Енциклопедия

Големият адронен колайдер - най-мощният ускорител на частици в света -

На 10 септември 2008 г. учени от Европейската организация за ядрени изследвания (CERN), Женева, проведоха първата тестова операция на най-голямата машина и най-амбициозния научен експеримент, построен някога - Големият адронен колайдер (LHC) ). За теста учените успешно насочиха лъчи от субатомни частици около пръстеновидна структура, която беше около 27 km (17 мили) в обиколка и формира сърцето на колайдера. Структурата е била разположена в подземен кръгъл тунел, който ЦЕРН първоначално е построил за по-ранен ускорител на частици, наречен Големият електрон-позитрон колайдер (1989–2000). Тунелът лежеше под френско-швейцарската граница близо до Женева на дълбочина 50–175 м (165–575 фута).

LHC е проектиран да изпраща два лъча от адрони (протони и други частици, които са съставени от кварки) в противоположни посоки около пръстеновидната структура. Първоначално ще бъдат използвани протони (водородни ядра), но по-късно са планирани експерименти с тежки йони като оловни ядра, които се състоят от протони и неутрони. В рамките на LHC частиците пътуваха по канали, евакуирани до по-висок вакуум от този на дълбокия космос и охладени с точност до два градуса от абсолютната нула. По време на пълномащабна работа частиците ще се ускорят до скорости в рамките на една милионна част от процента от скоростта на светлината. В четири точки в тунела пътищата на частиците се пресичат, така че някои от частиците да се разбият една в друга и да произведат голям брой нови частици.Огромни магнити с тегло десетки хиляди тона и банки детектори биха събрали и записали частиците, произведени във всяка точка на сблъсък. При максимална мощност сблъсъците между протоните ще се извършват при комбинирана енергия до 14 трилиона електронволта - около седем пъти по-голяма от тази, постигната по-рано от всеки друг ускорител на частици.

Реализацията на проекта LHC отне четвърт век. Планирането започва през 1984 г., а през 1994 г. управителният орган на ЦЕРН дава последното решение за проекта. Много хиляди учени и инженери от десетки страни са участвали в проектирането, планирането и изграждането на LHC, а разходите за неговото изграждане са били повече от 5 милиарда долара. Първата мащабна експлоатация на LHC беше насрочена за края на 2008 г., но беше отложена с цел разследване и отстраняване на теч, който се е развил в хелиевата охладителна система на колайдера поради електрическа неизправност.

Една от целите на проекта LHC беше да разбере фундаменталната структура на материята, като пресъздаде екстремните условия, които според теорията за големия взрив се случиха в първите няколко мига на Вселената. (Високата енергия, свързана с това, накара някои критици да твърдят, че LHC може да създаде малка черна дупка, която би могла да унищожи Земята, но прегледите за безопасност от учените опровергаха подобни опасения и стигнаха до заключението, че ускорителят няма да произведе нищо, което вече не е било произведено от високоенергийни сблъсъци на космически лъчи в атмосферата.) В продължение на десетилетия физиците са използвали така наречения стандартен модел, за да опишат основните частици, които изграждат материята. Моделът беше работил добре, но имаше слабости. Първо и най-важното, това не обяснява защо някои частици имат маса.През 60-те години британският физик Питър Хигс постулира тип частици, които взаимодействат с други частици, за да осигурят тяхната маса. Хигс частици никога не са били наблюдавани, но се очакваше, че те могат да се получат при много високите енергийни сблъсъци на LHC. Второ, стандартният модел изисква някои произволни предположения, които някои физици предполагат, че могат да бъдат разрешени чрез постулиране на нов клас суперсиметрични частици - тези частици могат да се получат и от сблъсъците в LHC. И накрая, изследването на асиметриите между частиците и техните частици може да даде ключ към друга загадка: дисбалансът между материята и антиматерията във Вселената.но се очакваше, че те могат да се получат при много високите енергийни сблъсъци на LHC. Второ, стандартният модел изисква някои произволни предположения, които някои физици предполагат, че могат да бъдат разрешени чрез постулиране на нов клас суперсиметрични частици - тези частици могат да се получат и от сблъсъците в LHC. И накрая, изследването на асиметриите между частиците и техните частици може да даде ключ към друга загадка: дисбалансът между материята и антиматерията във Вселената.но се очакваше, че те могат да бъдат произведени при много високите енергийни сблъсъци на LHC. Второ, стандартният модел изисква някои произволни предположения, които някои физици предполагат, че могат да бъдат разрешени чрез постулиране на нов клас суперсиметрични частици - тези частици могат да се получат и от сблъсъците в LHC. И накрая, изследването на асиметриите между частиците и техните частици може да даде ключ към друга загадка: дисбалансът между материята и антиматерията във Вселената.изследването на асиметриите между частиците и техните античастици може да даде ключ към друга загадка: дисбалансът между материята и антиматерията във Вселената.изследването на асиметриите между частиците и техните античастици може да даде ключ към друга загадка: дисбалансът между материята и антиматерията във Вселената.

Както при всички новаторски експерименти, най-вълнуващите резултати може да са неочаквани. Според британския физик Стивън Хокинг „ще бъде много по-вълнуващо, ако не намерим Хигс. Това ще покаже, че нещо не е наред и трябва да помислим отново. "