Kaj je androidni trkalnik. Zakaj res potrebujemo hadronski trkalnik? Kaj je hadronski trkalnik

Veliki hadronski trkalnik se imenuje "stroj". sodni dan", ali ključ do skrivnosti vesolja, vendar njegov pomen ni dvoma.

Kot je nekoč rekel slavni britanski mislec Bertrand Russell: "filozofija je tisto, kar veš, filozofija je tisto, česar ne veš." Zdi se, da je pravo znanstveno znanje že dolgo ločeno od svojega izvora, ki ga lahko najdemo v filozofskih raziskavah stare Grčije, vendar to ni povsem res.

Skozi dvajseto stoletje so znanstveniki v znanosti poskušali najti odgovor na vprašanje o zgradbi sveta. Ta proces je bil podoben iskanju smisla življenja: ogromno teorij, predpostavk in celo norih idej. Do kakšnih zaključkov so prišli znanstveniki? začetek XXI stoletja?

Ves svet je sestavljen iz elementarni delci, ki predstavljajo končne oblike vseh stvari, torej tistega, česar ni mogoče razcepiti na manjše elemente. Sem spadajo protoni, elektroni, nevtroni itd. Ti delci so med seboj v stalni interakciji. Na začetku našega stoletja se je izražal v 4 osnovnih vrstah: gravitacijski, elektromagnetni, močni in šibki. Prvo opisuje Splošna teorija relativnosti, ostale tri pa združuje v okviru Standardnega modela (kvantna teorija). Predlagano je bilo tudi, da obstaja še ena interakcija, pozneje imenovana Higgsovo polje.

Postopoma ideja o združitvi vseh temeljne interakcije v okviru " teorije vsega", ki je bil sprva razumljen kot šala, a je hitro prerasel v močno znanstvena smer. Zakaj je to potrebno? Enostavno je! Brez razumevanja delovanja sveta smo kot mravlje v umetnem gnezdu – ne bomo presegli svojih zmožnosti. Človeško znanje ne more (no oz adijo ne more, če ste optimist) pokriti celotno strukturo sveta.

Obravnavana je ena najbolj znanih teorij, ki trdi, da »zajame vse«. teorija strun. Pomeni, da je celotno vesolje in naša življenja večdimenzionalno. Kljub razvitemu teoretičnemu delu in podpori znanih fizikov, kot sta Brian Greene in Stephen Hawking, nima eksperimentalne potrditve.

Znanstveniki so se desetletja kasneje naveličali prenosov s tribun in se odločili zgraditi nekaj, kar bi moralo enkrat za vselej dati piko na i. V ta namen je bila ustvarjena največja eksperimentalna naprava na svetu - Veliki hadronski trkalnik (LHC).

"V trkalnik!"

Kaj je trkalnik? V znanstvenem smislu je to pospeševalnik nabitih delcev, namenjen pospeševanju osnovnih delcev za nadaljnje razumevanje njihove interakcije. V neznanstvenem smislu je to velika arena (ali peskovnik, če želite), v kateri se znanstveniki borijo za potrditev svojih teorij.

Zamisel o trčenju osnovnih delcev in opazovanju, kaj se zgodi, je prvič prišla od ameriškega fizika Donalda Williama Kersta leta 1956. Predlagal je, da bodo znanstveniki zaradi tega lahko prodrli v skrivnosti vesolja. Zdi se, kaj je narobe s trčenjem dveh žarkov protonov s skupno energijo, milijonkrat večjo od energije termonuklearne fuzije? Časi so bili temu primerni: hladna vojna, oboroževalna tekma in vse to.

Zgodovina nastanka LHC

Zamisel o izdelavi pospeševalnika za proizvodnjo in preučevanje nabitih delcev se je pojavila v zgodnjih dvajsetih letih prejšnjega stoletja, vendar so prvi prototipi nastali šele v zgodnjih tridesetih letih prejšnjega stoletja. Sprva so bili visokonapetostni linearni pospeševalniki, torej nabiti delci, ki so se premikali premočrtno. Različica obroča je bila predstavljena leta 1931 v ZDA, nato pa so se podobne naprave začele pojavljati v številnih razvitih državah - Veliki Britaniji, Švici in ZSSR. Dobili so ime ciklotroni, nato pa se je začel aktivno uporabljati za ustvarjanje jedrskega orožja.

Opozoriti je treba, da so stroški izdelave pospeševalnika delcev neverjetno visoki. Evropa, ki med hladno vojno ni imela primarne vloge, mu je zaupala nastanek Evropska organizacija za jedrske raziskave (v ruščini se pogosto bere kot CERN), ki se je kasneje lotil gradnje LHC.

CERN je bil ustanovljen zaradi globalne zaskrbljenosti zaradi jedrskih raziskav v ZDA in ZSSR, ki bi lahko privedle do splošnega iztrebljanja. Zato so se znanstveniki odločili združiti moči in jih usmeriti v miroljubno smer. Leta 1954 se je CERN uradno rodil.

Leta 1983 so pod okriljem CERN-a odkrili bozone W in Z, nato pa je postalo vprašanje odkritja Higgsovih bozonov le še vprašanje časa. Istega leta so se začela dela na izgradnji velikega elektronsko-pozitronskega trkalnika (LEPC), ki je imel primarno vlogo pri proučevanju odkritih bozonov. Vendar je že takrat postalo jasno, da se bo moč ustvarjene naprave kmalu izkazala za nezadostno. In leta 1984 je bila takoj po razstavitvi BEPK sprejeta odločitev o izgradnji LHC. To se je zgodilo leta 2000.

Gradnjo LHC, ki se je začela leta 2001, je olajšalo dejstvo, da je potekala na lokaciji nekdanjega BEPK, v dolini Ženevskega jezera. V zvezi s problemi financiranja (leta 1995 so bili stroški ocenjeni na 2,6 milijarde švicarskih frankov, do leta 2001 so presegli 4,6 milijarde, leta 2009 so znašali 6 milijard dolarjev).

Trenutno se LHC nahaja v predoru z obsegom 26,7 km in poteka skozi ozemlja dveh evropskih državah- Francija in Švica. Globina rova ​​se giblje od 50 do 175 metrov. Omeniti velja tudi, da energija trka protonov v pospeševalniku doseže 14 teraelektronvoltov, kar je 20-krat več od rezultatov, doseženih z uporabo BEPK.

"Radovednost ni razvada, je pa velika gnusoba."

27-kilometrski predor trkalnika CERN se nahaja 100 metrov pod zemljo v bližini Ženeve. Tukaj bodo ogromni superprevodni elektromagneti. Na desni strani so transportni avtomobili. Juhanson / wikipedia.org (CC BY-SA 3.0)

Zakaj je ta »stroj sodnega dne«, ki ga je ustvaril človek, potreben? Znanstveniki pričakujejo, da bodo videli svet, kakršen je bil takoj po velikem poku, torej v trenutku nastanka materije.

Cilji ki so si jih znanstveniki zastavili med gradnjo LHC:

1. Potrditev ali ovržba standardnega modela z namenom nadaljnjega ustvarjanja »teorije vsega«.
2. Dokaz obstoja Higgsovega bozona kot delca pete temeljne sile. Po teoretičnih raziskavah naj bi vplival na električno in šibka interakcija, ki krši njihovo simetrijo.
3. Študija kvarkov, ki so temeljni delci, ki so 20 tisočkrat manjši od protonov, ki jih sestavljajo.
4. Pridobivanje in preučevanje temne snovi, ki sestavlja večino vesolja.

To je daleč od tega edini cilji, ki so jih znanstveniki dodelili LHC-ju, ostali pa so bolj sorodni oziroma zgolj teoretični.

Kaj si dosegel?

