Адронный коллайдер

Введение

Развития экспериментальной техники в физике элементарных частиц широко обсуждаются не только физиками-профессионалами. Что же такое Большой Адронный Коллайдер (сокращенно БАК), зачем он нужен физикам и насколько он может быть полезен или опасен для человечества? Ради чего расходуются столь значительные материальные ресурсы? Поиск единой природы всех взаимодействий, исследование гравитационного взаимодействия в микромире, изучение природы пространства-времени - это далеко не полный список поставленных задач. Физики надеются, что БАК даст ответы на все вопросы.

Большой адронный коллайдер

Большой адронный коллайдер - ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов (ионов свинца), изучения продуктов их соударений.

Коллайдер построен в научно-исследовательском центре на границе Швейцарии и Франции, его строительство началось еще в 2001 году. Протяженность его 27 километров на глубине 50-175 метров. Был запущен осенью 2008 года. Руководитель проекта - Лин Эванс. В строительстве и исследованиях участвовали и участвуют более 10 тыс. учёных и инженеров из 100 стран.

Внутри коллайдера поддерживается температура, которая ниже температуры космоса почти на полтора градуса. Совершенная криогенная система позволяет охлаждать внутренности коллайдера до -271.3 °C. А вот в космосе температура достигает примерно -270 °C. Несмотря на то, что сейчас внутри него царит температура, которая даже ниже, чем в открытом космосе, в результате столкновения пучков протонов внутри будет создаваться температура, в 100000 выше, чем температура ядра Солнца. На триллионную часть секунды будет возникать температура в 1,5 триллиона °C.

Цель создания

Задача у адронного коллайдера состоит в следующем: заряженные частицы направляются потоками на встречу друг другу. Во время столкновений частиц в коллайдере происходят определенные процессы (выброс энергии, разрушение столкнувшихся частиц и рождение новых), что и служит предметом пристального исследования ученых. Разгоняют заряженные частицы до сверхвысоких скоростей в коллайдере при помощи электромагнитного поля. Согласно современным представлениям физики об окружающей материи, эта самая материя состоит из протонов и нейтронов, в совокупности они называются адроны. БАК позволит увидеть первоначальные процессы зарождения материи вселенной. В результате большой энергии столкновений в адронном коллайдере должна образовываться плазма, подобная веществу при процессе так называемого «Большого взрыва». По теории ученых, именно «Большой взрыв» сформировал сгустки первоначальной материи.

Также задача БАКа - поиск дополнительных измерений и черных дыр.

Опровергая теорию Эйнштейна

Нейтрино - электрически нейтральная элементарная частица с массой покоя много меньшей массы электрона, способны спонтанно менять один тип на другой. Ученые хотели подсчитать, сколько к концу пути в пучке окажется нейтрино. Результат оказался совершенно неожиданным - нейтрино преодолели положенное расстояние в 732 километра на несколько миллиардных долей секунды раньше, чем если бы передвигались со скоростью света. Точнее, превышение скорости света составило 60 наносекунд. Самим ученым, проводившим эксперимент, результат показался настолько неправдоподобным, что они перепроверили его 15 тысяч раз, рассчитывая найти какую-нибудь ошибку или неточность. Но погрешность в конечном итоге оказалась столь мала, что остался единственный вывод - можно говорить о сенсационном открытии. Однако исследователи не спешат делать громких заявлений, ведь если все это на самом деле признают открытием, теория относительности Эйнштейна превратится в теорию невероятности. Всю физику придется создавать заново. Учитывая эти последствия, физики CERN обратились за помощью к своим коллегам во всем мире, прежде всего в США и Японии, чтобы они перепроверили их наблюдения. Предполагается, что открытие сделает возможными путешествия во времени.

Настоящее климатическое оружие

эйнштейн большой адронный коллайдер

Некоторые исследователи возлагают вину за аномальную жару нынешнего лета на физиков, которые запускали протоны по гигантскому кольцу. Согласно расследованию резкие и масштабные изменения погоды произошли сразу после максимальных выделений энергии на БАКе в декабре 2009 года, когда температура воздуха упала ниже нормы на 10 градусов в Европе и России. А после дальнейшего увеличения энергии на БАКе весной 2010 года образовались обширные антициклоны, приведшие к убийственному пеклу летом в Центральной России. 27 февраля 2010 года на БАКе возобновились эксперименты после небольшого ремонта - и в Чили произошло землетрясение магнитудой 8 баллов, а на следующий день над Европой пронеслись мощные ураганы.

Член-корреспондент Российской академии наук, главный научный сотрудник отдела теоретической физики Института ядерных исследований, доктор физико-математических наук Игорь Ткачев прокомментировал: «Связь между экспериментами на БАКе и явлениями планетарного и, тем более, космического масштаба невозможна. Законы сохранения энергии никто не отменял. Энергия столкновения двух частиц пренебрежимо мала - примерно равна кинетической энергии столкновения двух комаров в полете. Для мира элементарных частиц это очень много, но что могут сделать столкновения комаров в планетарном масштабе? Вспомните, что в природе существуют космические лучи. Это те же протоны, что и на БАКе, ускоренные в космосе естественным образом до еще больших энергий. Они беспрерывно бомбардируют земную атмосферу, и ничего от этого не происходит. И мистических резонансов в природе нет».

Заключение

Благодаря большой энергии БАК позволил «заглянуть» в недоступную ранее область энергий и получить научные результаты, накладывающие ограничения на ряд теоретических моделей, открыты новые элементарные частицы, обнаружены легкие черные дыры. Технологии большого адронного коллайдера позволили создать рентгеновские аппараты, дающие цветное изображение и позволяющие врачам ставить более точные диагнозы.

Список использованной литературы

1.И. М. Дрёмин. Физика на Большом адронном коллайдере // УФН: журнал- 2009. - Т. 179. - № 6.

2.И. Иванов. «Столкновение на встречных курсах» // Вокруг Света: Журнал, - июль 2007. - № 7 (2802).

Больше работ по теме: