Это ускоритель элементарных частиц, что-то вроде Большого адронного коллайдера, но не таких гигантских размеров и имеющая несколько другой принцип работы.
Российские ученые поучаствовали в эксперименте на Большом адронном коллайдере
Большой адронный коллайдер (БАК) вновь запустил стабильные пучки протонов, открывая сезон 2024 года. Российские учёные разработали механизм, который позволяет выставить детектор внутри Большого адронного коллайдера. Большой адронный коллайдер, который запустили в 2008 году, поставил крест на идее возрождения русского ускорителя. цитирует его РИА Новости. Марсолье отметил, что ЦЕРН не финансируется Россией. После отлучения российских специалистов задачи на Большом адронном коллайдере возьмут на. Российские ученые из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) продолжают в рамках коллаборации ATLAS поиск новой физики и изучение свойств бозона Хиггса на Большом адронном коллайдере (БАК).
Большой адронный коллайдер остановили ради экономии электроэнергии
Уникальная работа ученых К 80 годам прошлого века ни одна страна не смогла создать конкурентоспособную и действенную ускорительную машину. Даже американский и женевский объекты, несмотря на свою мощность, не могли предоставить науке тот самый, необходимый инструмент для осуществления новейших опытов в сфере физических явлений. В те годы он был самым мощным, его энергия равнялась десяти гигаэлектронвольтам, но длина была всего двести метров, однако, именно на нем физики совершили свои сенсационные открытия, например, зарегистрировали существование ядра антивещества. В новый проект коллайдера была заложена вероятность обнаружения потока нейтрино, находящегося на очень дальнем расстоянии от самого кольца.
Проще говоря, частицы на высокой скорости должны были перенаправляться в сторону Иркутской области - к озеру Байкал. Все это предполагалось без использования тоннеля, естественно. То есть частицы, выведенные из кольца, проникали через толщи земной породы, и, преодолев тысячи километров, должны были попадать на дно озера и регистрироваться специальном детекторе.
Данный детектор на самом деле расположен вблизи Байкала. Ведь частицы, из-за округлой формы нашей планеты, двигаются в подземном пространстве под определенным углом, поэтому устройство заложили в трех с половиной километрах от самого крупного пресного водоема, на глубине в один километр. Оно называется "Нейтринным телескопом".
Введение в эксплуатацию байкальского ловца частиц произошло в 1998 году, а проработал он целое десятилетие. Как строился коллайдер Заброшенный коллайдер в Протвино начал строиться в 1983 году. Для его создания использовался горный способ: были вырыты двадцать шесть вертикальных шахт.
До 1987 года строительство проходило в вялотекущем режиме, пока правительство не вынесло постановление о возобновлении активности. Тогда, через год, СССР впервые приобрел заграничные тоннеле-проходческие комплексы, выпускаемые компанией "Ловат". Именно используя данные машины, рабочие смогли ускорить режим рытья тоннелей.
Фишка тоннеле-прокладывающих агрегатов была в том, что они не только рыли с высокой точностью, но одновременно выстилали тридцати сантиметровый бетонный слой по тоннельному своду. А в сам бетон монтировалась металлоизоляция. Развал СССР и последующие трудности К началу 90 года около семидесяти процентов тоннеля главного кольца было пройдено, а канал инжекции был готов уже на девяносто пять процентов именно он предполагался для переправки пучков.
Из двенадцати запланированных сооружений было построено только три, они носили характер инженерно-технического обеспечения. Наземные объекты возводились куда быстрее. Так было обустроено более двадцати площадок с промзданиями в несколько этажей, к которым провели трубы водоснабжения, отопительные трассы и высоковольтные ЛЭП.
Но именно этот период ознаменовался самым провальным в финансировании. После развала Советского Союза практически сразу стройка была заброшена. Но, консервация коллайдера оказалась слишком дорогостоящей, к тому же могла нанести урон окружающей среде, так как затопление грунтовыми водами тоннелей - это прямая опасность для экологического состояния всего района Протвино.
И как попасть в адронный коллайдер в последующие годы было бы большой загадкой и проблемой в случае возобновления проекта. Создание магнитной системы Несмотря на все трудности, подземное кольцо тоннеля все же было замкнуто, но самое главное - ускорительную зону создали всего на три четверти от всего объекта. Сверхпроводящие магниты были в наличии, но в очень малом количестве, так как их производство было нелегким трудом, ведь каждый магнит должен был весить до десяти тонн, а по требованиям проекта их должно было быть две тысячи пятьсот штук.