Nedvomno je največji in najpomembnejši dosežek uradna potrditev obstoja Higgsov bozon. Odkritje pete interakcije (Higgsovo polje), ki po mnenju znanstvenikov vpliva na pridobivanje mase vseh osnovnih delcev. Menijo, da ko se simetrija poruši med vplivom Higgsovega polja na druga polja, bozona W in Z postaneta masivna. Odkritje Higgsovega bozona je tako pomembno, da so ga številni znanstveniki poimenovali »božji delci«.

Kvarki se povezujejo v delce (protone, nevtrone in druge), ki jih imenujemo hadroni. Ti so tisti, ki pospešujejo in trčijo v LHC, od tod tudi njegovo ime. Med delovanjem trkalnika se je izkazalo, da je preprosto nemogoče ločiti kvark od hadrona. Če poskusite to narediti, boste preprosto iztrgali drugo vrsto elementarnega delca iz, na primer, protona - mezon. Kljub dejstvu, da je to le eden od hadronov in ne vsebuje nič novega, je treba nadaljnje študije interakcije kvarkov izvajati v majhnih korakih. Pri raziskovanju temeljnih zakonitosti delovanja vesolja je naglica nevarna.

Čeprav sami kvarki med uporabo LHC niso bili odkriti, je bil njihov obstoj do določene točke dojeman kot matematična abstrakcija. Prve tovrstne delce so našli leta 1968, šele leta 1995 pa je bil uradno dokazan obstoj »pravega kvarka«. Eksperimentalne rezultate potrjuje sposobnost njihove reprodukcije. Zato se doseganje podobnega rezultata LHC ne dojema kot ponovitev, ampak kot utrjujoč dokaz njihovega obstoja! Čeprav problem z resničnostjo kvarkov ni nikamor izginil, ker so preprosto ni mogoče izbrati od hadronov.

Kakšni so vaši načrti?

Glavna naloga ustvarjanja "teorije vsega" ni bila rešena, vendar teoretična študija možnih možnosti za njeno manifestacijo poteka. Do zdaj je eden od problemov združevanja Splošna teorija relativnost in standardni model ostajata različni področji svojega delovanja, zato drugi ne upošteva značilnosti prvega. Zato je pomembno preseči standardni model in doseči rob Nova fizika.

Supersimetrija – znanstveniki verjamejo, da povezuje bozonska in fermionska kvantna polja, tako zelo, da se lahko spremenijo eno v drugo. To je ta vrsta pretvorbe, ki presega standardni model, saj obstaja teorija, da simetrično preslikavo kvantnih polj temelji na gravitoni. V skladu s tem so lahko osnovni delci gravitacije.

Madala Boson– hipoteza o obstoju bozona Madala predpostavlja, da obstaja še eno polje. Le če Higgsov bozon interagira z znanimi delci in snovjo, bo Madala bozon interagira z temna snov. Kljub temu, da zaseda večino vesolja, njegov obstoj ni vključen v okvir standardnega modela.

Mikroskopska črna luknja - Ena od raziskav LHC je ustvariti črno luknjo. Da, da, točno tisto črno, vsepogosto področje notri vesolje. Na srečo v tej smeri ni bilo doseženih bistvenih dosežkov.

Danes je veliki hadronski trkalnik večnamenski raziskovalno središče, na podlagi katerega dela nastajajo in eksperimentalno potrjene teorije, ki nam bodo pomagale bolje razumeti zgradbo sveta. Pogosto obstajajo valovi kritik okoli številnih tekočih študij, ki so označene kot nevarne, vključno s Stephenom Hawkingom, vendar je igra vsekakor vredna sveče. Ne moremo pluti po črnem oceanu, imenovanem Vesolje, s kapitanom, ki nima ne zemljevida, ne kompasa, ne osnovnega znanja o svetu okoli nas.

Če najdete napako, označite del besedila in kliknite Ctrl+Enter.

Kaj je veliki hadronski trkalnik? Zakaj je to potrebno? Bi to lahko povzročilo konec sveta? Razčlenimo vse na koščke.

Kaj je BAK?

To je ogromen tunel v obliki obroča, podoben cevi za pospeševanje delcev. Nahaja se na globini približno 100 metrov pod ozemljem Francije in Švice. Pri njegovi izgradnji so sodelovali znanstveniki z vsega sveta.

LHC je bil zgrajen za iskanje Higgsovega bozona, mehanizma, ki daje delcem maso. Sekundarni cilj je tudi preučevanje kvarkov, osnovnih delcev, ki sestavljajo hadrone (od tod tudi ime "hadronski" trkalnik).

Marsikdo naivno verjame, da je LHC edini pospeševalnik delcev na svetu. Vendar pa je bilo od 50-ih let po vsem svetu zgrajenih več kot ducat trkalnikov. LHC velja za največjega - njegova dolžina je 25,5 km. Poleg tega njegova struktura vključuje še en pospeševalnik z manjšim premerom.

LHC in mediji

Od začetka gradnje se je pojavilo veliko člankov o visoki ceni in nevarnosti pospeševalnika. Večina ljudi misli, da je bil denar zapravljen, in ne razumejo, zakaj je bilo treba vložiti toliko denarja in truda, da bi našli nek delec.

Prvič, LHC ni najdražji znanstveni projekt v zgodovini. Nahaja se na jugu Francije center znanosti Cadarache z dragim termonuklearnim reaktorjem. Cadarache je bil zgrajen s podporo 6 držav (vključno z Rusijo); Trenutno je vanj vloženih že okoli 20 milijard dolarjev. Drugič, odkritje Higgsovega bozona bo svetu prineslo številne revolucionarne tehnologije. Še več, ko je bil prvi izumljen mobilni telefon, so se tudi ljudje negativno odzvali na njegov izum ...

Kako deluje BAK?

LHC trči žarke delcev pri visokih hitrostih in spremlja njihovo naknadno obnašanje in interakcije. En žarek delcev se praviloma najprej pospeši na pomožnem obroču, nato pa se pošlje v glavni obroč.

Številni močni magneti zadržujejo delce znotraj trkalnika. Visoko natančni instrumenti pa beležijo gibanje delcev, saj do trka pride v delčku sekunde.

Delovanje trkalnika organizira CERN (organizacija za jedrske raziskave).

Posledično je CERN po ogromnem delu in finančnih vložkih 4. julija 2012 uradno objavil, da je Higgsov bozon najden. Seveda se nekatere v praksi odkrite lastnosti bozona razlikujejo od teoretični vidiki, pa znanstveniki ne dvomijo o "resničnosti" Higgsovega bozona.

Zakaj potrebujemo BAK?

Kako je LHC uporaben za običajne ljudi? Znanstvena odkritja, povezana z odkritjem Higgsovega bozona in študijem kvarkov, lahko v prihodnosti vodijo v novo znanstveno in tehnološko revolucijo.

Prvič, ker je masa energija v mirovanju (grobo rečeno), je mogoče v prihodnosti snov pretvoriti v energijo. Potem ne bo težav z energijo, kar pomeni, da bo mogoče potovati na oddaljene planete. In to je korak k medzvezdnemu potovanju ...

Drugič, študija kvantne gravitacije bo v prihodnosti omogočila nadzor nad gravitacijo. Vendar se to ne bo zgodilo kmalu, saj gravitoni še niso dobro razumljeni, zato je lahko naprava, ki nadzoruje gravitacijo, nepredvidljiva.

Tretjič, obstaja priložnost za podrobnejše razumevanje M-teorije (izpeljanka teorije strun). Ta teorija pravi, da je vesolje sestavljeno iz 11 dimenzij. M-teorija trdi, da je "teorija vsega", kar pomeni, da nam bo njeno preučevanje omogočilo veliko boljše razumevanje strukture vesolja. Kdo ve, morda se bo človek v prihodnosti naučil premikati in vplivati ​​na druge dimenzije.

