Colider în Rusia accelerează particulele din fasciculele care se ciocnesc (colider din cuvântul ciocnire, în traducere - a ciocni). Este necesar pentru a studia produsele de impact ale acestor particule între ele, astfel încât oamenii de știință să transmită energie cinetică puternică particulelor elementare de materie. De asemenea, ele se ocupă de ciocnirea acestor particule, dirijându-le unele împotriva altora.
Istoria creației
Există mai multe tipuri de colisionare: circulare (de exemplu, LHC - Large Hadron Collider în CERN european), liniare (proiectate de ILC).
Teoretic, ideea de a folosi ciocnirea grinzilor a apărut în urmă cu câteva decenii. Wideröe Rolf, un fizician din Norvegia, a primit un brevet în Germania în 1943 pentru ideea coliziunii fasciculelor. Nu a fost publicat decât zece ani mai târziu.
În 1956, Donald Kerst a făcut o propunere de a folosi coliziunea fasciculelor de protoni pentru a studia fizica particulelor. În timp ce Gerard O'Neill s-a gândit să profite de acumulativinele pentru a obține raze intense.
Lucrările active la proiectul de creare a unui colisionar au început simultan în Italia, Uniunea Sovietică și Statele Unite (Frascati, INP, SLAC). Primul civizor care a fost lansat a fost ciocnitorul electron-pozitron AdA, construit de Tushekavo Frascati.
În același timp, primul rezultat a fost publicat abia un an mai târziu (în 1966), în comparație cu rezultatele observării împrăștierii elastice a electronilor la VEP-1 (1965, URSS).
Dubna Hadron Collider
VEP-1 (fascice de electroni în coliziune) este o mașină care a fost creată sub îndrumarea clară a lui G. I. Budker. Un timp mai târziu, fasciculele au fost obținute la accelerator din Statele Unite. Toate aceste trei coliziune au fost testate, au servit la demonstrarea posibilității de a studia fizica particulelor elementare folosindu-le.
Primul ciocnitor de hadron este ISR, sincrotronul cu protoni, lansat în 1971 de CERN. Puterea sa de energie era de 32 GeV în fascicul. A fost singurul civizor liniar funcțional din anii nouăzeci.
După lansare
Un nou complex de accelerare este creat în Rusia, pe baza Institutului Comun de Cercetare Nucleară. Se numește NICA - unitatea de colisionare de ioni bazată pe Nuclotron și este situată în Dubna. Scopul clădirii este de a studia și descoperi noi proprietăți ale materiei dense a barionilor.
După pornirea mașinii, oamenii de știință de la Institutul Comun de Cercetare Nucleară dinDubna, lângă Moscova, va putea crea o anumită stare a materiei, care a fost Universul în primele sale momente după Big Bang. Această substanță se numește plasmă cuarc-gluon (QGP).
Constructia complexului la o facilitate sensibila a inceput in 2013, iar lansarea este planificata pentru 2020.
Sarcini principale
Special pentru Ziua Științei din Rusia, personalul JINR a pregătit materiale pentru evenimente educaționale destinate școlarilor. Tema se numește „NICA – Universul în laborator”. Secvența video cu participarea academicianului Grigory Vladimirovich Trubnikov va spune despre cercetările viitoare care vor fi efectuate la Hadron Collider din Rusia într-o comunitate cu alți oameni de știință din întreaga lume.
Cea mai importantă sarcină cu care se confruntă cercetătorii din acest domeniu este studierea următoarelor domenii:
- Proprietăți și funcții ale interacțiunilor strânse ale componentelor elementare ale modelului standard al fizicii particulelor între ele, adică studiul quarcilor și gluonilor.
- Găsirea semnelor unei tranziții de fază între QGP și materia hadronică, precum și căutarea unor stări necunoscute anterior ale materiei barionice.
- Lucrul cu proprietățile de bază ale interacțiunilor apropiate și simetria QGP.
Echipament important
Esența ciocnitorului de hadron din complexul NICA este de a oferi un spectru mare de fascicule: de la protoni și deuteroni la fascicule care constau din ioni mult mai grei, cum ar fi nucleul de aur.
Ionii grei vor fi accelerați la stări de energie până la 4,5 GeV/nucleon și protoni - până la doisprezece și jumătate. Inima ciocnitorului din Rusia este acceleratorul Nuclotron, care funcționează din anul nouăzeci și trei al secolului trecut, dar a fost accelerat semnificativ.
Clinizorul NICA a oferit mai multe moduri de interacțiune. Unul pentru a studia modul în care ionii grei se ciocnesc cu detectorul MPD, iar celăl alt pentru a efectua experimente cu fascicule polarizate la instalația SPD.
Finalizarea construcției
S-a remarcat că la primul experiment participă oameni de știință din țări precum SUA, Germania, Franța, Israel și, desigur, Rusia. În prezent se lucrează la NICA pentru a instala și aduce piesele individuale în stare de funcționare activă.
Clădirea civizorului cu hadron va fi finalizată în 2019, iar instalarea civizorului în sine va fi realizată în 2020. În același an, vor începe lucrările de cercetare privind studiul coliziunii ionilor grei. Întregul dispozitiv va fi pe deplin operațional în 2023.
Coliderul din Rusia este doar unul dintre cele șase proiecte din țara noastră care au primit clasa de megaștiință. În 2017, guvernul a alocat aproape patru miliarde de ruble pentru construcția acestei mașini. Costul construcției de bază a mașinii a fost estimat de experți la douăzeci și șapte de miliarde și jumătate de ruble.
Eră nouă
Vladimir Kekelidze, directorul de fizicieni la Laboratorul de în altă energie JINR, consideră că proiectul de coliziune din Rusia va oferi țării posibilitatea de a ajunge la cel mai în alt nivel.poziții în fizica energiilor în alte.
