Collider i Rusland accelererer partikler i kolliderende stråler (kolliderer fra ordet kollidere, i oversættelse - at kollidere). Det er nødvendigt for at studere virkningsprodukterne fra disse partikler med hinanden, så forskerne bibringer stærk kinetisk energi til elementære partikler af stof. De håndterer også kollisionen af disse partikler og retter dem mod hinanden.
Skabelsehistorie
Der er flere typer kollidere: cirkulære (for eksempel LHC - Large Hadron Collider i det europæiske CERN), lineære (projekteret af ILC).
Teoretisk set dukkede ideen om at bruge kollisionen af bjælker op for et par årtier siden. Wideröe Rolf, en fysiker fra Norge, modtog patent i Tyskland i 1943 for ideen om kolliderende bjælker. Den blev først udgivet ti år senere.
I 1956 fremsatte Donald Kerst et forslag om at bruge kollisionen af protonstråler til at studere partikelfysik. Mens Gerard O'Neill tænkte at drage fordel af det akkumulerederinger for at få intense stråler.
Aktivt arbejde med projektet for at skabe en kolliderer startede samtidigt i Italien, Sovjetunionen og USA (Frascati, INP, SLAC). Den første collider, der blev opsendt, var AdA elektron-positron collider, bygget af Tushekavo Frascati.
På samme tid blev det første resultat offentliggjort kun et år senere (i 1966), sammenlignet med resultaterne af observation af den elastiske spredning af elektroner ved VEP-1 (1965, USSR).
Dubna Hadron Collider
VEP-1 (kolliderende elektronstråler) er en maskine, der blev skabt under klar vejledning af G. I. Budker. Nogen tid senere blev strålerne opnået ved speederen i USA. Alle disse tre kollidere var test, de tjente til at demonstrere muligheden for at studere elementær partikelfysik ved hjælp af dem.
Den første hadron-kolliderer er ISR, protonsynkrotronen, lanceret i 1971 af CERN. Dens energieffekt var 32 GeV i strålen. Det var den eneste fungerende lineære kolliderer i halvfemserne.
Efter lancering
Et nyt accelerationskompleks er ved at blive oprettet i Rusland, på grundlag af Joint Institute for Nuclear Research. Det hedder NICA - Nuclotron baseret Ion Collider facilitet og er placeret i Dubna. Formålet med bygningen er at studere og opdage nye egenskaber ved baryonernes tætte stof.
Efter at maskinen er startet op, vil forskere fra Joint Institute for Nuclear Research iDubna nær Moskva vil være i stand til at skabe en bestemt tilstand af stof, som var universet i dets allerførste øjeblikke efter Big Bang. Dette stof kaldes kvark-gluon plasma (QGP).
Opførelsen af komplekset ved et følsomt anlæg begyndte i 2013, og lanceringen er planlagt til 2020.
Hovedopgaver
Særligt til Videnskabens Dag i Rusland forberedte JINR-personalet materialer til undervisningsarrangementer beregnet til skolebørn. Emnet hedder "NICA - Universet i laboratoriet". Videosekvensen med deltagelse af akademiker Grigory Vladimirovich Trubnikov vil fortælle om fremtidig forskning, der vil blive udført ved Hadron Collider i Rusland i et fællesskab med andre videnskabsmænd fra hele verden.
Den vigtigste opgave for forskere på dette område er at studere følgende områder:
- Egenskaber og funktioner af tæt vekselvirkning mellem de elementære komponenter i standardmodellen for partikelfysik med hinanden, det vil sige studiet af kvarker og gluoner.
- Find tegn på en faseovergang mellem QGP og hadronisk stof, samt søgning efter tidligere ukendte tilstande af baryonisk stof.
- Arbejde med de grundlæggende egenskaber ved tætte interaktioner og QGP-symmetri.
Vigtigt udstyr
Essensen af hadron-kollideren i NICA-komplekset er at give et stort strålespektrum: fra protoner og deuteroner til stråler, der består af meget tungere ioner, såsom guldkernen.
Tunge ioner vil blive accelereret til energitilstande op til 4,5 GeV/nukleon og protoner - op til tolv og en halv. Hjertet i kollideren i Rusland er Nuclotron-acceleratoren, som har været i drift siden det treoghalvfems-tredje år af forrige århundrede, men som er blevet betydeligt accelereret.
NICA-kollideren sørgede for flere måder at interagere på. Den ene for at studere, hvordan tunge ioner kolliderer med MPD-detektoren, og den anden for at udføre eksperimenter med polariserede stråler på SPD-anlægget.
Fuldførelse af byggeri
Det blev bemærket, at forskere fra lande som USA, Tyskland, Frankrig, Israel og selvfølgelig Rusland deltager i det første eksperiment. Der arbejdes i øjeblikket på NICA for at installere og bringe individuelle dele i aktiv driftstilstand.
Bygningen til hadron-kollideren vil stå færdig i 2019, og installationen af selve kollideren vil blive udført i 2020. Samme år påbegyndes forskningsarbejdet om undersøgelsen af sammenstødet af tunge ioner. Hele enheden vil være fuldt funktionsdygtig i 2023.
Kollideren i Rusland er kun et af seks projekter i vores land, der er blevet tildelt megavidenskabsklassen. I 2017 tildelte regeringen næsten fire milliarder rubler til konstruktionen af denne maskine. Udgifterne til den grundlæggende konstruktion af maskinen blev af eksperter anslået til syvogtyve en halv milliard rubler.
Ny æra
Vladimir Kekelidze, direktør for fysikere ved JINR High Energy Laboratory, mener, at collider-projektet i Rusland vil give landet mulighed for at stige til det højestepositioner i højenergifysik.
