Главная
Что значит слово коллайдер: Коллайдер — что это такое? Определение, значение, перевод

Что значит слово коллайдер: Коллайдер — что это такое? Определение, значение, перевод

Содержание

15 наивных вопросов о Супер С-тау фабрике

Знакомясь с миром элементарных частиц, можно подумать, что попали в фэнтези: кругом кварки, адроны, тау-лептоны и множество других непонятных красивых названий. Между ними возникают сложные отношения, напоминающие то дружбу, то конфликт. Однако если верить физикам, этот мир реально существует и логически обоснован, в отличие от историй какого-нибудь Толкина. Разобраться в хитросплетениях микромира учёным помогают специальные ускорители — коллайдеры, в которых на огромной скорости сталкиваются элементарные частицы. Одну из таких установок с необычным названием «Супер С-тау фабрика» планируют построить в новосибирском Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН. На примере будущего суперприбора гуманитарные корреспонденты «КШ» постарались разобраться в тонкостях ускорительной физики, а заодно и Стандартной модели. Проводником в мир элементарных частиц выступил для отчаянных девушек ведущий научный сотрудник ИЯФ СО РАН, заведующий кафедрой физики элементарных частиц физического факультета НГУ, кандидат физико-математических наук Иван Логашенко.

Иван Логашенко

Ведущий научный сотрудник ИЯФ СО РАН, заведующий кафедрой физики элементарных частиц физического факультета НГУ, кандидат физико-математических наук, один из разработчиков коллайдера «Супер С-тау фабрика».

ВЭПП 2000

Почему эта штука называется «фабрикой»? Это слово относится скорее к производству трикотажа или тумбочек, а не к ядерной физике…

Здесь нет противоречия: Супер С-тау фабрика будет производить частицы. Не мебель, конечно, но, согласитесь, сравнение напрашивается само собой. Вообще, фабриками частиц называют особый класс коллайдеров с высокой светимостью, которые заточены под получение определённых видов частиц.

ВЭПП 2000

Простите, а что такое «светимость»? Это про свет?

Не совсем. Это одна из характеристик коллайдера: чем больше столкновений пучков частиц, тем выше светимость. Новосибирская С-тау фабрика не просто так имеет в названии приставку «супер»: предполагается, что светимость установки будет в сто раз больше, чем у других, работающих в этом диапазоне энергий.

ВЭПП 2000

Диапазон энергий — это, конечно, понятнее, чем светимость, но что за энергия всё-таки имеется в виду?

Речь идёт об энергии, с которой пучки частиц сталкиваются друг с другом. Наша фабрика будет работать на сравнительно низких энергиях. Но зато можно будет с большой точностью проводить измерения, а значит, выше шансы поймать и изучить относительно редкие процессы. Это как фотография с высокой резкостью. Вот знаменитый Большой адронный коллайдер (БАК) работает на самой высокой энергии, достигнутой на сегодня. В результате на выходе получается очень много самых разных частиц, и в этом потоке трудно выловить то, что нужно. В общем, разные задачи — разные коллайдеры.

Слово «коллайдер» уже вошло в гуманитарный лексикон. Насколько мы понимаем, в нём что-то с чем-то сталкивается…

Да, Супер С-тау фабрика — это коллайдер. А главный принцип коллайдера — разогнать частицы до скоростей, близких к световым, и столкнуть друг с другом. Например, в БАКе сталкивают протоны или ядра свинца. В установке NICA, которая сейчас строится в Дубне, будут сталкивать ядра золота. А в Новосибирске выбрали частицы полегче: электроны и позитроны.

Иван Борисович Логашенко

Об электроне нам в школе рассказывали. Это про электричество. И ещё он такой маленький и летает вокруг атомного ядра. А «позитрон»?

Позитрон—античастица электрона. Всё то же самое, только заряд не отрицательный, а положительный. Существование таких частиц впервые предположил Поль Дирак в 1928 году. В 1932-м позитроны удалось зафиксировать в космических лучах, ну а потом их стали получать в лабораторных условиях.