LHC in konec sveta

Mnogi ljudje trdijo, da bi delo LHC lahko uničilo človeštvo. O tem praviloma govorijo ljudje, ki slabo poznajo fiziko. Izstrelitev LHC je bila večkrat preložena, a 10. septembra 2008 je bila izstreljena. Vendar velja omeniti, da LHC nikoli ni bil pospešen do polne moči. Znanstveniki načrtujejo, da bodo LHC s polno zmogljivostjo izstrelili decembra 2014. Poglejmo možne vzroke za konec sveta in druge govorice ...

1. Nastanek črne luknje

Črna luknja je zvezda z ogromno gravitacijo, ki ne privlači le snovi, ampak tudi svetlobo in celo čas. Črna luknja se ne more pojaviti od nikoder, zato znanstveniki iz CERN-a menijo, da so možnosti za nastanek stabilne črne luknje izjemno majhne. Vendar je možno. Ko delci trčijo, mikroskopski črna luknja, katerega velikost je dovolj velika, da v nekaj letih (ali hitreje) uniči naš planet. Toda človeštvo se ne bi smelo bati, saj zaradi Hawkingovega sevanja črne luknje hitro izgubijo svojo maso in energijo. Čeprav so med znanstveniki pesimisti, ki menijo, da močno magnetno polje znotraj trkalnika ne bo dovolilo, da bi črna luknja razpadla. Zaradi tega je možnost, da bo nastala črna luknja, ki bo uničila planet, zelo majhna, a takšna možnost obstaja.

2. Nastanek "temne snovi"

Je tudi »čudna snov«, strapelka (čudna kapljica), »davitelj«. To je materija, ki jo ob trku z drugo snovjo spremeni v nekaj sebi podobnega. Tisti. Ko strangelet trči z navadnim atomom, nastaneta dva strangeleta, ki povzročita verižno reakcijo. Če se taka snov pojavi v trkalniku, bo človeštvo uničeno v nekaj minutah. Vendar je možnost, da se to zgodi, tako majhna kot nastanek črne luknje.

3. Antimaterija

Verzija, povezana z dejstvom, da se med delovanjem trkalnika lahko pojavi taka količina antimaterije, da bo uničila planet, je videti najbolj zavajajoča. In niti ne gre za to, da so možnosti za nastanek antimaterije zelo majhne, ​​ampak da na zemlji že obstajajo vzorci antimaterije, shranjeni v posebnih posodah, kjer ni gravitacije. Malo verjetno je, da se bo na Zemlji pojavila tolikšna količina antimaterije, ki bo sposobna uničiti planet.

Sklepi

Mnogi prebivalci Rusije sploh ne vedo, kako pravilno črkovati izraza "veliki hadronski trkalnik", kaj šele, da poznajo njegov namen. In nekateri psevdopreroki trdijo, da v vesolju ni inteligentnih civilizacij, ker vsaka civilizacija, ki je dosegla znanstveni napredek, ustvari trkalnik. Nato nastane črna luknja, ki uniči civilizacijo. Tako pojasnjujejo veliko število masivnih črnih lukenj v središču galaksij.

So pa tudi ljudje, ki verjamejo, da moramo hitro izstreliti LHC, sicer nas bodo, ko bodo prišli vesoljci, ujeli, saj nas bodo imeli za divjake.

Posledično je edina možnost, da ugotovimo, kaj nam bo prinesel LHC, preprosto čakanje. Prej ali slej bomo ugotovili, kaj nas čaka: uničenje ali napredek.

Zadnji nasveti iz rubrike Znanost in tehnologija:

Vam je ta nasvet pomagal? Projektu lahko pomagate tako, da za njegov razvoj donirate kateri koli znesek po vaši presoji. Na primer, 20 rubljev. Ali več :)

Najmočnejši pospeševalnik trkajočih se delcev na svetu

Najmočnejši pospeševalnik nabitih delcev s trčnim žarkom na svetu, ki ga je zgradil Evropski center za jedrske raziskave (CERN) v podzemnem tunelu, dolgem 27 kilometrov, na globini 50–175 metrov na meji Švice in Francije. LHC je bil izstreljen jeseni 2008, vendar so se zaradi nesreče poskusi na njem začeli šele novembra 2009, projektno zmogljivost pa je dosegel marca 2010. Izstrelitev trkalnika je pritegnila pozornost ne le fizikov, temveč tudi navadni ljudje, saj so se v medijih pojavljali pomisleki, da bi poskusi na trkalniku lahko privedli do konca sveta. Julija 2012 je LHC objavil odkritje delca, za katerega je zelo verjetno, da je Higgsov bozon – njegov obstoj je potrdil pravilnost standardnega modela strukture snovi.

Ozadje

Pospeševalniki delcev so se v znanosti prvič začeli uporabljati v poznih 20. letih 20. stoletja za preučevanje lastnosti snovi. Prvi obročni pospeševalnik, ciklotron, je leta 1931 ustvaril ameriški fizik Ernest Lawrence. Leta 1932 sta Anglež John Cockcroft in Irec Ernest Walton z uporabo napetostnega multiplikatorja in prvega pospeševalnika protonov na svetu prvič uspela umetno razcepiti jedro atoma: helij so dobili z obstreljevanjem litija s protoni. Pospeševalniki delcev delujejo z uporabo električnih polj, ki se uporabljajo za pospeševanje (v mnogih primerih do hitrosti blizu svetlobne hitrosti) in zadrževanje nabitih delcev (kot so elektroni, protoni ali težji ioni) na določeni poti. Najenostavnejši vsakdanji primer pospeševalnikov so televizorji s katodno cevjo, , , , .

Pospeševalniki se uporabljajo za različne poskuse, vključno z pridobivanjem supertežki elementi. Za preučevanje osnovnih delcev se uporabljajo tudi trkalniki (iz collide - "trk") - pospeševalci nabitih delcev na trčnih žarkih, namenjeni preučevanju produktov njihovih trkov. Znanstveniki žarkom dajejo visoko kinetično energijo. Trki lahko proizvedejo nove, prej neznane delce. Posebni detektorji so namenjeni zaznavanju njihovega videza. V začetku devetdesetih let prejšnjega stoletja so najmočnejši trkalniki delovali v ZDA in Švici. Leta 1987 so v ZDA blizu Chicaga izstrelili trkalnik Tevatron z največjo energijo žarka 980 gigaelektronvoltov (GeV). Gre za podzemni obroč, dolg 6,3 kilometra. Leta 1989 so v Švici pod okriljem Evropskega centra za jedrske raziskave (CERN) začeli uporabljati Veliki elektronsko-pozitronski trkalnik (LEP). Zanj je bil leta 2000 na globini 50-175 metrov v dolini Ženevskega jezera zgrajen krožni rov, dolg 26,7 kilometrov, uspelo doseči energijo žarka 209 GeV, , , .

V ZSSR v osemdesetih letih prejšnjega stoletja je bil ustvarjen projekt pospeševalno-skladiščnega kompleksa (UNC) - superprevodni proton-protonski trkalnik na Inštitutu za fiziko visokih energij (IHEP) v Protvinu. V večini pogledov bi bil boljši od LEP in Tevatrona in bi moral biti sposoben pospešiti žarke osnovnih delcev z energijo 3 teraelektronvoltov (TeV). Njegov glavni obroč, dolg 21 kilometrov, je bil zgrajen pod zemljo leta 1994, vendar je bil projekt zaradi pomanjkanja sredstev leta 1998 zamrznjen, predor v Protvinu je bil ustavljen (dokončani so bili le elementi pospeševalnega kompleksa) in gl. inženir projekta Genadij Durov je odšel na delo v ZDA , , , , , , . Po mnenju nekaterih ruskih znanstvenikov, če bi bil UNK dokončan in začel delovati, ne bi bilo treba ustvarjati močnejših trkalnikov: predlagano je bilo, da bi pridobili nove podatke o fizične temelje svetovnega reda, je bilo dovolj, da smo na pospeševalnikih premagali energijski prag 1 TeV. Namestnik direktorja Raziskovalnega inštituta za jedrsko fiziko Moskovske državne univerze in koordinator sodelovanja ruskih inštitutov v projektu za ustvarjanje velikega hadronskega trkalnika Viktor Savrin je ob sklicevanju na UNK izjavil: »No, tri teraelektronvolte ali sedem tri teraelektronvolte bi lahko pozneje spremenili na pet.« Vendar so tudi ZDA leta 1993 opustile gradnjo lastnega superprevodnega supertrkalnika (SSC) in to iz finančnih razlogov.