For nylig blev der opdaget spor af "ny fysik", som blev rettet af Large Hadron Collider, og de går ud over standardmodellen for vores mikrokosmos. Det blev anført, at den nyopdagede "nye fysik" ikke ville forstyrre kolliderens drift.
I et interview forklarede Vladimir Kekelidze, at disse opdagelser ikke ville devaluere NICAs arbejde, da selve projektet primært blev skabt for at forstå præcis, hvordan de allerførste øjeblikke af universets fødsel så ud, og også hvilke betingelser for forskning, som er tilgængelige i Dubna, eksisterer ikke andre steder i verden.
Han sagde også, at JINR-videnskabsmænd mestrer nye facetter af videnskab, hvor de er fast besluttet på at indtage en førende position. At der kommer en æra, hvor der ikke kun skabes en ny kolliderer, men en ny æra i udviklingen af højenergifysik for vores land.
Internation alt projekt
Ifølge samme direktør vil arbejdet på NICA, hvor Hadron Collider er placeret, være internation alt. Fordi højenergifysikforskning i vor tid udføres af hele videnskabelige hold, som består af mennesker fra forskellige lande.
Medarbejdere fra 24 lande i verden har allerede deltaget i arbejdet med dette projekt på en sikker facilitet. Og prisen på dette mirakel er, ifølge omtrentlige skøn, fem hundrede og femogfyrre millioner dollars.
Den nye kolliderer vil også hjælpe forskere med at udføre forskning inden for områderne nyt stof, materialevidenskab, radiobiologi, elektronik, stråleterapi og medicin. UndtagenDerudover vil alt dette gavne Roscosmos-programmer, såvel som behandlingen og bortskaffelsen af radioaktivt affald og skabelsen af de nyeste kilder til kryogenteknologi og energi, der vil være sikre at bruge.
Higgs Boson
Higgs-bosonen er de såkaldte Higgs-kvantefelter, som med nødvendighed optræder i fysik, eller rettere, i dens standardmodel af elementarpartikler, som en konsekvens af Higgs-mekanismen med uforudsigelig brud af elektrosvag symmetri. Dens opdagelse var færdiggørelsen af standardmodellen.
I rammerne af den samme model er den ansvarlig for inertien af massen af elementarpartikler - bosoner. Higgs-feltet hjælper med at forklare udseendet af en inertimasse i partikler, det vil sige bærere af den svage vekselvirkning, såvel som fraværet af masse i bæreren - en partikel med stærk vekselvirkning og elektromagnetisk (gluon og foton). Higgs-bosonen i sin struktur afslører sig selv som en skalarpartikel. Den har således nul spin.
Feltåbning
Denne boson blev aksiomatiseret tilbage i 1964 af en britisk fysiker ved navn Peter Higgs. Hele verden lærte om hans opdagelse ved at læse hans artikler. Og efter næsten halvtreds års søgen, det vil sige i 2012, den 4. juli, blev der opdaget en partikel, der passer til denne rolle. Den blev opdaget som et resultat af forskning ved LHC, og dens masse er cirka 125-126 GeV/c².
At tro, at netop denne partikel er den samme Higgs-boson, hjælper ganske gode grunde. I 2013, i marts, har forskellige forskere fra CERNrapporterede, at den partikel, der blev fundet for seks måneder siden, faktisk er Higgs-bosonen.
Den opdaterede model, som inkluderer denne partikel, gjorde det muligt at konstruere en kvante-renormaliserbar feltteori. Og et år senere, i april, rapporterede CMS-teamet, at Higgs-bosonen havde en henfaldsbredde på mindre end 22 MeV.
Partikelegenskaber
Ligesom enhver anden partikel fra bordet er Higgs-bosonen underlagt tyngdekraften. Den har opladninger af farve og elektricitet, samt, som tidligere nævnt, nul spin.
Der er fire hovedkanaler for Higgs-bosonens udseende:
- Efter fusionen af to gluoner finder sted. Han er den vigtigste.
- Når par WW- eller ZZ- smelter sammen.
- Med betingelsen om at ledsage en W- eller Z- boson.
- Med topkvarker til stede.
Det henfalder til et par b-antiquark og b-quark, til to par elektron-positron og/eller myon-antimuon med to neutrinoer.
I 2017, i begyndelsen af juli, blev der på en konference med deltagelse af EPS, ATLAS, HEP og CMS fremsendt en besked om, at der endelig var begyndt at dukke mærkbare antydninger om, at Higgs-bosonen var ved at forfalde til en par b-kvark- antikvark.
Tidligere var det urealistisk at se dette med egne øjne i praksis på grund af vanskelighederne med at adskille produktionen af de samme kvarker på en anden måde fra processerne i baggrunden. Den fysiske standardmodel siger, at et sådant henfald er det hyppigste, det vil sige i mere end halvdelen af tilfældene. Åbnede i oktober 2017pålidelig observation af henfaldssignalet. En sådan erklæring blev fremsat af CMS og ATLAS i deres udgivne artikler.
massernes bevidsthed
Partikelen opdaget af Higgs er så vigtig, at Leon Lederman (Nobelprismodtager) kaldte den for Gud-partiklen i titlen på sin bog. Selvom Leon Lederman selv i sin originale version foreslog "Djævlepartiklen", men redaktionen afviste hans forslag.
Dette useriøse navn er meget brugt i medierne. Selvom mange videnskabsmænd ikke godkender dette. De mener, at navnet "champagneflaskeboson" ville være meget mere passende, da potentialet i Higgs-feltet ligner bunden af netop denne flaske, og åbning af den vil helt sikkert føre til fuldstændig dræning af mange sådanne flasker.