Когда физики объясняют гуманитариям принцип работы коллайдера, они любят проводить аналогию со столкновением игрушечных автомобилей. Мол, если хорошенько стукнуть их друг о друга, то они разлетятся на куски и ребёнок сможет посмотреть, из чего они сделаны.

Но нас смущает, что вы сталкиваете электроны и позитроны. Это ведь совсем элементарные частицы, на какие куски они могут разлететься?

Бывает, что при столкновении элементарные частицы не разлетаются на части, а рождают новые частицы. Представьте, что вы разогнали до огромной скорости два яблока и столкнули. В обычном мире вы получите не очень аппетитные ошмётки. А вот в микромире из точки столкновения электрона с позитроном вылетит много новых электронов, позитронов и других частиц.

Подождите! Электрон — это материя, позитрон — антиматерия. Если они сталкиваются, случается аннигиляция, мы об этом в фантастических книгах много раз читали. По идее, всё должно исчезнуть, разве нет?

В целом правильно. Слово «аннигиляция» происходит от латинского annihilatio — уничтожение, полное уничтожение, отмена. Но в природе ничто не исчезает бесследно. Когда аннигилируют электрон с позитроном, рождается состояние под названием «виртуальный фотон», и дальше открывается возможность для появления новых частиц, которые мы и ищем.

Туннель для с-тау фабрики

Вернёмся к названию вашей установки. Про фабрику мы поняли. А «С-тау» что означает? Звучит романтично, но совершенно непонятно.

Это сокращение от очарованных с-кварков (по-английски charm) и тау-лептонов. Начнём с кварков. Из школьной программы вы, наверное, помните, что ядра атомов состоят из протонов и нейтронов. Они, кстати, не такие уж элементарные, поскольку, в свою очередь, состоят из кварков. Существует шесть сортов, или ароматов, кварков. Нижние — d, верхние — u, странные — s, очарованные — c, прелестные — b и топ-кварки — t. Протоны, например, всегда состоят из двух верхних кварков и одного нижнего, а нейтроны — из одного верхнего и двух нижних. Комбинаций может быть великое множество, поэтому и видов частиц очень много. Очарованный кварк — это следующее поколение после нижних и верхних. Он довольно тяжёлый: весит больше, чем целый протон. Его заряд равен +2/3 e. Да, у кварков заряды дробные, но поскольку в обычном мире они никогда не появляются в одиночестве, то, например, у протона +1 e.
Ещё у этого кварка есть такое свойство — очарование. Слово кажется простым и красивым, но за ним стоит очень сложная квантовая физика. Для гуманитариев достаточно будет знать, что очарование при одних видах взаимодействия всегда сохраняется, а при других может изменяться не более чем на единицу.

Пультовая

Quark в переводе с немецкого — «творог». Как связаны между собой фундаментальные частицы и кисломолочный продукт?

Гипотезу, что нейтроны и протоны состоят кварков, выдвинул американский физик Марри Гелл-Ман. Название для новых частиц он взял у Джеймса Джойса: в романе «Поминки по Финнегану» чайки кричат: Three quarks for Muster Mark! («Три кварка для мистера Марка»). А Джойс позаимствовал кричалку для чаек у неизвестных фермеров: на сельскохозяйственной ярмарке в Германии он увидел рекламный слоган Drei Mark für Musterquark («Три марки за образцовый творог»). Наверное, можно сказать, что кварки связаны с творогом через чаек Джеймса Джойса.

Каналы транспортировки пучков

А тау-лептоны? Это слово никаких ассоциаций не вызывает.

Тоже элементарная частица. Относится к тому же семейству, что и электрон. У неё такой же заряд и вообще много общего. Но она почти в три с половиной тысячи раз тяжелее. И распадается очень быстро. Если электрон живёт практически бесконечно (как минимум 6,6 × 1028 лет), то время стабильного существования тау-лептона — 2,9 × 10−13 секунды (то есть меньше одной триллионной). При этом вариантов распада может быть много — возможно, ключ к новой физике удастся найти именно там.

