Cu câțiva ani în urmă s-a prezis că, de îndată ce Hadron Collider va fi pus în funcțiune, va veni sfârșitul lumii. Acest uriaș accelerator de protoni și ioni, construit la CERN elvețian, este recunoscut pe bună dreptate drept cea mai mare instalație experimentală din lume. A fost construit de zeci de mii de oameni de știință din multe țări ale lumii. Poate fi numită cu adevărat o instituție internațională. Totul a început însă la un cu totul alt nivel, în primul rând, pentru a putea determina viteza protonului în accelerator. Este vorba despre istoria creării și etapele de dezvoltare a unor astfel de acceleratoare care vor fi discutate mai jos.
Istoricul începuturilor
După ce s-a descoperit prezența particulelor alfa și nucleele atomice au început să fie studiate direct, oamenii au început să încerce să experimenteze asupra lor. La început, nu s-a vorbit despre vreun accelerator de protoni aici, deoarece nivelul de tehnologie era relativ scăzut. Adevărata eră a creării tehnologiei acceleratoarelor a început abia înAnii 30 ai secolului trecut, când oamenii de știință au început să dezvolte intenționat scheme de accelerare a particulelor. Doi oameni de știință din Marea Britanie au fost primii care au proiectat un generator special de tensiune DC în 1932, ceea ce le-a permis celorlalți să înceapă era fizicii nucleare, care a devenit posibilă în practică.
Apariția ciclotronului
Ciclotronul, și anume numele primului accelerator de protoni, i-a apărut ca o idee omului de știință Ernest Lawrence încă din 1929, dar el a reușit să-l proiecteze abia în 1931. În mod surprinzător, prima probă a fost suficient de mică, doar aproximativ o duzină de centimetri în diametru și, prin urmare, nu putea accelera decât puțin protonii. Întregul concept al acceleratorului său a fost să folosească nu un câmp electric, ci un câmp magnetic. Acceleratorul de protoni într-o astfel de stare nu avea drept scop accelerarea directă a particulelor încărcate pozitiv, ci curbarea traiectoriei acestora într-o astfel de stare încât să zboare într-un cerc într-o stare închisă.
Asta a făcut posibilă crearea unui ciclotron, format din două jumătăți de discuri goale, în interiorul cărora se roteau protonii. Toate celel alte ciclotrone s-au bazat pe această teorie, dar pentru a obține mult mai multă putere, au devenit din ce în ce mai greu de manevrat. În anii '40, dimensiunea standard a unui astfel de accelerator de protoni a început să fie egală cu clădirile.
Pentru inventarea ciclotronului, Lawrence a primit Premiul Nobel pentru fizică în 1939.
Synchrophasotrons
Cu toate acestea, pe măsură ce oamenii de știință au încercat să facă acceleratorul de protoni mai puternic,Probleme. Adesea au fost pur tehnice, deoarece cerințele pentru mediul rezultat au fost incredibil de mari, dar parțial au fost în faptul că particulele pur și simplu nu au accelerat așa cum se cere de la ele. O nouă descoperire în 1944 a fost făcută de Vladimir Veksler, care a venit cu principiul autofazării. În mod surprinzător, omul de știință american Edwin Macmillan a făcut același lucru un an mai târziu. Ei și-au propus să ajusteze câmpul electric astfel încât să afecteze particulele în sine, dacă este necesar, ajustându-le sau, dimpotrivă, încetinindu-le. Acest lucru a făcut posibilă menținerea mișcării particulelor sub forma unui singur buchet, și nu a unei mase neclare. Astfel de acceleratori se numesc sincrofazotron.
Collider
Pentru ca acceleratorul să accelereze protonii la energie cinetică, au început să fie necesare structuri și mai puternice. Așa s-au născut ciocnitorii, care au funcționat folosind două fascicule de particule care s-ar învârti în direcții opuse. Și din moment ce erau așezate unul față de celăl alt, particulele s-ar ciocni. Ideea s-a născut pentru prima dată în 1943 de către fizicianul Rolf Wideröe, dar nu a fost posibil să o dezvolte până în anii '60, când au apărut noi tehnologii care ar putea realiza acest proces. Acest lucru a făcut posibilă creșterea numărului de noi particule care ar apărea ca urmare a coliziunii.
Toate evoluțiile din anii următori au condus direct la construirea unei uriașe instalații - Large Hadron Collider în 2008, care în structura sa este un inel lung de 27 de kilometri. Se crede căexperimentele efectuate în ea vor ajuta la înțelegerea modului în care s-a format lumea noastră și a structurii ei profunde.
Lansarea Marelui Ciocnitor de Hadron
Prima încercare de a pune în funcțiune acest colisionator a fost făcută în septembrie 2008. 10 septembrie este considerată ziua lansării sale oficiale. Cu toate acestea, după o serie de teste de succes, a avut loc un accident - după 9 zile a eșuat și, prin urmare, a fost forțat să se închidă pentru reparații.
Noile teste au început abia în 2009, dar până în 2014, instalația a funcționat la o energie extrem de scăzută pentru a preveni alte defecțiuni. În acest moment a fost descoperit bosonul Higgs, ceea ce a provocat o creștere a comunității științifice.
În acest moment, aproape toate cercetările se desfășoară în domeniul ionilor grei și al nucleelor ușoare, după care LHC va fi din nou închis pentru modernizare până în 2021. Se crede că va putea funcționa până în aproximativ 2034, după care cercetările ulterioare vor necesita crearea de noi acceleratoare.
Tabloul de azi
În acest moment, limita de proiectare a acceleratoarelor a atins apogeul, așa că singura opțiune este crearea unui accelerator liniar de protoni asemănător celor utilizați în prezent în medicină, dar mult mai puternic. CERN a încercat să recreeze o versiune în miniatură a dispozitivului, dar nu au existat progrese vizibile în acest domeniu. Acest model de colisionar liniar este planificat să fie conectat direct la LHC pentru a provocadensitatea și intensitatea protonilor, care vor fi apoi direcționați direct în ciocnitorul însuși.
Concluzie
Odată cu apariția fizicii nucleare, a început epoca dezvoltării acceleratorilor de particule. Au trecut prin numeroase etape, fiecare dintre ele a adus numeroase descoperiri. Acum este imposibil să găsești o persoană care nu a auzit în viața lui de Large Hadron Collider. El este menționat în cărți, filme - prezicând că va ajuta la dezvăluirea tuturor secretelor lumii sau pur și simplu va pune capăt. Nu se știe cu siguranță la ce vor duce toate experimentele CERN, dar cu ajutorul acceleratoarelor, oamenii de știință au putut răspunde la multe întrebări.