Namesto da bi zgradili lastne trkalnike, so se fiziki iz različnih držav odločili združiti v okviru mednarodnega projekta, zamisel o ustvarjanju katerega je nastala že v osemdesetih letih prejšnjega stoletja. Po koncu poskusov v švicarskem LEP so njegovo opremo razstavili in na njegovem mestu začeli graditi Veliki hadronski trkalnik (LHC, Large Hadron Collider, LHC) - najmočnejši obročni pospeševalnik nabitih delcev na trkajočih žarkih na svetu. , ki bo trkal snope protonov z energijami trkov do 14 TeV in ionov svinca z energijami trkov do 1150 TeV, , , , , .

Cilji poskusa

Glavni cilj izgradnje LHC je bil razjasniti ali ovreči standardni model, teoretični konstrukt v fiziki, ki opisuje osnovne delce in tri od štirih temeljnih interakcij: močno, šibko in elektromagnetno, pri čemer so gravitacijske sile izključene. Oblikovanje standardnega modela je bilo zaključeno v 1960-1970 in vsa odkritja od takrat so bila po mnenju znanstvenikov opisana z naravnimi razširitvami te teorije. Standardni model je obenem pojasnil, kako elementarni delci medsebojno delujejo, ni pa odgovoril na vprašanje, zakaj ravno tako in ne drugače.

Znanstveniki so ugotovili, da če LHC ne bi uspel odkriti Higgsovega bozona (v tisku so ga včasih imenovali »božji delec«, ), bi to postavilo pod vprašaj celoten standardni model, ki bi zahteval popolno revizija obstoječih predstav o osnovnih delcih, , , , . Obenem, če je bil standardni model potrjen, so nekatera področja fizike zahtevala nadaljnje eksperimentalno preverjanje: zlasti je bilo treba dokazati obstoj "gravitonov" - hipotetičnih delcev, odgovornih za gravitacijo, , .

Tehnične lastnosti

LHC se nahaja v tunelu, zgrajenem za LEP. Večji del leži pod francoskim ozemljem. Predor vsebuje dve cevi, ki potekata skoraj po vsej dolžini vzporedno in se križata na mestih detektorjev, v katerih bodo potekali trki hadronov – delcev sestavljenih iz kvarkov (za trke bodo uporabljeni svinčevi ioni in protoni). Protoni se ne začnejo pospeševati v samem LHC, temveč v pomožnih pospeševalnikih. Protonski žarki se »začnejo« v linearnem pospeševalniku LINAC2, nato v pospeševalniku PS, nakar vstopijo v 6,9 kilometra dolg obroč super protonskega sinhrotrona (SPS) in po tem končajo v eni od cevi LHC, kjer za nadaljnjih 20 minut bodo posredovali energijo do 7 TeV. Poskusi s svinčevimi ioni se bodo začeli na linearnem pospeševalniku LINAC3. Žarke na svoji poti drži 1600 superprevodnih magnetov, od katerih mnogi tehtajo do 27 ton. Ti magneti so ohlajeni s tekočim helijem na ultra nizko temperaturo: 1,9 stopinje nad absolutno ničlo, hladneje kot v vesolju.

S hitrostjo 99,9999991 odstotkov svetlobne hitrosti, ki naredi več kot 11 tisoč krogov okoli obroča trkalnika na sekundo, bodo protoni trčili v enega od štirih detektorjev – najkompleksnejših sistemov LHC, , , , , . Detektor ATLAS je zasnovan za iskanje novih neznanih delcev, ki lahko znanstvenikom dajo namige o tem, kako naj iščejo " nova fizika", drugačen od standardnega modela. Detektor CMS je zasnovan za pridobivanje Higgsovega bozona in preučevanje temne snovi. Detektor ALICE je namenjen preučevanju snovi po velikem poku in iskanju kvark-gluonske plazme, detektor LHCb pa bo preiskoval razlog za prevlado materije nad antimaterijo in raziskati fiziko b-kvarkov, .

Za obdelavo rezultatov poskusov na LHC bo uporabljeno namensko porazdeljeno računalniško omrežje GRID, ki bo zmoglo prenašati do 10 gigabitov informacij na sekundo v 11 računalniških centrov po vsem svetu. Vsako leto bo z detektorjev prebranih več kot 15 petabajtov (15 tisoč terabajtov) informacij: skupni pretok podatkov štirih eksperimentov lahko doseže 700 megabajtov na sekundo, , , , . Septembra 2008 je hekerjem uspelo vdreti v spletno stran CERN in po njihovih navedbah pridobiti dostop do krmiljenja trkalnika. Vendar so zaposleni v CERN-u pojasnili, da je nadzorni sistem LHC izoliran od interneta. Oktobra 2009 je bil Adlen Ishor, eden od znanstvenikov, ki je delal na eksperimentu LHCb v LHC, aretiran zaradi suma sodelovanja s teroristi. Vendar, kot je poročalo vodstvo CERN-a, Ishor ni imel dostopa do podzemnih prostorov trkalnika in ni naredil ničesar, kar bi lahko zanimalo teroriste. Ishor je bil maja 2012 obsojen na pet let zapora.

Stroški in zgodovina gradnje

Leta 1995 so bili stroški izgradnje LHC ocenjeni na 2,6 milijarde švicarskih frankov, brez stroškov izvajanja poskusov. Načrtovano je bilo, da se bodo poskusi začeli čez 10 let - leta 2005. Leta 2001 so zmanjšali proračun CERN-a in stroškom gradnje dodali 480 milijonov frankov (skupni stroški projekta so takrat znašali okoli 3 milijarde frankov), zaradi česar je bila izstrelitev trkalnika prestavljena na leto 2007. Leta 2005 je med gradnjo LHC umrl inženir: tragedijo je povzročil tovor, ki je padel z žerjava.

Izstrelitev LHC je bila preložena ne le zaradi težav s financiranjem. Leta 2007 je bilo odkrito, da Fermilabova dobava superprevodnih magnetnih delov ne izpolnjuje konstrukcijskih zahtev, zaradi česar je bil izstrelitev trkalnika preložen za eno leto.

10. septembra 2008 je bil na LHC izstreljen prvi žarek protonov. Načrtovano je bilo, da bodo čez nekaj mesecev na trkalniku izvedeni prvi trki, vendar je 19. septembra zaradi okvarjene povezave dveh superprevodnih magnetov na LHC prišlo do nesreče: magneti so bili onesposobljeni, več kot 6 ton tekočega helija se je razlil v tunel in vakuum v ceveh pospeševalnika je bil porušen. Trkalnik so morali zapreti zaradi popravila. Kljub nesreči je 21. septembra 2008 potekala slovesnost ob predaji LHC v obratovanje. Sprva so poskuse nameravali nadaljevati decembra 2008, nato pa so datum ponovnega zagona preložili na september in nato na sredino novembra 2009, medtem ko naj bi se prva trčenja zgodila šele leta 2010. Prve poskusne izstrelitve žarkov svinčevih ionov in protonov vzdolž dela obroča LHC po nesreči so bile izvedene 23. oktobra 2009. 23. novembra so bili izvedeni prvi trki žarkov v detektorju ATLAS, 31. marca 2010 pa je trkalnik deloval s polno močjo: tistega dne so zabeležili trk žarkov protonov pri rekordni energiji 7 TeV. Aprila 2012 je bila zabeležena še višja energija trkov protonov - 8 TeV.