Пультовая

Почему фабрика производит именно эти частицы?

У каждого коллайдера своя специализация: например, новосибирский ВЭПП-2000 настроен на получение лёгких u-, d- и s-кварков, японская установка SuperKEKB производит уже b-кварки, а тяжеловес БАК — самые тяжёлые t-кварки. Супер С-тау фабрика будет специализироваться на с-кварках. А тау-лептоны по массе очень близки к с-кваркам и поэтому возникают в том же диапазоне энергий.

Каналы транспортировки пучков

В описании установки встречается много непонятных слов. Среди них, например, димюоний, чармоний… Это что?

Мюон — ближайший родственник тау-лептона и электрона. Он легче первого и тяжелее второго, соответственно, может возникнуть в результате распада тау-лептона. И у нас есть шанс первыми в мире получить вещество под названием димюоний. Это такой вариант атома водорода, в котором вместо протона и электрона — положительный и отрицательный мюоны. Теоретически такое возможно, но экспериментально пока ни у кого не получалось. В процессе строительства Супер С-тау фабрики будет сооружена специальная установка — мюмютрон — которая может стать первым местом, где это удастся сделать. Теперь про чармоний. Наверное, по названию вы уже догадались, что он состоит из очарованного кварка и его античастицы. «Они же должны аннигилировать!» — скажете вы и будете правы. Они действительно аннигилируют, но не сразу, а сначала какое-то время живут вместе, образуя этот самый чармоний.

Туннель для с-тау фабрики

Ещё там есть какие-то глюболы и что-то ещё на «глю-». Подозреваем, что с глюкозой они не связаны.

Это, наверное, самое интригующее. Существует четыре вида взаимодействий: электромагнитное, слабое, сильное и гравитационное. Сильное взаимодействие удерживает кварки вместе, не давая протону или нейтрону развалиться. Его переносчики — глюоны. Отсюда и их название: glue в переводе с английского значит «клей». Пока нигде глюоны отдельно от кварков получить не удавалось. Но поскольку у них есть заряд, можно предположить, что они способны не только склеивать элементарные частицы, но и приклеиваться друг к другу. Слипшиеся глюоны и называют глюонием или глюболами.

Большие данные

Нас вот что смущает… Все эти частицы имеют очень, очень маленькую продолжительность жизни, их невозможно сфотографировать или снять на камеру. Как же тогда их обнаружить, зафиксировать и вообще понять, что в коллайдере произошло нечто важное и интересное?

Для регистрации частиц есть специальные детекторы. А если частица распадается ещё на подлёте к ним, события фиксируют по продуктам распада. На Супер С-тау фабрике после цепочки распада до детектора будут долетать только несколько видов частиц: фотоны, электроны, мюоны, пи- и К-мезоны, протоны, нейтроны и их античастицы. Понятно, что при таком раскладе совершенно разные события могут привести к одинаковым продуктам распада. Поэтому здесь начинается новый этап — накопление и анализ статистики: специалисты изучают, например, углы разлёта частиц, распределение по энергии и много-много других тонкостей. Помните, мы говорили про светимость? Это параметр, который показывает количество событий в коллайдере. Как я уже говорил, производительность Супер С-тау фабрики будет в сто раз выше, чем у аналогов, а это значит больше событий, больше статистических данных, более точные результаты и большая вероятность увидеть что-то действительно редкое. Именно поэтому, говоря о фабриках частиц, учёные всегда отмечают особую важность этого показателя.

Большие данные

Хорошо. Вот есть Большой адронный коллайдер. На нём нашли знаменитый бозон, после чего Питеру Хиггсу дали Нобелевскую премию. На установке LIGO впервые зафиксировали гравитационные волны, и Нобелевка досталась Кипу Торну с коллегами. А за что могут дать премию тем, кто охотится за кварками и лептонами на Супер С-тау фабрике?

