.

«Важно определить закономерности среди различных «экзотических» адронов, чтобы иметь возможность проверить теоретические предсказания и улучшить наше понимание сильных взаимодействий. В частности, мы не знаем, как предсказывать массы, ширины и квантовые числа экзотических состояний, поскольку мы все еще не в состоянии произвести точные расчеты, исходя из первых принципов».

Нери добавил, что эксперименты на LHC с использованием больших выборок данных и высокотехнологичных датчиков помогут в разработке моделей для предсказаний.

Недавний запуск LHC — один из многих, которые, как ожидается, будут проведены в беспрецедентном количестве в ближайшие четыре года благодаря недавней модернизации и техническому обслуживанию коллайдера. Предстоящая серия экспериментов называется Run 3.

В частности, секция LHCb, где были обнаружены новые комбинации кварков, подверглась полной реконструкции. По данным CERN, теперь ожидается, что в этой части LHC количество столкновений увеличится в три раза.

LHCb предназначен для исследования небольших различий между материей и антиматерией путем изучения особого типа кварков, известных как кварки красоты. В нем используется детектор весом 5600 тонн, которым управляют около 1565 ученых из 20 стран.

Большой адронный коллайдер официально возобновляет научную работу

После трех лет модернизации и технического обслуживания крупнейший и самый мощный в мире ускоритель частиц, Большой адронный коллайдер (БАК), запустился в третий раз. Во вторник в 10:47 утра по восточному поясному времени атомный ускоритель выстрелил пучками протонов через кольцо сверхпроводящих магнитов протяженностью 26,7 миль в Швейцарии. Новые обновления позволят LHC достичь увеличенной энергии столкновения до 13,6 трлн электрон-вольт (предыдущие запуски были на 8 трлн и 13 трлн электрон-вольт). Физики прогнозируют, что машина будет работать с такой интенсивностью почти четыре года, открывая новые возможности в области физики элементарных частиц.

«Это значительное увеличение, прокладывающее путь к новым открытиям», — сказал в пресс-релизе Майк Ламонт, директор по ускорителям и технологиям Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН).

Одна из целей новой эры БАК — лучше понять структуру бозона Хиггса, субатомной частицы, обнаруженной коллайдером десять лет назад. Частица бозона Хиггса, которая, по теории ученых, придает массу другим частицам, таким как электроны и кварки, была создана через 10–12 секунд после Большого взрыва, создавшего Вселенную миллиарды лет назад.

[См.: Усовершенствованный Большой адронный коллайдер вернулся, чтобы ответить на самые важные вопросы]

Ученые из ЦЕРН, управляющего БАК, планируют измерить, как бозон Хиггса распадается на другую материю, например мюоны . «Это был бы совершенно новый результат в саге о бозоне Хиггса, впервые подтвердивший, что частицы второго поколения также получают массу через механизм Хиггса», — сказал теоретик ЦЕРН Микеланджело Мангано в пресс-релизе.

Модернизация LHC также позволит более точно измерить другие фундаментальные особенности Вселенной, такие как происхождение асимметрии материи и антиматерии (неразгаданная тайна того, почему существует больше материи, чем антиматерии). Другие области интересов включают поиск темной материи и изучение материи при экстремальных температурах и плотности.

Чтобы охотиться за этими редкими атомными частицами, БАК содержит несколько ускоряющих структур для увеличения энергии своих пучков частиц. В машине используются тысячи магнитов, которые помогают сближать частицы, увеличивая вероятность столкновения. Эти лучи движутся почти со скоростью света, прежде чем столкнуться друг с другом, что позволяет ученым изучать внутренности атомов.

Благодаря столкновениям частиц физики многое узнали о мельчайших известных строительных блоках материи. Также во вторник ЦЕРН представил доказательства существования трех новых экзотических частиц, пентакварка и двух тетракварков. Открытие может помочь физикам понять, как формируются кварки — пары субатомных частиц, несущих дробный электрический заряд.

Оставить комментарий