Leta 2009 so bili stroški LHC ocenjeni na med 3,2 in 6,4 milijarde evrov, zaradi česar je bil najdražji znanstveni eksperiment v zgodovini človeštva.

Mednarodno sodelovanje

Ugotovljeno je bilo, da projekta v obsegu LHC ne more ustvariti ena država sama. Nastal je s prizadevanji ne le 20 držav članic CERN: pri njegovem razvoju je sodelovalo več kot 10 tisoč znanstvenikov iz več kot sto držav po vsem svetu. Od leta 2009 projekt BAC vodi ga generalni direktor CERN Rolf-Dieter Heuer. Rusija sodeluje tudi pri ustvarjanju LHC kot opazovalka v CERN: leta 2008 je približno 700 ruskih znanstvenikov delalo na velikem hadronskem trkalniku, vključno z zaposlenimi v IHEP.

Medtem so znanstveniki iz ene od evropskih držav skoraj izgubili možnost sodelovanja pri poskusih na LHC. Maja 2009 je avstrijski minister za znanost Johannes Hahn napovedal umik države iz CERN-a v letu 2010 s pojasnilom, da sta članstvo v CERN-u in sodelovanje v programu LHC predraga in ne prinašata oprijemljivih donosov znanosti in univerzam v Avstriji. Beseda je tekla o možnih letnih prihrankih v višini približno 20 milijonov evrov, kar predstavlja 2,2 odstotka proračuna CERN-a in približno 70 odstotkov sredstev, ki jih avstrijska vlada namenja za sodelovanje v mednarodnih raziskovalnih organizacijah. Končna odločitev Avstrija je jeseni 2009 obljubila, da bo umik sprejela. Vendar je kasneje avstrijski kancler Werner Faymann dejal, da njegova država ne bo zapustila projekta in CERN-a.

Govorice o nevarnosti

V tisku so krožile govorice, da LHC predstavlja nevarnost za človeštvo, saj bi lahko njegova izstrelitev povzročila konec sveta. Razlog so bile izjave znanstvenikov, da lahko zaradi trkov v trkalniku nastanejo mikroskopske črne luknje: takoj so se pojavila mnenja, da bi lahko vanje "posrkala" celotno Zemljo, zato je LHC prava "Pandorina skrinjica" , , , , . Pojavila so se tudi mnenja, da bi odkritje Higgsovega bozona povzročilo nenadzorovano rast mase v vesolju, poskusi iskanja "temne snovi" pa bi lahko privedli do pojava "strangeletov" (prevod izraza v ruščino pripada astronomu Sergej Popov) - "čudna snov" ", ki jo lahko ob stiku z običajno snovjo spremeni v "črt". Narejena je bila primerjava z romanom Kurta Vonneguta Cat's Cradle, v katerem je fiktivno gradivo Ice-Nine uničilo življenje na planetu. Nekatere publikacije, ki navajajo mnenja posameznih znanstvenikov, so tudi navajale, da bi lahko poskusi na LHC sčasoma privedli do pojava "črvinih lukenj", skozi katere bi se delci ali celo živa bitja lahko prenesli v naš svet iz prihodnosti. Izkazalo pa se je, da so novinarji besede znanstvenikov izkrivili in nepravilno razlagali: sprva so govorili o »mikroskopskih časovnih strojih, s pomočjo katerih lahko v preteklost potujejo le posamezni elementarni delci«.

Znanstveniki so večkrat izjavili, da je verjetnost takih dogodkov zanemarljiva. Sestavljena je bila celo posebna skupina za oceno varnosti LHC, ki je opravila analizo in izdala poročilo o verjetnosti katastrof, do katerih bi lahko privedli poskusi na LHC. Kot so poročali znanstveniki, trki protonov v LHC ne bodo nič bolj nevarni kot trki kozmičnih žarkov v vesoljske obleke astronavtov: včasih imajo celo večjo energijo od tiste, ki jo je mogoče doseči v LHC. Kar zadeva hipotetične črne luknje, se bodo »raztopile«, ne da bi sploh dosegle stene trkalnika , , , , , .

Vendar so govorice o morebitnih katastrofah še vedno držale javnost v napetosti. Ustvarjalce trkalnika so celo tožili: najbolj znani tožbi sta pripadala ameriškemu odvetniku in zdravniku Walterju Wagnerju ter nemškemu profesorju kemije Ottu Rosslerju. CERN so obtožili, da s svojim eksperimentom ogroža človeštvo in krši »pravico do življenja«, ki jo zagotavlja Konvencija o človekovih pravicah, vendar so bile trditve zavrnjene , , , , . Tisk je poročal, da je zaradi govoric o skorajšnjem koncu sveta 16-letna deklica po izstrelitvi LHC v Indiji naredila samomor.

V ruski blogosferi se je pojavil meme "bilo bi bolj kot trkalnik", kar lahko prevedemo kot "bilo bi bolj kot konec sveta, nemogoče je več gledati na to sramoto." Popularna je bila šala: »Fiziki imajo tradicijo, da se vsakih 14 milijard let zberejo in izstrelijo trkalnik«.

Znanstveni rezultati

Prvi podatki iz poskusov na LHC so bili objavljeni decembra 2009. 13. decembra 2011 so strokovnjaki CERN-a objavili, da jim je zaradi raziskav na LHC uspelo zožiti meje verjetne mase Higgsovega bozona na 115,5-127 GeV in odkriti znake obstoja želenega delca z maso okoli 126 GeV. Istega meseca je bilo med poskusi na LHC prvič objavljeno odkritje novega delca, ki ni bil Higgsov bozon in so ga poimenovali χb (3P).

4. julija 2012 je vodstvo CERN-a uradno objavilo odkritje z verjetnostjo 99,99995 odstotka novega delca v masnem območju približno 126 GeV, ki je bil po mnenju znanstvenikov najverjetneje Higgsov bozon. Vodja enega od dveh znanstvenih kolaboracij, ki delujeta na LHC, Joe Incandela, je ta rezultat označil za "enega največjih opazovanj na tem področju znanosti v zadnjih 30-40 letih", sam Peter Higgs pa je odkritje delca razglasil za "konec ere v fiziki."

Prihodnji projekti

Leta 2013 CERN načrtuje nadgradnjo LHC z namestitvijo močnejših detektorjev in povečanjem skupne moči trkalnika. Projekt modernizacije se imenuje Super Large Hadron Collider (SLHC). Obstajajo tudi načrti za izgradnjo mednarodnega linearnega trkalnika (ILC). Njegova cev bo dolga več deset kilometrov, cenejši od LHC pa naj bi bil zaradi dejstva, da njegova zasnova ne zahteva uporabe dragih superprevodnih magnetov. ILC bo verjetno zgrajen v Dubni, ,.

Poleg tega so nekateri strokovnjaki CERN-a in znanstveniki iz ZDA in Japonske predlagali, da bi po dokončanju LHC začeli delati na novem zelo velikem hadronskem trkalniku (VLHC).