За то же, за что её дали Питеру Хиггсу и Кипу Торну: за развитие Стандартной модели. За улучшение и дополнение этой теории для лучшего понимания микромира. На Супер С-тау фабрике можно будет проверить распады тау-лептонов и очарованных кварков, которые полностью не подтверждены Стандартной моделью. Также, возможно, в распадах очарованных частиц удастся найти нарушения СP-симметрии — баланса между материей и антиматерией.

А что, если физику частиц переложить на музыку? Допустим:
Адро-о-он
Бозо-о-он
Глюо-о-о-он
Тау-лепто-о-он
Ля-я-а-а-а. Ля-а-а-а…
И не надо говорить, что у меня нет ни слуха, ни голоса!

Как понять большой адронный коллайдер – отвечаем на глупые вопросы: где находится, как работает, какая цена

#Технологии

Поделиться:

Михаил Морозов

Одна из главных новостей в начале июля в науке: большой адронный коллайдер заработает с рекордной мощностью в 13,6 трлн электронвольт. Процесс будет запущен с 5 июля.

Коллайдер – адронный или андронный – как вообще правильно

Правильно без буквы «н» – адронный. Название произошло от греческого слова «адронос» – «тяжелый». Сам коллайдер – это ускоритель тяжелых заряженных частиц (адронов).

Большой адронный коллайдер простыми словами. Для чего он нужен – самое простое объяснение

В физике есть теория о взаимодействии элементарных частиц под названием «Стандартная модель». Коллайдер помогает в изучении частиц. Он разгоняет их до скорости, которая близка к скорости света. Они сталкиваются друг с другом, а ученые за этим наблюдают. Некоторые частицы образуются только лишь там, исходя из условий, которые создает им коллайдер.

Ученые получают или какие-то интересные эффекты, или даже новые неизвестные науке частицы. Открытия с помощью коллайдера позволяют получить больше понимания, как устроен мир и какие супертехнологии можно создать в будущем.

Масштабы большого адронного коллайдера – насколько он велик и где располагается

Тут несколько цифр:

  • В строительстве и исследованиях участвовали более десяти тысяч ученых и инженеров из более чем сотни стран.
  • Диаметр туннеля – 27 км, протяженность – около 100 км.
  • Он располагается около Женевы на границе Швейцарии и Франции.

Женева

Почему перед запуском коллайдера была паника

Коллайдер был запущен 10 сентября 2008 года. Перед этим в медиа активно шло обсуждение: такие эксперименты вызовут черную дыру, которая поглотит сначала само устройство, а потом и всю планету.

Почему это было нереально – объяснял директор НИИ ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ Эдуард Боос. На Землю из космоса ежедневно прилетают протоны, чьи энергии могут быть разными. В коллайдере также ускоряются протоны. Но прилетающие протоны на Землю не влияли. Так что и появление микро-черных дыр во время столкновений частиц в коллайдере казалось крайне маловероятным.

Что важного большой адронный коллайдер открыл за эти годы

Открытий для физиков было очень много. Прежде всего:

Получилось изучить свойства кварк-глюонной плазмы – такое состояние достигается при слишком высоких энергиях. Считается, что в первые мгновения жизни Вселенной (в первые 0,000001 секунды Большого взрыва) она ее заполняла. «Коллайдер сталкивает ионы плазмы между собой с огромной скоростью – почти со скоростью света. Это позволяет увидеть, как плазма превращается в ядра атомов и строительные блоки жизни», – рассказывал один из участников исследования доктор Ю Чжоу.

Были получены пентакварки – частицы, состоящие из пяти кварков вместо двух или трех. Они помогут лучше понять принципы устройства материи.

Была открыта новая частица – экзотический тетракварк. Предполагается, что это открытие породит большое количество новых теоретических работ в области сильных взаимодействий на больших расстояниях.

Наконец, бозон Хиггса. Это самая знаменитая частица. Ее обнаружение было одной из главных целей строительства коллайдера. В 2012-м появился кандидат на роль бозона, в 2013-м – подтверждения, что он существует.

Профессор Питер Хиггс

Бозон Хиггса – что это значит

Считается, что в ранней Вселенной частицы не имели массы, поэтому соблюдалась симметрия. Затем она стала нарушаться самопроизвольно – одни частицы были массивными, другие – безмассовыми. Почему нарушается симметрия – загадка.