Вообще, именно эта магнитная система и является главнейшим звеном во всем ускорителе. По факту, чем больше скорость частиц, тем сложнее их направить по кругу, поэтому магнитные поля должны быть очень сильные. Помимо всего, все частицы следует фокусировать, чтобы они не могли отталкиваться друг от друга в полете, поэтому в магнитную систему требовалось внедрение и фокусирующих магнитов.
Инжекторный тоннель Но было ли хоть что-нибудь готовое полностью?
Операторы, следящие за установкой и ходом эксперимента, будут вести сбор данных. Коллайдер будет работать круглосуточно приблизительно около 4 лет с колоссальными затратами энергии. Ожидается, что этот третий прогон обеспечит больше столкновений, чем за оба предыдущих прогона вместе взятых, что должно расширить программу исследований физики LHC. Будет более широко исследована природа бозона Хиггса с высокой долей точности, и в новых ракурсах. В частности, ученые будут обследовать материю при экстремальных режимах температур, а также постараются выявить претендентов на «темную материю». В том числе, предполагается рассмотрение вопросов антиматерии и асимметрии материи во Вселенной.
Через триста тысяч лет станет попрохладнее. Всего лишь три тысячи градусов. А миллиард лет назад уже появилась комфортная "космическая" температура. Вселенная расширяется, плотность падает, температура падает, — делится с Metro конструктор проекта. Сколько стоит коллайдер? Понятно, что коллайдер — игрушка дорогая. Только та деталь, которую называют "сердце" коллайдера, стоит 17 млн долларов. Есть запчасти подешевле: например, магнитопровод стоит полтора миллиона евро. Начали 10 лет назад, он ещё не закончен, влияют колебания курса и так далее. В начале предполагалось, что проект будет стоить 147 млн долларов. Во сколько он реально обойдётся, трудно сказать. Наверняка больше, так как меньше не может быть по определению, — говорит профессор. А вдруг иностранцы опередят наши открытия? Как уже говорилось, коллайдеров в мире строят просто пруд пруди. Но оказывается, что в вопросах, связанных с коллайдерами, нет такого, как в "гонке вооружений". Мы не конкурируем, а сотрудничаем, — делится Николай Дмитриевич. Наши работы дополняют друг друга. Если на каком-то коллайдере появились данные, то ими гордятся и делятся. И мы с ними будем одновременно заниматься одним и тем же.
Проект FCC ещё не утверждён, что даёт возможность оценить предложенные варианты с точки зрения воздействия на окружающую среду. Предварительные выкладки показывают, что в зависимости от выбранного проекта «сталкивателя частиц» углеродный след «хиггсовской фабрики» может отличаться в 100 раз. К такому выводу пришли европейские физики, изучившие потенциал преемников БАК. И самый масштабный проект в лице FCC со 100-км окружностью оказался самым эффективным с точки зрения затраченной энергии на получение каждого бозона Хиггса. В настоящее время существует пять предложений по созданию высокоэнергетического позитронно-электронного коллайдера. Физики из ЦЕРНа проанализировали каждый проект и пришли к выводу, что Future Circular Collider будет самым энергоэффективным даже с учётом влияния на окружающую среду сооружений коллайдера и всех необходимых строительных работ хотя все приведенные ниже выкладки учитывают только энергетическую составляющую работы коллайдеров как самую значимую. С учётом углеродного следа от производства электроэнергии в каждой из стран, где планируется строить будущие и более мощные коллайдеры, круговой коллайдер Future Circular Collider снова оказался самым дружественным к природе — производство каждого бозона Хиггса на FCC будет сопровождаться выбросом 0,17 т эквивалента CO2. Такая громадная разница возникла преимущественно по той причине, что Future Circular Collider будет запитан от французских энергосетей, в которых преобладает электричество от атомных электростанций. Как ещё один вариант для снижения воздействия коллайдеров ЦЕРНа на окружающую среду предложено протянуть линию электропередачи от солнечных электростанций в Северной Африке, хотя это уже другая история. Факт в том, что фундаментальная наука сможет двигаться вперёд далеко не во всех странах и регионах. И это ещё непонятно, как на всём этом скажется нынешний энергетический кризис. В ЦЕРН уже задумались о сокращении ряда второстепенных экспериментов, и с этим придётся жить дальше. Эти устройства найдут применение в сверхмощных отечественных коллайдерах. Источник изображений: pixabay. Речь идёт о создании узкополосных циркуляторов высокого уровня мощности на базе ферритов. В настоящее время проектируются опытные образцы, а начало серийного производства запланировано на третий квартал 2023 года. Ожидается, что изделия найдут применение в различных сферах. Это, в частности, оборудование для цифрового телевидения, промышленные установки генерации плазмы, комплексы для исследования элементарных частиц и термоядерного синтеза, а