Uporabljeni materiali

Chris Wickham, Robert Evans. "To je bozon:" Higgsova naloga prinaša nov delec. - Reuters, 05.07.2012

Lucy Christie, Marie Noelle Blessig. Physique: decouverte de la "particule de Dieu"? - Agencija France-Presse, 04.07.2012

Dennis Adijo. Fiziki odkrili izmuzljiv delec, ki je ključ do vesolja. - The New York Times, 04.07.2012

Adlene Hicheur obsoja cinq ans de prison, dont un avec sursis. - L "Express, 04.05.2012

Trkalnik delcev stopnjuje iskanje raziskovanja vesolja. - Agencija France-Presse, 06.04.2012

Jonathan Amos. LHC poroča o odkritju svojega prvega novega delca. - BBC News, 22.12.2011

Leonid Popov. Prvega so ujeli na LHC nov delec. - membrana, 22.12.2011

Stephen Shankland. Fiziki CERN-a odkrili namig na Higgsov bozon. - CNET, 13.12.2011

Paul Rincon. LHC: Higgsov bozon so "morda opazili". - BBC News, 13.12.2011

Da, uspelo nam je! - Bilten CERN, 31.03.2010

Richard Webb. Fiziki hitijo, da bi objavili prve rezultate LHC. - Novi znanstvenik, 21.12.2009

Sporočilo za javnost. Dva krožeča žarka povzročita prve trke v LHC. - CERN (cern.ch), 23.11.2009

Delci so spet v LHC! - CERN (cern.ch), 26.10.2009

Prvi svinčevi ioni v LHC. - Preskusi vbrizgavanja LHC (lhc-injection-test.web.cern.ch), 26.10.2009

Charles Bremner, Adam Sage. Fizičarka hadronskega trkalnika Adlene Hicheur obtožena terorizma. - The Times, 13.10.2009

Dennis Adijo. Francoski preiskovalni znanstvenik v uradni preiskavi terorizma. - The New York Times, 13.10.2009

Kaj je ostalo od Superprevodnega trkalnika? Fizika danes, 06.10.2009

LHC bo deloval pri 3,5 TeV v zgodnjem delu leta 2009-2010, nato pa se bo dvignil. - CERN (cern.ch), 06.08.2009

Odbor za eksperimente LHC. - CERN (cern.ch), 30.06.2009

Zemljevid z označeno lokacijo trkalnika

Za nadaljnje združevanje temeljnih interakcij v eni teoriji se uporabljajo različni pristopi: teorija strun, ki se je razvila v M-teoriji (teorija bran), teorija supergravitacije, zankasta kvantna gravitacija itd. Nekateri od njih imajo notranje težave, in nobena od njih nima eksperimentalne potrditve. Težava je v tem, da so za izvedbo ustreznih poskusov potrebne energije, ki jih sodobni pospeševalci nabitih delcev ne dosegajo.

LHC bo omogočil poskuse, ki jih prej ni bilo mogoče izvesti, in bo verjetno potrdil ali ovrgel nekatere od teh teorij. Tako obstaja cela vrsta fizikalnih teorij z dimenzijami, večjimi od štirih, ki predpostavljajo obstoj »supersimetrije« - na primer teorija strun, ki ji včasih rečemo teorija superstrun prav zato, ker brez supersimetrije izgubi fizični pomen. Potrditev obstoja supersimetrije bo tako posredna potrditev resničnosti teh teorij.

Študija top kvarkov

Zgodovina gradnje

27 km dolg podzemni predor, namenjen pospeševalniku LHC

Ideja za projekt Large Hadron Collider se je porodila leta 1984 in je bila uradno potrjena deset let kasneje. Graditi so ga začeli leta 2001, po dokončanju prejšnjega pospeševalnika, velikega trkalnika elektronov in pozitronov.

Pospeševalec naj bi trčil protone s skupno energijo 14 TeV (to je 14 teraelektronvoltov ali 14 10 12 elektronvoltov) v sistemu masnega središča vpadnih delcev ter jedra svinca z energijo 5,5 GeV. (5,5 10 9 elektronvoltov) za vsak par trkajočih se nukleonov. Tako bo LHC najvišji energijski pospeševalnik delcev na svetu, za red velikosti višji od svojih najbližjih konkurentov - protonsko-antiprotonskega trkalnika Tevatron, ki trenutno deluje v Nacionalnem laboratoriju za pospeševanje. Enrico Fermi (ZDA) in relativistični trkalnik težkih ionov RHIC, ki deluje v laboratoriju Brookhaven (ZDA).

Pospeševalnik se nahaja v istem tunelu, v katerem je bil prej veliki trkalnik elektronov in pozitronov. Predor z obsegom 26,7 km je položen na globini približno sto metrov pod zemljo v Franciji in Švici. Za zadrževanje in korekcijo protonskih žarkov se uporablja 1624 superprevodnih magnetov, katerih skupna dolžina presega 22 km. Zadnjega so v predor vgradili 27. novembra 2006. Magneti bodo delovali pri 1,9 K (–271 °C). Izgradnja posebne kriogene linije za hlajenje magnetov je bila končana 19. novembra 2006.

Testi

Specifikacije

Proces pospeševanja delcev v trkalniku

Hitrost delcev v LHC na trčnih žarkih je blizu svetlobne hitrosti v vakuumu. Pospeševanje delcev do tako visokih hitrosti se doseže v več stopnjah. V prvi stopnji nizkoenergijska linearna pospeševalca Linac 2 in Linac 3 vbrizgata protone in svinčeve ione za nadaljnje pospeševanje. Delci nato vstopijo v pospeševalnik PS in nato v sam PS (protonski sinhrotron), pri čemer pridobijo energijo 28 GeV. Po tem se pospeševanje delcev nadaljuje v SPS (Super Synchrotron Proton Synchrotron), kjer energija delcev doseže 450 GeV. Žarek se nato usmeri v glavni 26,7-kilometrski obroč in detektorji zabeležijo dogodke, ki se zgodijo na točkah trka.

Poraba energije

Med delovanjem trkalnika bo ocenjena poraba energije 180 MW. Ocenjena poraba energije celotnega kantona Ženeva. CERN sam ne proizvaja električne energije, ima le rezervne dizelske generatorje.

Porazdeljeno računalništvo

Za upravljanje, shranjevanje in obdelavo podatkov, ki bodo prihajali iz LHC pospeševalnika in detektorjev, se ustvarja porazdeljeno računalniško omrežje LCG. L HC C računalništvo G RID ), z uporabo omrežne tehnologije. Za določene računalniške naloge bo uporabljen projekt porazdeljenega računalništva LHC@home.

Nenadzorovani fizični procesi

Nekateri strokovnjaki in predstavniki javnosti so izrazili zaskrbljenost, da obstaja neničelna verjetnost, da bodo poskusi, izvedeni na trkalniku, ušli izpod nadzora in razvili verižno reakcijo, ki bi lahko pod določenimi pogoji teoretično uničila ves planet. Stališče zagovornikov katastrofičnih scenarijev, povezanih z delovanjem LHC, je predstavljeno na ločeni spletni strani. Zaradi podobnih občutkov se LHC včasih dešifrira kot Zadnji hadronski trkalnik ( Zadnji hadronski trkalnik).

Pri tem se najpogosteje omenja teoretična možnost pojava mikroskopskih črnih lukenj v trkalniku, pa tudi teoretična možnost nastanka skupkov antimaterije in magnetnih monopolov s posledično verižna reakcija zajemanje okoliških snovi.

Te teoretične možnosti je obravnavala posebna skupina CERN, ki je pripravila ustrezno poročilo, v katerem so vsi takšni strahovi priznani kot neutemeljeni. Angleški teoretični fizik Adrian Kent je objavil znanstveni članek, v katerem je kritiziral varnostne standarde, ki jih je sprejel CERN, saj je pričakovana škoda, torej zmnožek verjetnosti dogodka s številom žrtev, po njegovem mnenju nesprejemljiva. Vendar je največja zgornja meja verjetnosti katastrofalnega scenarija na LHC 10 -31.