Физики Питер Хиггс и Франсуа Энглер предполагали, что масса частиц растет под действием особого поля – некоторые из них проходят, не получая массы, некоторые – накапливают ее. В этом случае поле должно иметь связанную с ним частицу (бозон Хиггса), контролирующую взаимодействие с другими частицами и полем.

Существование бозона Хиггса было подтверждено с точностью до 99,99997%. Ранее из всех предсказанных частиц Стандартной модели не был обнаружен только он. Если бы он не был найден – объяснение нарушения симметрии следовало бы искать снова. А так его даже называли «частицей бога».

Обнаружение бозона Хиггса считается одним из главных открытий в науке. Ученые надеются, что оно позволит разработать теорию, которая расширит Стандартную модель. Его называют большим шагом к пониманию того, как устроена Вселенная.

Пока что вся известная теория – всего лишь несколько процентов всей материи. Гораздо большая часть имеет совершенно неизвестную природу – она и получила название «темной материи». Это словосочетание уже часто встречалось и будет звучать еще чаще при новых открытиях.

Энглер и Хиггс получили Нобелевскую премию в 2013 году

Большой адронный коллайдер принадлежит организации, которая запустила первый в мире сайт

Это ЦЕРН (по-английски – CERN) – европейская организация по ядерным исследованиям. Это крупнейшая в мире лаборатория физики высоких энергий. Она была основана в 1954 году, ее юридический адрес находится в Женеве. Большой адронный коллайдер – на данный момент – основной проект ЦЕРН.

ЦЕРН сотрудничала с Россией с 1993 года, но приостановила ее статус с марта 2022 года.

Интересный факт. Самый первый сайт был запущен 20 декабря 1990 года (но встречаются разные даты – май 1990-го, август 1991-го). Запустил его именно ЦЕРН по адресу http://info.cern.ch. На нем было описание новой технологии World Wide Web, а позже появился список ссылок на другие сайты.

Как попасть на большой адронный коллайдер, реально ли это

Можно записаться на бесплатную экскурсию в ЦЕРН – нужно заранее подать заявку на официальном сайте организация. Как правило, экскурсия продолжается три часа и ведется на английском или французском языках. Рассказ и видеоматериалы о коллайдере входят в экскурсию.

При этом доступа к коллайдеру у обычных посетителей нет. Он существует и далеко не у всех сотрудников ЦЕРН.

Кто финансирует работу большого адронного коллайдера

Общая стоимость проекта – 6,03 миллиарда швейцарских франков. Это $5,22 млрд, где километр обходился в $196 млн. Могло выйти гораздо дороже, но коллайдер был размещен в тоннеле, построенном еще в 1980-х годах для большого электрон-позитронного коллайдера.

«Коммерсант» в 2010-х сравнивал эти данные со стоимостью проекта в России: 74-километрового четвертого транспортного кольца в Москве, на который предполагалось затратить $9,4 млрд – и $127 млн на километр. Но проект был отменен Сергеем Собяниным.

Если этот коллайдер большой, то есть и другие – поменьше

Большой адронный коллайдер – ускоритель заряженных частиц очень большой мощности. Есть и менее сильные коллайдеры. Первый из них вообще появился в 1961 году в итальянском Фраскати. С тех пор было более двух десятков разных коллайдеров.

Сейчас известны коллайдеры в Китае, Японии, Италии и США, а также два в России – в Новосибирске. В конце декабря 2021-го стартовала сборка коллайдера в Дубне.

Почему большой адронный коллайдер не работал три года и что сейчас ждать

Он ушел на перерыв и за эти три года находился на модернизации. Теперь он будет работать на рекордной мощности в 13,6 трлн электронвольт. Такая мощность позволит ему работать почти круглосуточно на протяжении четырех лет.

Разгонять коллайдер уже начали с апреля 2022 года. Во время запуска навстречу друг другу будут выпущены два пучка протонов почти на скорости света, а столкновений будет в 20 раз больше, чем при открытии бозона Хиггса.