также перспективные ускорители для научных и медицинских целей. Новые ферритовые приборы помогут в строительстве сверхмощных коллайдеров, которые должны появиться в Сарове, Новосибирске и на Дальнем Востоке. Циркуляторы будут производиться в форм-факторе Drop-In. Это позволит максимально эффективно интегрировать их в архитектуру радиоэлектронной аппаратуры, которая всё чаще создаётся на базе твердотельной техники вместо электровакуумной. И хотя подъём кажется незначительным, возросшая интенсивность столкновений, рост числа протонов в пучках и установка новых детекторов позволят до двух раз ускорить научные исследования на БАК. После нескольких лет модернизации, что даёт возможность как усилить энергию столкновений, так и добавить новые детекторы в установку, запускается новый цикл по сбору данных. Текущий цикл третий по счёту Run 3. БАК был остановлен в 2018 году после цикла Run 2 и почти три года проходил техническое обслуживание и модернизацию. К работе установку начали возвращать в апреле текущего года. Поскольку это чрезвычайно сложный инструмент с тысячами контроллеров, то запустить его по «щелчку переключателя» невозможно в принципе. Инженеры постепенно наращивали энергию пучков, пока 5 июля не смогли добиться максимально возможного значения в 13,6 ТэВ. Мы же не можем включить один большой рубильник и сказать — всё, теперь работаем. Надо настраивать большое количество магнитов, и это требует больших усилий и много времени. Это удивительно сложная работа, и наши коллеги-инженеры, которые начали работать с ускорителем, уложились с этими тестами и настройками всего за 3—4 месяца, это героический поступок», — рассказал РБК ректор НИЯУ МИФИ доктор физико-математических наук Владимир Шевченко. По словам российских физиков, возросшая интенсивность столкновений протонов в коллайдере до двух раз ускорит научные исследования на нём. Вместо 10—15 лет работы на сбор необходимых данных будет уходить до 5 лет и даже меньше.
Разгадка появления Вселенной и путешествия в прошлое: для чего нужен Большой адронный коллайдер
Большой адронный коллайдер (БАК; англ. Large Hadron Collider, LHC), кольцевой коллайдер Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН), в котором ускоряются и сталкиваются пучки протонов и/или ядер свинца. Большой коллайдер (БАК) называется адронным, так как в нём сталкиваются частицы адроны. Россиян попросили покинуть Большой адронный коллайдер.
Большой адронный коллайдер остановили ради экономии электроэнергии
Несомненно, без Большого адронного коллайдера ученые не смогли бы совершить некоторые знаменательные открытия – в том числе речь идет об обнаружении бозоне Хиггса. В отличие от своего более мощного собрата, Большого адронного коллайдера в ЦЕРН, коллайдер NICA рассчитан на получение максимально плотной плазмы — такой, какая была в начале нашего мироздания. В подмосковном городе Дубна на базе Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) начался финальный этап строительства российского коллайдера NICA (Nuclotron based Ion Collider fAcility). Для поисков были использованы все данные о протон-протонных столкновениях при энергии 13 ТеВ (13х1012 электрон-Вольт), собранные детектором ATLAS на Большом адронном коллайдере. Создание коллайдера в Дубне имеет большое значение как для России, так и для всех стран-участниц.
Большой адронный коллайдер остановлен из-за экономии энергии
В коллайдере NICA предусмотрены две точки взаимодействия: одна для изучения столкновения тяжёлых ионов на MPD детекторе, другая для поляризованных пучков для эксперимента на установке SPD.
Теперь команда перезапустила БАК после двухлетней спячки в надежде разгадать более загадочное - в частности, темную материю, отмечает Daily Mail. Ученые начали предварительные испытания, отправив миллиарды протонов по кольцу сверхпроводящих магнитов БАК, чтобы увеличить их энергию и убедиться, что машина стоимостью 4 миллиарда долларов находится в рабочем состоянии. А в следующем месяце ЦЕРН запустит их в туннель длиной 17 миль почти со скоростью света, чтобы воссоздать условия через секунду после Большого взрыва. Как пишет Daily Mail, БАК расположен на глубине 300 футов под землей на границе Франции и Швейцарии и впервые заработал 10 сентября 2008 года. Большой адронный коллайдер работает, сталкивая протоны, чтобы разделить их на части и обнаружить субатомные частицы, которые существуют внутри них, и как они взаимодействуют. Вес позволяет значительно снизить потери энергии на один оборот ускорителя по сравнению с другими частицами, такими как фотон. В этом месяце ученые включили мощную машину, введя в нее несколько пучков протонов. Как пишет Daily Mail, 8 марта команды со всего мира ждали в подземной лаборатории, чтобы взглянуть на лучи, вращающиеся внутри кольца БАК. Круглая форма была задумана так, чтобы у пучка частиц было больше времени для ускорения и можно было достичь более высокой энергии.