Recent, au fost descoperite urme de „nouă fizică”, care au fost fixate de Large Hadron Collider și depășesc Modelul Standard al microcosmosului nostru. S-a afirmat că „noua fizică” descoperită recent nu ar interfera cu funcționarea civizorului.
Într-un interviu, Vladimir Kekelidze a explicat că aceste descoperiri nu ar devaloriza munca NICA, deoarece proiectul în sine a fost creat în primul rând pentru a înțelege exact cum arătau momentele inițiale ale nașterii Universului și de asemenea, ce condiții pentru cercetare, care sunt disponibile în Dubna, nu există în altă parte în lume.
El a mai spus că oamenii de știință JINR stăpânesc noi fațete ale științei, în care sunt hotărâți să ocupe o poziție de lider. Că se apropie o eră în care nu se creează doar un nou ciocnitor, ci și o nouă eră în dezvoltarea fizicii energiilor în alte pentru țara noastră.
Proiect internațional
Potrivit aceluiași regizor, munca la NICA, unde se află Hadron Collider, va fi internațională. Deoarece cercetarea în fizica energiei în alte în timpul nostru este efectuată de echipe științifice întregi, formate din oameni din diverse țări.
Angajații din douăzeci și patru de țări ale lumii au luat deja parte la lucrările la acest proiect într-o unitate securizată. Iar costul acestui miracol este, conform estimărilor aproximative, de cinci sute patruzeci și cinci de milioane de dolari.
Noul ciocnitor va ajuta, de asemenea, oamenii de știință să efectueze cercetări în domeniile materiei noi, știința materialelor, radiobiologie, electronică, terapie cu fascicule și medicină. Cu exceptiaÎn plus, toate acestea vor beneficia de programele Roscosmos, precum și de procesarea și eliminarea deșeurilor radioactive și de crearea celor mai noi surse de tehnologie și energie criogenică care vor fi sigure de utilizat.
Bosonul Higgs
Bosonul Higgs este așa-numitele câmpuri cuantice Higgs, care apar cu necesitate în fizică, sau mai degrabă, în modelul său standard de particule elementare, ca o consecință a mecanismului Higgs de rupere imprevizibilă a simetriei electroslăbite. Descoperirea sa a fost finalizarea modelului standard.
În cadrul aceluiași model, este responsabil pentru inerția masei particulelor elementare - bosoni. Câmpul Higgs ajută la explicarea apariției unei mase inerțiale în particule, adică purtători ai interacțiunii slabe, precum și absența masei în purtător - o particulă de interacțiune puternică și electromagnetică (gluon și foton). Bosonul Higgs din structura sa se dezvăluie ca o particulă scalară. Astfel, are rotire zero.
Deschidere câmp
Acest boson a fost axiomatizat în 1964 de către un fizician britanic pe nume Peter Higgs. Întreaga lume a aflat despre descoperirea sa citind articolele sale. Și după aproape cincizeci de ani de căutări, adică în 2012, pe 4 iulie, a fost descoperită o particulă care se potrivește acestui rol. A fost descoperit ca urmare a cercetărilor efectuate la LHC, iar masa sa este de aproximativ 125-126 GeV/c².
A crede că această particulă este același boson Higgs, ajută la motive destul de întemeiate. În 2013, în martie, diverși cercetători de la CERNa raportat că particula găsită în urmă cu șase luni este de fapt bosonul Higgs.
Modelul actualizat, care include această particulă, a făcut posibilă construirea unei teorii a câmpului renormalizabil cuantic. Și un an mai târziu, în aprilie, echipa CMS a raportat că bosonul Higgs avea o latitudine de descompunere mai mică de 22 MeV.
Proprietăți ale particulelor
La fel ca orice altă particule de pe masă, bosonul Higgs este supus gravitației. Are taxe de culoare și electricitate, precum și, așa cum am menționat mai devreme, spin zero.
Există patru canale principale pentru apariția bosonului Higgs:
- După fuziunea a doi gluoni are loc. El este principalul.
- Când perechile WW- sau ZZ- se îmbină.
- Cu condiția de a însoți un boson W- sau Z-.
- Cu quarci de top prezenți.
Se descompun într-o pereche de b-antiquarc și b-quark, în două perechi de electron-pozitron și/sau muon-antimuon cu doi neutrini.
În 2017, chiar la începutul lunii iulie, la o conferință cu participarea EPS, ATLAS, HEP și CMS, a fost transmis un mesaj că în sfârșit au început să apară indicii vizibile că bosonul Higgs se descompune într-un pereche de b-quark- antiquarc.
Mai devreme, era nerealist să vezi asta cu proprii tăi ochi în practică, din cauza dificultăților de a separa producția acelorași quarci într-un mod diferit de procesele de pe fundal. Modelul fizic standard spune că o astfel de degradare este cea mai frecventă, adică în mai mult de jumătate din cazuri. Deschis în octombrie 2017observarea fiabilă a semnalului de dezintegrare. O astfel de declarație a fost făcută de CMS și ATLAS în articolele lor publicate.
Conștiința maselor
Particula descoperită de Higgs este atât de importantă încât Leon Lederman (laureat al Nobel) a numit-o particula lui Dumnezeu în titlul cărții sale. Deși Leon Lederman însuși, în versiunea sa originală, a propus „Particula diavolului”, dar editorii i-au respins propunerea.
Acest nume frivol este folosit pe scară largă în mass-media. Deși mulți oameni de știință nu aprobă acest lucru. Ei cred că denumirea de „boson sticlei de șampanie” ar fi mult mai potrivită, deoarece potențialul câmpului Higgs seamănă cu fundul acestei sticle, iar deschiderea acesteia va duce cu siguranță la scurgerea completă a multor astfel de sticle.