Ученые рассчитывают, что новые исследования помогут в поиске распадов бозона Хиггса на частицы темной материи. Это приблизит науку к решению фундаментальных вопросов физики.

Уже есть планы насчет строительства Будущего кольцевого коллайдера. Цель та же – создать еще больше бозонов Хиггса и лучше разобраться в природе темной материи. Предполагается, что строительство начнется в 2038 году, а запуск – не ранее 2040-го.

НЕ ПРОПУСТИ ГОЛ

Все фото: ZUMAPRESS.com / Global Look Press

Михаил Морозов

Автор и редактор. Лучшая память на «Голе».

Еще по теме

Определение и значение коллайдера

— Merriam-Webster

кол · ​крышка · ​эр kə-lī-dər 

: ускоритель частиц, в котором сталкиваются два пучка частиц, движущихся в противоположных направлениях

Примеры предложений

Недавние примеры в Интернете Электронно-позитронный коллайдер может начать работать примерно в 2040 году. Андреас Кривелин, Scientific American , 23 октября 2022 г. Квантовая гравитация обычно является областью ультраэкзотики: начальных моментов Большого взрыва или недостижимой частицы 9.0011 коллайдер энергий. Пол Саттер, Ars Technica , 3 октября 2022 г. Тем временем ученые-ускорители в США стремятся разместить у себя следующий коллайдер . Даниэль Гаристо, Scientific American , 8 сентября 2022 г. Пак сослался на огромные объемы данных, производимых Большим адронным коллайдером, в качестве потенциальной цели, заявив, что Каталог подписался на структуру разработки технологий Open Labs, управляемую CERN, в которой размещается коллайдер . Джон Тиммер, Ars Technica , 15 сентября 2022 г. Коллайдер не может открывать порталы в другие измерения. Судикша Кочи, USA TODAY , 26 июля 2022 г. Коллайдер был построен в течение десяти лет Европейской организацией ядерных исследований, чтобы помочь ответить на нерешенные вопросы физики элементарных частиц. Праншу Верма, Вашингтон Пост , 8 июля 2022 г. Для их охлаждения коллайдер использует 150 тонн жидкого гелия. Манаси Ваг, Popular Mechanics , 22 апреля 2022 г. Что касается детекторов, инжекторов, магнитов, тысяч тонн ультрахолодного коллайдера ? Даниэль Гаристо, Scientific American , 27 апреля 2022 г. Узнать больше

Эти примеры предложений автоматически выбираются из различных онлайн-источников новостей, чтобы отразить текущее использование слова «коллайдер». Мнения, выраженные в примерах, не отражают точку зрения Merriam-Webster или ее редакторов. Отправьте нам отзыв.

История слов

Первое известное использование

1979 год, в значении, определенном выше

Путешественник во времени

Первое известное использование коллайдер был в 1979 году

Посмотреть другие слова того же года столкнуться

коллайдер

коллидин

Посмотреть другие записи поблизости

Процитировать эту запись0003

“Коллайдер.” Словарь Merriam-Webster.com , Merriam-Webster, https://www. merriam-webster.com/dictionary/collider. По состоянию на 21 ноября 2022 г. Последнее обновление: – Обновлены примеры предложений

Подпишитесь на крупнейший словарь Америки и получите тысячи дополнительных определений и расширенный поиск без рекламы!

Merriam-Webster без сокращений

безрассудство

См. Определения и примеры »

Получайте ежедневно по электронной почте Слово дня!

Тест на часто путаемые слова

  • Я пошел в магазин ______, чтобы купить открытку на день рождения.
  • канцелярские товары стационарный

Вы знаете, как это выглядит. .. но как это называется?

ПРОЙДИТЕ ТЕСТ

Ежедневное задание для любителей кроссвордов.

ПРОЙДИТЕ ТЕСТ

9Определение 0000 в кембриджском словаре английского языка

Примеры коллайдера

коллайдера

На этом изображении показано компьютерное моделирование данных с коллайдера .

Из NPR