Новое исследование, результаты которого были представлены в ходе международной научной конференции по физике, подтвердило существование ранее неизвестной частицы, которая представляет собой тетракварк — экзотический адрон, содержащий два кварка и два антикварка. Это — самая долгоживущая частица экзотической материи, которую когда-либо открывали исследователи, и первая, содержащая два тяжелых кварка и два легких антикварка. И прежде чем вы окончательно запутаетесь, напомним, что кварки — это фундаментальные строительные блоки, из которых строится материя.
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. 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. 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.
Разгадка появления Вселенной и путешествия в прошлое: для чего нужен Большой адронный коллайдер
Третий запуск БАК в 2022 году с повышенной яркостью дал настолько много данных, что их статистическая значимость превысила 16 сигм при требуемом уровне достоверности 5 сигм. Иначе говоря, сомнения в детектировании на БАК высокоэнергетических нейтрино при таких условиях стремятся к нулю. Тем самым БАК стал инструментом, который полностью воспроизводит весь спектр известных современной физике элементарных частиц, включая бозон Хиггса, ради поиска которого, собственно, Большой адронный коллайдер и строился. Чтобы не останавливать эксперименты на БАК, планировалось приостановить работу других ускорителей в комплексе, но теперь озвучено иное решение.
Согласно ранее утверждённым планам по проведению экспериментов на БАК, остановка самого главного ускорителя ЦЕРН должна была произойти 13 декабря. Согласно изменённому плану, остановка БАК начнётся 28 ноября. При этом под вопросом остаётся возможность запустить БАК в марте 2023 года.
Чем закончится эта зима для Европы, сегодня сказать невозможно, поэтому перенос экспериментов может произойти не только этой осенью, но также весной. В этой связи напомним, что учёные начали призывать к «озеленению» фундаментальной науки. Современные научные инструменты и инструменты ближайшего будущего должны быть более энергоэффективными, поскольку они потребляют всё больше и больше энергии.
В этом плане можно было бы позавидовать России с её богатейшими запасами разнообразных энергоресурсов. Однако необходимо понимать простую вещь, наука может успешно развиваться только в международном сотрудничестве. Так было всегда и стало особенно важным по мере умножения научных знаний.
Современные инструменты для изучения частиц и, прежде всего, разнообразные ускорители, потребляют так много энергии, что оказывают пагубное с точки зрения экологии воздействие на окружающую среду. Это ведёт к устойчивому мнению, что все будущие проекты ускорителей должны подвергаться строжайшей экологической экспертизе. Примерное расположение коллайдера Future Circular Collider.
Его ещё называют «хиггсовской фабрикой». Это колоссально поднимет потребление энергии комплексом, что заставляется задуматься о будущей энергоэффективности экспериментов. Проект FCC ещё не утверждён, что даёт возможность оценить предложенные варианты с точки зрения воздействия на окружающую среду.
Предварительные выкладки показывают, что в зависимости от выбранного проекта «сталкивателя частиц» углеродный след «хиггсовской фабрики» может отличаться в 100 раз. К такому выводу пришли европейские физики, изучившие потенциал преемников БАК. И самый масштабный проект в лице FCC со 100-км окружностью оказался самым эффективным с точки зрения затраченной энергии на получение каждого бозона Хиггса.
В настоящее время существует пять предложений по созданию высокоэнергетического позитронно-электронного коллайдера. Физики из ЦЕРНа проанализировали каждый проект и пришли к выводу, что Future Circular Collider будет самым энергоэффективным даже с учётом влияния на окружающую среду сооружений коллайдера и всех необходимых строительных работ хотя все приведенные ниже выкладки учитывают только энергетическую составляющую работы коллайдеров как самую значимую. С учётом углеродного следа от производства электроэнергии в каждой из стран, где планируется строить будущие и более мощные коллайдеры, круговой коллайдер Future Circular Collider снова оказался самым дружественным к природе — производство каждого бозона Хиггса на FCC будет сопровождаться выбросом 0,17 т эквивалента CO2.
