Полная версия


Магазин телескопов

Большой Адронный Коллайдер

Астрономия для любителей Арсенал астроном Большой Адронный Коллайдер

Большой взрыв Большой адронный коллайдер (или по английски Large Hadron Collider, LHC) — ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и ионов свинца и изучения продуктов их соударений. Коллайдер построен в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований (Conseil Europe'en pour la Recherche Nucle'aire, CERN), на границе Швейцарии и Франции, недалеко от Женевы. По состоянию на 2008 год БАК является самой крупной экспериментальной установкой в мире.

Идея проекта Большого адронного коллайдера родилась в 1984 году и была официально одобрена десятью годами позже. Его строительство началось в 2001 году, после окончания работы предыдущего ускорителя — Большого электрон-позитронного коллайдера.

Ускоритель расположен в том же туннеле, который прежде занимал Большой электрон-позитронный коллайдер. Туннель с длиной окружности 26,7 км проложен на глубине около ста метров под землёй на территории Франции и Швейцарии. Для удержания и коррекции протонных пучков используются 1624 сверхпроводящих магнита, общая длина которых превышает 22 км. Последний из них был установлен в туннеле 27 ноября 2006 года. Магниты будут работать при температуре 1,9 K (-271 C). Строительство специальной криогенной линии для охлаждения магнитов закончено 19 ноября 2006 года.

Скорость частиц в БАК на встречных пучках близка к скорости света в вакууме. Разгон частиц до таких больших скоростей достигается в несколько этапов. На первом этапе низкоэнергетичные линейные ускорители Linac 2 и Linac 3 производят инжекцию протонов и ионов свинца для дальнейшего ускорения. Затем частицы попадают в PS-бустер и далее в сам PS (протонный синхротрон), приобретая энергию в 28 ГэВ. После этого ускорение частиц продолжается в SPS (протонный суперсинхротрон), где энергия частиц достигает 450 ГэВ. Затем пучок направляют в главное 26,7-километровое кольцо и в точках столкновения детекторы фиксируют происходящие события. Мы здесь не поясняем тонкостей кострукции а лишь пытаемся подчеркнуть все грандиозность установки.

На БАКе запланировано огромное количество различных исследований. Попробуем рассказать о некоторых из них. Энергии пучков на коллайдере будет достаточно для того, чтобы более детально изучить кварковую структуру протона и других частиц состоящих из кварков (их называют адронами). Ранее эта структура уже изучалась на Теватроне.

Большой взрыв На этом ускорителе планируется получить состояние вещества которое называется Кварк - Глюонная плазма. Это состояние достигается когда несколько протонов на больших энергиях сталкиваются. При этом в небольшом объеме пространства энергия оказывается столь велика, что весь этот объем заполнен кварками (внутренними составляющими протона) и глюонами (элементарными частицами, переносчиками сильного взаимодействия). Кварки в этом состоянии непрерывно аннигилируют и вновь рождаются из вакуума. Такое состояние для кварков называется ассимтотическая свобода. Говоря о таком состоянии трудно сказать отнести это состояние к веществу или к состоянию самого пространства. Изучение этого особенно интересно так как по современным представлениям пространство всей нашей вселенной в первые мгновения своего образования находилось в таком состоянии. Также изучение кварк-глюонной плазмы позволит лучше понять сильное взаимодействие.

Кроме того, как уже многим известно, планируется обнаружение частицы, которая называется бозон Хиггса. Интересно не само по себе обнаружение частицы а исследования некоторого механизма нарушения симметрии Хиггса вызываемого этой частицей. Это процессы, по ситу, представляю собой теорию слабого взаимодействия, понимание механизмов которой необходимо для того, чтобы понять устройство вселенной.



Большой Адронный коллайдер привлекает к себе внимание еще и потому, что согласно мнению некоторых псевдоученых некоторые процессы в коллайдере способны уничтожить все планету. Действительно, когда плотность энергии в пространстве столь велико то в нем могут рождать совершенно различные объекты, в том числе и микроскопические черные дыры. Однако появление черных дыр, согласно теории, очень маловероятно. Да и потом микроскопические черные дыры не опасны, так как не способны поглощать все вокруг.

Также существует мнение что в коллайдре возможно спровоцировать новый большой взрыв который может разрушить все нашу вселенную. Такое тоже практически невозможно. Дело в том, что в космическом пространстве встречаются частицы с энергиями еще большими чем будут получены в ускорителе. Эти частицы на протяжении всего существования человечества прилетали не землю никогда не провоцируя образование черных дыр.

БАК открывает гигантские перспективы для науки на много лет вперед. остается только ждать, когда его откроют.

11 августа успешно завершена первая часть предварительных испытаний. Во время испытаний пучок заряженных частиц прошёл чуть более трёх километров по одному из колец БАК. Таким образом, учёным удалось проверить работу синхронизации предварительного ускорителя, так называемого протонного суперсинхротрона (SPS), и системы правой доставки луча.

24 августа прошёл второй этап испытаний. Была протестирована инжекция протонов в ускорительное кольцо БАК в направлении против часовой стрелки.

10 сентября был произведён официальный запуск коллайдера. В 12:24:30 по московскому времени (по официальной информации, в 12:28 по московскому времени) запущенный пучок протонов успешно прошёл весь периметр коллайдера по часовой стрелке. В 17:02 по московскому времени запущенный против часовой стрелки пучок протонов также успешно прошёл весь периметр коллайдера.

12 сентября, примерно в 00:30 по московскому времени, команде БАК удалось запустить и непрерывно удерживать циркулирующий пучок в течение 10 минут. Чуть позже пучок был запущен вновь и циркулировал уже непрерывно, прерываясь лишь в случае необходимости. На этом задача по установлению циркулирующего пучка завершилась, и физики приступили к подробным тестам магнитной системы.

19 сентября, в 14:05 по московскому времени, в ходе тестов магнитной системы сектора 3-4 произошёл инцидент, в результате которого БАК вышел из строя. Согласно данным предварительного расследования, подтверждённым и детализированным позднее, один из электрических контактов между сверхпроводящими магнитами расплавился под действием возникшей из-за увеличения силы тока электрической дуги, которая пробила изоляцию гелиевой системы охлаждения (криогенной системы), что привело к выбросу около 6 тонн жидкого гелия в туннель и, как следствие, резкому росту температуры. Для восстановления криогенной системы потребуется вернуть этот участок ускорителя к комнатной температуре, а после ремонта — охладить его снова до рабочей температуры.

23 сентября официальный представитель ЦЕРНа сообщил, что БАК возобновит работу не раньше весны 2009 года.

По последней информации запуск перенесен на конец лета 2009 года.

Все о ремонте компьютеров, обзор софта и железа, сотовых

Михаил Карневский, 21.02.2009

Ускорители  <-- *       * --> Теватрон