Glavni argumenti v prid neutemeljenosti katastrofičnih scenarijev vključujejo sklicevanje na dejstvo, da Zemljo, Luno in druge planete nenehno bombardirajo tokovi kozmičnih delcev z veliko višjo energijo. Tudi omenjeno uspešno delo prej naročenih pospeševalnikov, vključno z relativističnim trkalnikom težkih ionov RHIC v Brookhavnu. Možnosti nastanka mikroskopskih črnih lukenj strokovnjaki CERN-a ne zanikajo, vendar navajajo, da v naši tridimenzionalni prostor takšni objekti lahko nastanejo le pri energijah, ki so za 16 velikostnih redov večje od energije žarkov v LHC. Hipotetično bi se mikroskopske črne luknje lahko pojavile v poskusih na LHC v napovedih teorij z dodatnimi prostorskimi dimenzijami. Takšne teorije še nimajo nobene eksperimentalne potrditve. Toda tudi če črne luknje nastanejo zaradi trkov delcev v LHC, naj bi bile zaradi Hawkingovega sevanja izjemno nestabilne in bodo skoraj v trenutku izhlapele kot navadni delci.

21. marca 2008 je bila tožba Walterja Wagnerja vložena na zveznem okrožnem sodišču na Havajih (ZDA). Walter L. Wagner) in Luis Sancho (angl. Luis Sančo), v katerem obtožujejo CERN, da skuša povzročiti konec sveta, zahtevajo prepoved izstrelitve trkalnika, dokler ni zagotovljena njegova varnost.

Primerjava z naravnimi hitrostmi in energijami

Pospeševalnik je zasnovan za trkanje delcev, kot so hadroni in atomska jedra. Vendar pa obstajajo naravni viri delcev, katerih hitrost in energija sta veliko večji kot v trkalniku (glej: Zevatron). Takšne naravne delce zaznavamo v kozmičnih žarkih. Površje planeta Zemlje je delno zaščiteno pred temi žarki, a ko delci kozmičnih žarkov prehajajo skozi ozračje, trčijo ob atome in molekule zraka. Zaradi teh naravnih trkov se v zemeljski atmosferi ustvari veliko stabilnih in nestabilnih delcev. Posledično je na planetu več milijonov let prisotno naravno sevanje ozadja. Enako (trčenje elementarnih delcev in atomov) se bo zgodilo v LHC, vendar z nižjimi hitrostmi in energijami ter v veliko manjših količinah.

Mikroskopske črne luknje

Če lahko med trkom osnovnih delcev nastanejo črne luknje, bodo te tudi razpadle na elementarne delce, v skladu z načelom CPT invariantnosti, ki je eden najbolj temeljnih principov kvantne mehanike.

Nadalje, če bi bila hipoteza o obstoju stabilnih črnih mikro lukenj pravilna, bi te nastale v velike količine kot posledica bombardiranja Zemlje s kozmičnimi osnovnimi delci. Toda večina visokoenergijskih osnovnih delcev, ki prihajajo iz vesolja, ima električni naboj, zato bi bile nekatere črne luknje električno nabite. Te nabite črne luknje bi ujeli magnetno polje Zemljo in če bi bili res nevarni, bi Zemljo že zdavnaj uničili. Schwimmerjev mehanizem, ki naredi črne luknje električno nevtralne, je zelo podoben Hawkingovemu učinku in ne more delovati, če Hawkingov učinek ne deluje.

Poleg tega bi vse črne luknje, nabite ali električno nevtralne, ujeli beli pritlikavci in nevtronske zvezde(ki so, tako kot Zemlja, bombardirani kozmično sevanje) in jih uničil. Posledično bi bila življenjska doba belih pritlikavk in nevtronskih zvezd veliko krajša od tiste, ki jo dejansko opazimo. Poleg tega bi propadle bele pritlikavke in nevtronske zvezde oddajale dodatno sevanje, ki ga dejansko ne opazimo.

Nazadnje, teorije z dodatnimi prostorskimi dimenzijami, ki napovedujejo nastanek mikroskopskih črnih lukenj, niso v nasprotju z eksperimentalnimi podatki le, če število dodatne dimenzije nič manj kot tri. Toda s toliko dodatnimi dimenzijami mora preteči več milijard let, preden črna luknja povzroči kakršno koli znatno škodo na Zemlji.

Strapelki

Nasprotnega mnenja je Eduard Boos, doktor fizikalnih in matematičnih znanosti z Raziskovalnega inštituta za jedrsko fiziko na Moskovski državni univerzi, ki zanika nastanek makroskopskih črnih lukenj v LHC in s tem "črvine" in potovanja skozi čas.

Opombe

1. Najboljši vodnik po LHC (angleščina) str. 30.
2. LHC: Ključna dejstva. "Elementi velike znanosti." Pridobljeno 15. septembra 2008.
3. Delovna skupina Tevatron Electroweak, najvišja podskupina
4. Preizkus sinhronizacije LHC uspešen
5. Drugi test sistema za vbrizgavanje je minil s prekinitvami, vendar je dosegel svoj cilj. "Elementi velike znanosti" (24. avgust 2008). Pridobljeno 6. septembra 2008.
6. Dan mejnika LHC se hitro začenja
7. Prvi žarek v LHC - pospeševanje znanosti.
8. Misija končana za ekipo LHC. physicsworld.com. Pridobljeno 12. septembra 2008.
9. V LHC se izstreli stabilno krožeči žarek. "Elementi velike znanosti" (12. september 2008). Pridobljeno 12. septembra 2008.
10. Nesreča na velikem hadronskem trkalniku je poskuse odložila za nedoločen čas. »Elementi velike znanosti« (19. september 2008). Pridobljeno 21. septembra 2008.
11. Veliki hadronski trkalnik bo začel delovati šele spomladi - CERN. RIA Novosti (23. september 2008). Pridobljeno 25. septembra 2008.
12. http://press.web.cern.ch/Press/PressReleases/Releases2008/PR14.08E.html
13. https://edms.cern.ch/file/973073/1/Report_on_080919_incident_at_LHC__2_.pdf
14. https://lhc2008.web.cern.ch/LHC2008/inauguration/index.html
15. Popravilo poškodovanih magnetov bo obsežnejše, kot se je mislilo doslej. "Elementi velike znanosti" (9. november 2008). Pridobljeno 12. novembra 2008.
16. Urnik za leto 2009. »Elementi velike znanosti« (18. januar 2009). Pridobljeno 18. januarja 2009.
17. Sporočilo za javnost CERN
18. Potrjen je načrt delovanja velikega hadronskega trkalnika za obdobje 2009–2010. »Elementi velike znanosti« (6. februar 2009). Pridobljeno 5. aprila 2009.
19. Eksperimenti LHC.
20. Odpre se "Pandorina skrinjica". Vesti.ru (9. september 2008). Pridobljeno 12. septembra 2008.
21. Potencial nevarnosti pri poskusih s trkalnikom delcev
22. Dimopoulos S., Landsberg G. Črne luknje na velikem hadronskem trkalniku (angleščina) Phys. Rev. Lett. 87 (2001)
23. Blaizot J.-P. et al. Študija potencialno nevarnih dogodkov med trki težkih ionov v LHC.
24. Pregled varnosti LHC trčenj LHC Safety Assessment Group
25. Kritični pregled tveganj pospeševalnikov. Proza.ru (23. maj 2008). Pridobljeno 17. septembra 2008.
26. Kakšna je verjetnost katastrofe pri LHC?
27. sodni dan
28. Prositi sodnika, da reši svet, in morda še veliko več
29. Razlaga, zakaj bo LHC varen
30. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-es.pdf (španščina)
31. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-de.pdf (nemščina)
32. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-fr.pdf (francoščina)
33. H. Heiselberg. Presejanje v kapljicah kvarkov // Physical Review D. - 1993. - T. 48. - Št. 3. - Str. 1418-1423. DOI:10.1103/PhysRevD.48.1418
34. M. Alford, K. Rajagopal, S. Reddy, A. Steiner. Stabilnost čudnih zvezdnih skorj in strangeletov // Ameriško fizikalno društvo. Physical Review D. - 2006. - T. 73, 114016.