Такая громадная разница возникла преимущественно по той причине, что Future Circular Collider будет запитан от французских энергосетей, в которых преобладает электричество от атомных электростанций. Как ещё один вариант для снижения воздействия коллайдеров ЦЕРНа на окружающую среду предложено протянуть линию электропередачи от солнечных электростанций в Северной Африке, хотя это уже другая история. Факт в том, что фундаментальная наука сможет двигаться вперёд далеко не во всех странах и регионах.
И это ещё непонятно, как на всём этом скажется нынешний энергетический кризис. В ЦЕРН уже задумались о сокращении ряда второстепенных экспериментов, и с этим придётся жить дальше. Эти устройства найдут применение в сверхмощных отечественных коллайдерах.
Источник изображений: pixabay. Речь идёт о создании узкополосных циркуляторов высокого уровня мощности на базе ферритов.
Проект коллайдера NICA. Так в небольшом подмосковном городке Дубна началось строительство объекта, площадь которого — больше пятидесяти тысяч квадратных метров. Ученые полагают что именно эта субстанция появилась сразу после Взрыва. Кварки — одна из составляющих элементарных частиц.
Именно ускорители частиц вырабатывают необходимое количество энергии для проведения лабораторных экспериментов. Периметр основного кольца — 336 метров.
Они образовали протоны и нейтроны, потом на них надо нацепить электроны, они цепляются с помощью фотонов. А еще есть частицы нейтрино, даже через палец моей руки проходят миллиарды частиц в секунду. Чтобы их поймать строят огромные детекторы элементарных частиц. Например, один из них находится в Японии — это огромная шахта, заполненная водой, где нейтрино можно ловить поштучно. Есть и другие типы частиц, которые нас не окружают в том, что они нестабильные, короткоживущие и тяжелее, не распадаются на более легкие частицы. Из чего состоит все вокруг Как работает энергия? Чтобы понимать работу БАК, также нужно знать, как работает энергия.
В школьной программе объясняется, что тело обладает энергией, когда может совершать работу. Я бы сказал, что тело обладает энергией, когда оно может что-то сделать. Например, если я уроню предмет, то, падая, он может развалиться — это и есть работа, порвались электромагнитные связи, он обладает потенциальной энергией, когда я его подкину. Еще важно, что есть закон сохранения энергии — если я подкидываю предмет, то даю ему кинетическую энергию, в максимуме она переходит в потенциальную энергию, а потом переходит назад. Тепловая энергия — это тоже кинетическая энергия. Если потереть руку — она станет теплее, то есть кинетическая энергия передается в тепловую, молекула начинает двигаться быстрее и тем самым кинетическая энергия переходит опять же в кинетическую энергию молекул моей руки. Но потом пришел Эйнштейн и с помощью своей знаменитой формулы сказал, что масса — это энергия. Это открыло огромные возможности, оказалось, что кинетическую энергию можно перегонять в энергию массы и обратно. Если мы разгоним частицы до огромных энергий и столкнем их, то запасенная кинетическая энергия может перейти в рождение новых частиц.
Так и устроен адронный коллайдер. Ускорители нужны именно поэтому: там разгоняют частицы протонов до кинетической энергии, которая в 10 тыс. Поэтому с точки зрения физиков БАК нужен, чтобы создавать новые частицы. Например, Бозон Хиггса именно так и был открыт. Что делает коллайдер? Для того, чтобы разогнать частицы, там используются радиочастотные резонаторы. В 27-километровом ускорителе в двух местах стоят резонаторы, постоянно меняется электрическое поле, частица пролетает, получает «пинок», пролетает еще 27 км, затем снова получает «пинок» и так далее. Она летает почти со скоростью света, поэтому этот процесс происходит 10 тыс. Даже двигаясь несколько минут, она уже получает огромную энергию.
При этом нужны магниты, которые удерживают частицы в окружности. Размер коллайдера зависит от магнитов. Если бы мы могли сделать более мощный магнит, устройство было бы меньше. Но есть еще одна причина, почему нам нужны магниты. Ведь пучок состоит из протонов, которые отталкиваются друг от друга, и их нужно сфокусировать, чтобы произошло как можно больше столкновений. Так устроен БАК — там разгоняют сотни известных частиц, чтобы получить одну новую. Она проживает очень маленький промежуток времени, разваливается на частицы, которые разлетаются в разные стороны со скоростью света. Но как зафиксировать новую частицу, если она так мало живет? Как зафиксировать открытие?
Для фиксации ученым нужен очень хороший фотоаппарат. В этой роли используется огромный детектор элементарных частиц, он снимает каждое столкновение протонов и ядер свинца. На БАК таких детекторов четыре.
