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
«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.
Михаил Морозов
Автор и редактор. Лучшая память на «Голе».
Еще по теме
Что такое адронный коллайдер и для чего он создавался? — Пермский информационный портал – 59i.ru
Несколько лет назад умы многих будоражила мысль об опасности большого адронного коллайдера. Но многие до сих пор не знают что это за устройство и для чего было создано. Довольно много шума надело сообщение журналистов о том, что в устройстве может произойти взрыв, который может создать черную дыру и привести к гибели всего человечества. По другим слухам, планировалось создание антиматерии, которая была бы очень нестабильной и также могла бы привести к взрыву. Так
БАК или большой адронный коллайдер – это ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжелых ионов и изучения продуктов их соударения.
Устройство представляет собой кольцеобразный тоннель на подобие трубы для разгона частиц, только намного большего размера. Построили его в ЦЕРНе, европейском совете ядерных исследований, на территории Франции и Швейцарии. БАК находится на глубине более 100 метров. В его разработке и создании участвуют ученые со всего мира. На данный момент БАК – не единственный ускоритель частиц в мире. Подобные механизмы уже построены во многих странах, правда не такого внушительного размера.
Большой адронный коллайдер позволяет сталкивать пучки частиц на огромных скоростях и наблюдать их дальнейшее поведение и взаимодействие, которые фиксируются с помощью специальных устройств. Для того, чтобы удержать частицы внутри, используются сильнейшие магниты.
Изначально устройство предназначалось для того, чтобы найти бозон Хиггса- частицы, которые наделяют другие частицы массой. Второй целью было изучение кварков, частиц из которых состоят адроны.
Если ученым вполне хватало такого объяснения, то после того, как СМИ начали описывать этот проект огромное количество людей начали задумываться о дороговизне и опасности прибора.
Все же ради нахождения кварка таких средств вкладывать бы не стали. Ученые заверяют, что открытие бозона Хиггса полностью окупит постройку коллайдера, так как это станет возможностью внести в технический прогресс уйму новшеств.
Но все таки зачем создавать адронный коллайдер? Бозон Хиггса, как одно из последующих открытий должен привести человечество к удивительному прогрессу. Всем известно, что масса- это энергия в состоянии покоя. А если при помощи новых открытий появится возможность преобразовывать массу в энергию, то энергетические проблемы канут в Лету, а следовательно начнется возможное освоение новых планет и таких уголков космоса, представления о которых мы ранее не имели.
Изучение же кварков позволило бы человечеству познать законы гравитации и подчинить их себе. Но это ожидается позднее, так как изучение гравитонов еще очень плохо развито. Ну а контролировать устройство изменяющее гравитацию пока еще невозможно.
Однако, есть еще и третья теория, согласно которой адронный коллайдер был создан для подробного изучения М-теории или “теории всего”.
В целом, ученые сами не могут ответить на вопрос для чего еще нужен коллайдер. Хоть он и был создан не только для изучения уже упомянутых аспектов, но и для подтверждения или опровержения прочих экзотических теорий. Хотя неизвестно еще, чем все это грозит цивилизации.
Согласно новостям от 4 июля 2012 года, ученым удалось обнаружить бозон Хиггса. Хотя, его свойства несколько отличаются от теорий ученых. Но по крайней мере, теперь это не миф. В настоящее время коллайдер выключен и находится на модернизации. Но к концу этого года планируется очередной запуск уже обновленного устройства.
Подпишитесь на наш Telegram-канал и на наш паблик в соцсети Вконтакте, следите за актуальными новостями Перми и Пермского края..
Для чего вообще нужны коллайдеры?
Выше приведено очень известное фото с ATLAS, одного из шести различных детекторов частиц, расположенных вокруг кольца Большого адронного коллайдера (сокращенно LHC).
Создавая 26-километровое кольцо, охватывающее часть южной Франции и Швейцарии, БАК является крупнейшим экспериментом в своем роде, стоимость одной только машины составляет около 4 миллиардов долларов.
Но что такое «его вид»? И зачем он должен быть таким огромным?
Эстетика, понятно.
Объяснить, что делает коллайдер частиц, такой как БАК, на самом деле довольно просто, если вы готовы к довольно экстремальным мысленным образам: используя невероятно сильные магнитные поля, БАК ускоряет протоны до тех пор, пока они не начнут двигаться со скоростью 99,9999991% от скорости свет, а затем позволяет им врезаться друг в друга посреди сложных детекторов, предназначенных для наблюдения и отслеживания всего, что происходит в результате столкновения.
Все это прекрасно, но почему протоны должны двигаться так быстро? Их действительно очень трудно взломать или что-то в этом роде?
Это приводит к распространенному непониманию физики элементарных частиц, которое я хотел бы здесь исправить.
Когда большинство людей представляет себе, что делает коллайдер частиц, они представляют, как он сталкивает частицы друг с другом, как полые оболочки, обнажая более мелкие частицы, запертые внутри. Возможно, вы даже слышали, что коллайдеры частиц называют «крушителями атомов», и если вы привыкли слышать об ученых, «расщепляющих атом», все это имеет смысл: обладая большой энергией, атомы можно разбить на протоны и нейтроны. , из чего они сделаны. Протоны состоят из кварков, а кварки были обнаружены с помощью коллайдеров частиц, так что, похоже, история подтвердилась, верно?
Дело в том, что с помощью коллайдеров частиц было обнаружено много вещей, которые определенно не являются частью протонов и нейтронов. Родственники электрона, такие как мюоны и тау-частицы, новые разновидности нейтрино, более тяжелые кварки… практически единственные частицы, которые составляют часть протонов или нейтронов, — это три легчайших кварка (и это не считая того факта, что то, что есть, а что нет «часть» протона — сложный вопрос сам по себе).