Obstaja veliko govoric o tej skrivnostni napravi, mnogi trdijo, da bo uničila Zemljo, ustvarila umetno črno luknjo in končala obstoj človeštva. V resnici lahko ta naprava popelje človeštvo na povsem novo raven, zahvaljujoč raziskavam, ki so jih izvedli znanstveniki. V tej temi sem poskušal zbrati vse potrebne informacije, da bi vam dali vtis o tem, kaj je veliki hadronski trkalnik (LHC).

Torej, ta tema vsebuje vse, kar morate vedeti o hadronskem trkalniku. 30. marca 2010 je CERN (Evropska organizacija za jedrske raziskave) zgodovinski dogodek– po več neuspešnih poskusov in številnimi nadgradnjami je bilo dokončano ustvarjanje največjega stroja za uničevanje atomov na svetu. Preliminarni testi, ki so vključevali trke protonov pri relativno nizkih hitrostih, so bili izvedeni v letu 2009 brez večjih težav. Pripravljali so oder za izredni eksperiment, ki bo izveden spomladi 2010. eksperimentalni model LHC temelji na trčenju dveh protonskih žarkov, ki trčita z največjo hitrostjo. Ta močan trk uniči protone, ustvarja izjemne energije in nove osnovne delce. Ti novi atomski delci so izjemno nestabilni in lahko obstajajo le delček sekunde. Analitični aparat, ki je del LHC, lahko posname te dogodke in jih podrobno analizira. Na ta način poskušajo znanstveniki simulirati nastanek črnih lukenj.

30. marca 2010 sta bila dva snopa protonov izstreljena v 27-kilometrski tunel velikega hadronskega trkalnika v nasprotne smeri. Pospešili so jih do svetlobne hitrosti, pri kateri je prišlo do trka. Zabeležena je bila rekordna energija 7 TeV (7 teraelektronvoltov). Obseg te energije je rekorden in ima zelo pomembne vrednote. Sedaj pa se seznanimo z najpomembnejšimi komponentami LHC - senzorji in detektorji, ki beležijo dogajanje v delčkih v tistih delčkih sekunde, v katerih protonski žarki trčijo. Obstajajo trije senzorji, ki igrajo osrednjo vlogo med trkom 30. marca 2010 - to je nekaj najpomembnejših delov trkalnika, ki igrajo ključna vloga med zapletenimi poskusi CERN. Diagram prikazuje lokacijo štirih glavnih eksperimentov (ALICE, ATLAS, CMS in LHCb), ki so ključni projekti LHC. Na globini od 50 do 150 metrov pod zemljo so bile izkopane ogromne jame posebej za ogromne senzorje-detektorje

Začnimo s projektom, imenovanim ALICE (akronim za Large Experimental Ion Collider). To je eden od šestih eksperimentalnih objektov, zgrajenih v LHC. ALICE je konfiguriran za preučevanje trkov težkih ionov. Temperatura in gostota energije jedrske snovi, ki nastane v tem primeru, zadostujeta za rojstvo gluonske plazme. Na fotografiji je prikazan detektor ALICE in vseh njegovih 18 modulov


Notranji sistem Sledenje (ITS) v ALICE je sestavljeno iz šestih cilindričnih plasti silicijevih senzorjev, ki obdajajo točko udarca in merijo lastnosti in natančne položaje nastajajočih delcev. Na ta način je mogoče zlahka zaznati delce, ki vsebujejo težke kvarke

Eden glavnih eksperimentov LHC je tudi ATLAS. Poskus se izvaja na posebnem detektorju, namenjenem proučevanju trkov med protoni. ATLAS je dolg 44 metrov, ima premer 25 metrov in tehta približno 7000 ton. V središču tunela trčijo žarki protonov, zaradi česar je to največji in najkompleksnejši senzor te vrste, ki je bil kdajkoli izdelan. Senzor beleži vse, kar se dogaja med in po trku protonov. Cilj projekta je zaznati delce, ki doslej niso bili registrirani ali zaznani v našem vesolju.

Otvoritev in potrditev Higgsov bozon- najpomembnejša prednostna naloga Velikega hadronskega trkalnika, saj bi to odkritje potrdilo standardni model nastanka elementarnih atomskih delcev in standardne snovi. Ko bo trkalnik deloval s polno močjo, bo celovitost standardnega modela uničena. Elementarni delci, katerih lastnosti le delno razumemo, ne bodo mogli ohraniti svoje strukturne celovitosti. Standardni model ima zgornjo mejo energije 1 TeV, nad katero delec razpade. Pri energiji 7 TeV bi lahko nastali delci z maso, desetkrat večjo od trenutno znanih. Res je, da bodo zelo spremenljive, vendar je ATLAS zasnovan tako, da jih zazna v tistih delčkih sekunde, preden "izginejo"

Ta fotografija velja za najboljšo od vseh fotografij velikega hadronskega trkalnika:

Kompaktni mionski solenoid ( Kompaktni mionski solenoid) je eden od dveh ogromnih univerzalnih detektorjev delcev na LHC. Približno 3600 znanstvenikov iz 183 laboratorijev in univerz v 38 državah podpira CMS, ki je izdelal in upravlja detektor. Solenoid se nahaja pod zemljo v mestu Cessy v Franciji, blizu meje s Švico. Diagram prikazuje napravo CMS, o kateri vam bomo podrobneje povedali.

Najbolj notranja plast je sledilnik na osnovi silicija. Sledilnik je največji silikonski senzor na svetu. Ima 205 m2 silicijevih senzorjev (približno površina teniškega igrišča), ki obsegajo 76 milijonov kanalov. Sledilnik omogoča merjenje sledi nabitih delcev v elektromagnetnem polju

Na drugem nivoju je elektromagnetni kalorimeter. Hadronski kalorimeter, ki se nahaja na naslednji ravni, meri energijo posameznih proizvedenih hadronov v vsakem primeru

Naslednja plast velikega hadronskega trkalnika CMS je ogromen magnet. Veliki solenoidni magnet je dolg 13 metrov in ima premer 6 metrov. Sestavljen je iz hlajenih tuljav iz niobija in titana. Ta ogromen elektromagnetni magnet deluje s polno močjo, da poveča življenjsko dobo delcev.

Sloj 5 - mionski detektorji in povratni jarem. CMS je zasnovan za raziskovanje različne vrste fizike, ki bi jih lahko zaznali v energijskih trkih LHC. Nekatere od teh raziskav so namenjene potrditvi ali izboljšanju meritev parametrov standardnega modela, mnoge druge pa iščejo novo fiziko.

O poskusu 30. marca 2010 je na voljo zelo malo informacij, vendar je eno dejstvo zagotovo znano. CERN je sporočil, da je bil ob tretjem poskusu izstrelitve trkalnika zabeležen izbruh energije brez primere, ko so žarki protonov dirjali okoli 27 km dolgega tunela, preden so trčili s svetlobno hitrostjo. Rekordna zabeležena raven energije je bila zabeležena pri najvišji vrednosti, ki jo lahko proizvede v trenutni konfiguraciji - približno 7 TeV. Prav ta količina energije je bila značilna za prve sekunde velikega poka, ki je povzročil obstoj našega vesolja. Sprva ni bilo pričakovati takšne ravni energije, vendar je rezultat presegel vsa pričakovanja

Diagram prikazuje, kako ALICE zabeleži rekordno sproščanje energije 7 TeV:

Ta poskus se bo v letu 2010 ponovil več stokrat. Da bi razumeli, kako zapleten je ta proces, lahko podamo analogijo s pospeševanjem delcev v trkalniku. Po kompleksnosti je to enakovredno na primer streljanju igel z otoka Newfoundland s tako popolno natančnostjo, da te igle trčijo nekje v Atlantiku in obletijo ves Globus. Glavni cilj je odkrivanje osnovni delec– Higgsov bozon, ki je osnova standardnega modela vesolja

Z uspešnim izidom vseh teh poskusov bo končno mogoče odkriti in raziskati svet najtežjih delcev pri 400 GeV (tako imenovana temna snov).