А если он мог в один момент разогреть воду до 1000 градусов, то сразу получился бы пар. Так вот пар — это аналог кварк-глюонной плазмы, а вода — привычная нам материя. Но оказалось, что сам переход от воды до пара изучать не менее интересно, чем кварк-глюонную плазму. С помощью установки NICA можно лучше понять природу возникновения и существования нейтронных звезд. И данная установка поможет раскрыть тайны в описании теории Большого взрыва.
Что такое ЦЕРН, который отстранил россиян от ядерных испытаний
И прежде чем вы окончательно запутаетесь, напомним, что кварки — это фундаментальные строительные блоки, из которых строится материя. Объединяясь, эти субатомные частицы образуют адроны — группу, включающую знакомые протоны и нейтроны иными словами, кварки меньше, чем просто маленькие. Протоны и нейтроны состоят из трех кварков, но недавно обнаруженная частица адрона состоит из четырех, что делает ее разновидностью тетракварка — абсолютно новой частицы.
Ожидается, что этот третий прогон обеспечит больше столкновений, чем за оба предыдущих прогона вместе взятых, что должно расширить программу исследований. В этот раз, уровень энергии будет беспрецедентным- около 13ТэВ триллионов электронвольт. Это уже третья подобная серия исследований в физике элементарных частиц. Ученые намерены фокусировать протонные пучки до размеров менее 10 микрон, что должно увеличить вероятность и частоту столкновений. Если в первом прогоне бозон Хиггса был выявлен с 12 фемтобарнами 1 обратный фемтобарн соответствует примерно 100 триллионам протонных столкновений , то в этом прогоне их будет уже 280, что должно совершить рывок науки к новым открытиям.
Для этого установка LHC запущена с новыми более мощными пучками и большим количеством энергии.
Статистически значимых сигналов найдено не было. Хотя статистически значимых сигналов от новых резонансов найдено не было, наличие некоторого избытка событий над ожиданиями Стандартной модели в районе 375 ГэВ 375х109 электрон-Вольт сохраняет интригу и создает основу для дальнейшего поиска тяжелых резонансов с новыми данными Большого адронного коллайдера», — сообщил руководитель группы ATLAS НИИЯФ МГУ Леонид Гладилин.
Ну уж точно не для того, чтобы уничтожить Землю. Казалось бы, какой смысл сталкивать частицы? Дело в том, что вопросов без ответов в современной физике очень много, и изучение мира с помощью разогнанных частиц может в буквальном смысле открыть новый пласт реальности, понять устройство мира, а может быть даже ответить на главный вопрос «смысла жизни, Вселенной и вообще». Какие открытия уже совершили на БАК?
Самое знаменитое — это открытие бозона Хиггса ему мы посвятим отдельную статью. Помимо того были открыты 5 новых частиц, получены первые данные столкновений на рекордных энергиях, показано отсутствие асимметрии протонов и антипротонов, обнаружены необычные корреляции протонов. Список можно продолжать долго. А вот микроскопических черных дыр, которые наводили страх на домохозяек, обнаружить не удалось. Большой адронный коллайдер И это при том, что коллайдер еще не разогнали до его максимальной мощности. Сейчас максимальная энергия большого адронного коллайдера — 13 ТэВ тера электрон-Вольт. Однако, после соответствующей подготовки протоны планируют разогнать до 14 ТэВ. Для сравнения, в ускорителях- предшественниках БАК максимально полученные энергии не превышали 1 ТэВ.
Так разгонять частицы мог американский ускоритель Тэватрон из штата Иллинойс. Энергия, достигнутая в коллайдере - далеко не самая Большая в мире. Так, энергия космических лучей, зафиксированных на Земле, превышает энергию частицы, разогнанной в коллайдере в миллиард раз!
В Подмосковье завершается строительство российского коллайдера NICA
Советский Союз пытался построить свой собственный адронный коллайдер еще до того, как это сделали европейцы. В 1983 году строительство исследовательского института «Протон» в Протвино уже близилось к завершению. При всей своей работоспособности и эффективности он в 54 миллиона раз меньше Большого адронного коллайдера в ЦЕРНе. Для поисков были использованы все данные о протон-протонных столкновениях при энергии 13 ТеВ (13х1012 электрон-Вольт), собранные детектором ATLAS на Большом адронном коллайдере.
Строительство российского коллайдера NICA вышло на финальный этап
Где находятся российские коллайдеры, как ускорители частиц помогут в борьбе с раком и как повлияет международный проект NICA на российскую науку, рассказывает корреспондент , побывавший на XXV Всероссийской конференции по ускорителям заряженных. Российские учёные разработали механизм, который позволяет выставить детектор внутри Большого адронного коллайдера. Большой адронный коллайдер работает, сталкивая протоны, чтобы разделить их на части и обнаружить субатомные частицы, которые существуют внутри них, и как они взаимодействуют.
Разгадка появления Вселенной и путешествия в прошлое: для чего нужен Большой адронный коллайдер
Как эти два фотона будут отличаться от фотонов, которые появляются в других процессах? Законами сохранения — Бозон Хиггса обладает определенной массой и импульсом. И если мы посчитаем так называемую инвариантную массу, то есть их суммарный импульс и энергию, то сможем посчитать массу бозона. Но есть огромный фон — миллиард огромных фотонов. Чтобы отделить одни фотоны от других, мы предполагаем, что все они родились из бозонов Хиггса, получаем гладкое распределение и смотрим на неоднородности. Так можно увидеть, что как-то пар фотонов чуть больше, чем других. Значит, именно там родилась частица, которая распадаются на фотоны с конкретными характеристиками. Так и выглядит открытие бозона Хиггса. Как ловят уникальные фотоны Для чего еще нужен БАК? Во Вселенной еще много неизвестных процессов, чьи принципы работы нам непонятны.
Например, Вселенная существует, а, согласно современным теориям, количество материи и антиматерии должно быть одинаковым. Если в столкновении частиц на коллайдере родилось пять кварков, то родилось и пять антикварков. Но если бы это выполнялось и после Большого взрыва, — нас не должно было существовать, Вселенная была бы пустой, наполненной фотонами. Есть другая цель — заглянуть в прошлое Вселенной. Скорость света ограничена, и когда мы смотрим в телескоп, то видим галактики в прошлом. Но у метода есть предел — 400 тыс. Единственный способ туда заглянуть — это ускорители элементарных частиц. Из чего состоит Вселенная Перед учеными стоят и другие задачи — например, определить состав Вселенных, которые нас окружают. На этот вопрос тоже пытается ответить БАК, есть фабрика производства антиматерии, где ученые роняют антиатомы и смотрят, как они падают, и смотрят как на них влияет гравитация.
Или сталкивают частицы, чтобы попробовать создать частицу антиматерии. Но для этого надо апгрейдить БАК, чтобы он производил еще больше столкновений. Сейчас обсуждается строительство 100-километрового коллайдера в ЦЕРН, его энергия будет в 10 раз выше, чем на современном коллайдере. Он будет называться Future Circular Collider, циркулярный коллайдер будущего. Он должен появиться в 2050-е годы. Для чего БАК нужен не физикам? У большинства этих исследований нет практического применения. Но все, что там делается, — происходит впервые, поэтому это данные для неожиданных открытий. В будущем они могут стать технологиями, которыми мы пользуемся — например, интернет придумали в ЦЕРНе 30 лет назад, там же загрузили первую гифку.
Из-за ускорителей, например, сделали первую систему GRID — это сеть вычислительных мощностей по всей планете. Она нужна была для хранения огромного количества данных, которые коллайдер производит каждую секунду. В начале 70-х в ЦЕРНе придумали сенсорный экран. Но пришлось потратить еще 40 лет, прежде чем вышел первый айфон и сделал революцию в обыденности. Первый тачскрин и его изобретатель — Бент Стумпе Есть много медицинских технологий, которые изначально придумали для ускорителей. Например, ПЭТ — метод, которым, например обнаруживают раковые опухоли. По факту, это детектор элементарных частиц, куда засовывают человека, впрыскивают малую дозу радиоактивного вещества, из раковой опухоли начинают вылетать фотоны, которые дают понять, что у человека опухоль. Или есть специальная методика по удалению раковых опухолей — адронная терапия. Где с помощью пучка удаляют опухоль, до которой сложно добраться хирургически.
Он добавляет, что большинство специалистов не смогут продолжить реальную научную работу в сфере своих интересов и компетенций, поскольку в превалирующем числе направлений нет возможности заниматься сравнимыми по уровню исследованиями вне ЦЕРН. ЦЕРН заявляет, что наряду с развитием науки и технологий одной из его основополагающих миссий является укрепление международных связей и способствование дипломатии. На мой взгляд, решением о прекращении сотрудничества с Россией ЦЕРН подписывается в том, что эта часть миссии провалена», — поделился Поляков. По его словам, многие российские исследователи поддерживали работу оборудования.