Так откуда берутся лишние частицы? Как столкнуть два протона вместе и получить что-то, чего не было ни в одном из них?
Ты… подкинул им Эйнштейна?
E равно m c в квадрате. Это уравнение, известное до клише, часто неверно истолковывается. Один полезный способ думать об этом состоит в том, что он описывает массу как тип энергии и разъясняет, как преобразовывать единицы массы в единицы энергии. Тогда Е в уравнении — это просто вклад в энергию частицы от ее массы, а полная энергия включает еще и кинетическую энергию, энергию движения.
Энергия сохраняется, то есть не может быть создана или уничтожена. С другой стороны, масса, будучи просто одним из видов энергии, не обязательно сохраняется. Причина, по которой кажется, что масса сохраняется в повседневной жизни, заключается в том, что требуется огромное количество энергии, чтобы создать какую-либо ощутимую массу: в конце концов, c в m c в квадрате — это скорость света. Вот почему если у вас есть радиоактивный атом, он распадется на более легкие элементы, а не на более тяжелые.
Однако это меняется при наличии достаточной кинетической энергии. Если вы получите что-то вроде протона, ускоренного почти до скорости света, его кинетическая энергия будет сравнима (или даже намного выше) с его массой. При таком количестве «запасной» энергии энергия может переходить из одной формы в другую: из кинетической энергии в массу!
Конечно, не все так просто. Сохраняется не только энергия: сохраняется и заряд, и не только электрический, но и другие виды заряда, например цвета кварков. В целом, виды частиц, которые разрешено создавать, определяются способами взаимодействия частиц. Таким образом, вам нужна не одна высокоэнергетическая частица, а две взаимодействующие высокоэнергетические частицы, чтобы открывать новые частицы.
В этом, по сути, и состоит суть коллайдера частиц. Отправляя две частицы навстречу друг другу почти со скоростью света, вы позволяете двум высокоэнергетическим частицам взаимодействовать. Чем больше машина, тем быстрее могут двигаться эти частицы, и, следовательно, тем больше кинетической энергии может трансформироваться в массу.
Таким образом, чем мощнее вы сделаете свой коллайдер частиц, тем больше вероятность того, что вы увидите редкие, очень массивные частицы, которые, если их оставить в природе, превратятся невидимыми в менее массивные частицы, чтобы высвободить свою обильную энергию. Создавая эти массивные частицы внутри коллайдера частиц, мы можем быть уверены, что они созданы внутри сложных детекторов частиц, что позволяет нам с точностью наблюдать, во что они превращаются, и экстраполировать то, чем были исходные частицы. Вот как мы нашли бозон Хиггса, и именно так мы пытаемся найти суперпартнеров. Это один из немногих способов ответить на вопросы о фундаментальных правилах, управляющих Вселенной.
Нравится:
Нравится Загрузка…
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
Намек на то, что бозон W может быть очень большим, появился в результате анализа данных детектора частиц под названием D0, который питался от ныне несуществующего коллайдера Tevatron в Национальной ускорительной лаборатории Ферми.
— Сотрудники Byscience News, 9 лет.0053 science.org , 30 марта 2023 г.
Темная материя — это невидимая масса, плавающая вокруг галактик, которую физики искали, используя гигантские чаны со льдом, коллайдеры частиц и другие сложные методы.
— Брайли Льюис, Popular Science , 20 марта 2023 г.
Например, группы из других стран приняли участие в базовом проектировании предложенного ИФВЭ кругового электронно-позитронного коллайдера, и Ван говорит, что ИФВЭ вскоре возобновит организацию международных семинаров по 9Коллайдер 0053 , который был приостановлен во время пандемии COVID-19.
— Байденнис Нормиле, science.org , 15 марта 2023 г.
Повторное открытие коллайдера (он был закрыт с 2018 года) является важным событием для мировой науки, поскольку то, что обычно считается одним из крупнейших когда-либо проводившихся научных экспериментов, уже помогло раскрыть важные детали ткани реальности.
— Том Меткалф, 9 лет.0053 Новости NBC , 14 июня 2022 г.
Следующему коллайдеру придется подождать.
— Адриан Чо, Наука | AAAS , 2 октября 2020 г.
Десятилетия поисков на двух предыдущих поколениях ускорителей — европейском большом электронно-позитронном коллайдере (предшественнике БАК) и Тэватроне в Национальной ускорительной лаборатории Ферми в Иллинойсе — не смогли найти бозон Хиггса.
— Тим Фолгер, 9 лет.0053 Журнал Discover , 20 декабря 2012 г.
Новый детектор был построен, когда коллайдер был остановлен с 2018 по 2021 год.
– IEEE Spectrum , 30 декабря 2021 г.
30 сентября прошлого года в 3 часа дня, после четверти века работы, коллайдер Tevatron в Фермилабе столкнулся со своим последним протоном и антипротоном.
— Джон Конвей, 9 лет.0053 Журнал Discover , 2 июля 2012 г.
Узнать больше
Эти примеры программно скомпилированы из различных онлайн-источников, чтобы проиллюстрировать текущее использование слова «коллайдер». Любые мнения, выраженные в примерах, не отражают точку зрения Merriam-Webster или ее редакторов. Отправьте нам отзыв об этих примерах.
История слов
Первое известное использование
1979 год, в значении, определенном выше
Путешественник во времени
Первое известное использование коллайдера было в 1979 году
Посмотреть другие слова того же года столкнуться
коллайдер
коллидин
Посмотреть другие записи поблизости
Процитировать эту запись “Коллайдер.