Эту деятельность на себя возьмут новые группы, оставшиеся в проекте. Процесс передачи дел иностранным коллегам уже стартовал.
Это проект самого высокого мирового уровня, подчеркнул он. К чести руководства ЦЕРНа, они, как могли, этот момент оттягивали. Ведь участие россиян в работе ЦЕРН и учеными, и оборудованием очень важно, оно принесло очень серьезные результаты.
Достаточно сказать, что доля России в открытии знаменитого бозона Хиггса очень велика. ЦЕРН решение об отстранении россиян не приветствует, но деваться ему некуда, он под контролем в том числе недружественных России правительств, - заявил Александр Сергеев, отвечая на вопрос «КП». Ситуацию не надо понимать так, что — было 500 ученых, которые сидели в ЦЕРНе безвылазно, и в одночасье оказались безработными, подчеркнул Сергеев. Большинство приезжали на месяц-другой. Но то, что они не смогут проводить там эксперименты, конечно, не радует, - сказал Александр Сергеев.
Так или иначе, это знак: нам, в России надо уделять еще больше внимания созданию исследовательских центров, серьезных проектов. При этом установки мирового уровня — это всегда международные проекты. Она позволит проводить исследования, невозможные больше нигде, подчеркнул министр. Хотя по мощности он уступает коллайдеру в Швейцарии, по параметрам он лучше.
Тогда электрон должен вращаться от него на расстоянии 100 км. То есть мы все — пустое место. Но почему атом не разваливается, почему все, из чего мы состоим, не распадается? Все дело в электромагнитных взаимодействиях: если есть два одноименных заряда, — они отталкиваются, если два разноименных, — они притягивается. Но почему? С точки зрения современной физики эти притяжения и отталкивания объясняются обменом другими частицами. Поэтому мы не распадаемся: потому что электронная оболочка и атомы, которые взаимодействуют с другими атомами и обмениваются фотонами, они связаны. Структура атома Атом состоит из электронов и ядра, которые обмениваются фотонами, поэтому они связаны вместе. А ядро — из нейтронов и протонов. А почему ядро не разваливается? Потому что протоны положительно заряжены и отталкиваются, а нейтроны не заряжены. Значит, у них тоже есть какое-то взаимодействие в пределах ядра, — оно называется сильным. Сильное взаимодействие — это обмен глюонами. На картинке ниже представлены все виды взаимодействия, которые существуют в принципе. Обведенное — это та материя, из которой мы состоим. Протоны и нейтроны состоят из двух типов кварков. Они связаны между собой гелионами — голубые буквы. Они образовали протоны и нейтроны, потом на них надо нацепить электроны, они цепляются с помощью фотонов. А еще есть частицы нейтрино, даже через палец моей руки проходят миллиарды частиц в секунду. Чтобы их поймать строят огромные детекторы элементарных частиц. Например, один из них находится в Японии — это огромная шахта, заполненная водой, где нейтрино можно ловить поштучно. Есть и другие типы частиц, которые нас не окружают в том, что они нестабильные, короткоживущие и тяжелее, не распадаются на более легкие частицы. Из чего состоит все вокруг Как работает энергия? Чтобы понимать работу БАК, также нужно знать, как работает энергия. В школьной программе объясняется, что тело обладает энергией, когда может совершать работу. Я бы сказал, что тело обладает энергией, когда оно может что-то сделать. Например, если я уроню предмет, то, падая, он может развалиться — это и есть работа, порвались электромагнитные связи, он обладает потенциальной энергией, когда я его подкину. Еще важно, что есть закон сохранения энергии — если я подкидываю предмет, то даю ему кинетическую энергию, в максимуме она переходит в потенциальную энергию, а потом переходит назад. Тепловая энергия — это тоже кинетическая энергия. Если потереть руку — она станет теплее, то есть кинетическая энергия передается в тепловую, молекула начинает двигаться быстрее и тем самым кинетическая энергия переходит опять же в кинетическую энергию молекул моей руки. Но потом пришел Эйнштейн и с помощью своей знаменитой формулы сказал, что масса — это энергия. Это открыло огромные возможности, оказалось, что кинетическую энергию можно перегонять в энергию массы и обратно. Если мы разгоним частицы до огромных энергий и столкнем их, то запасенная кинетическая энергия может перейти в рождение новых частиц. Так и устроен адронный коллайдер. Ускорители нужны именно поэтому: там разгоняют частицы протонов до кинетической энергии, которая в 10 тыс. Поэтому с точки зрения физиков БАК нужен, чтобы создавать новые частицы. Например, Бозон Хиггса именно так и был открыт.