Добавил:
Hist
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:
Большой адронный коллайдер - самый большой в мире и самый мощный ускоритель частиц, предназначенный для столкновения противоположных пучков с энергией 7 ТеВ. Он находится в тоннеле протяженностью в 27 км, на глубине 175 метров под франко-швейцарской границей около Женевы, Швейцария.
Большой адронный коллайдер был построен Европейским советом ядерных исследований (CERN) с намерением проверить предсказания высокоэнергетической физики, включая существование бозона Хиггса и большого семейства новых частиц, предсказанных суперсимметрией. Он финансируется и строится в сотрудничестве с более чем 10000 ученых и инженеров из более чем 100 стран, так же как с сотнями университетов и лабораторий.
10 сентября 2008 года пучки протонов успешно прошли первое кольцо БАКа в первый раз. 19 сентября 2008 года действия были остановлены из-за серьезной неисправности между двумя сверхпроводимыми изогнутыми магнитами. Из-за количества времени, необходимого, чтобы отремонтировать полученные повреждения и добавить дополнительное оборудование системы безопасности, БАК, как намечается, будет запущен в середине ноября 2009 года.
Цель.
Ожидается, что коллайдер или продемонстрирует, или исключит существование бозона Хиггса, последней ненаблюдаемой частицы, предсказанной Стандартной Моделью. Экспериментально подтвержденное существование Бозона Хиггса пролило бы свет на механизм нарушения симметрии , через который частицы Стандартной Модели, как думают, приобретают свою массу. В дополнение к Бозону Хиггса, новые частицы, предсказанные возможным расширением Стандартной Модели, могут быть получены в коллайдере.
Более того, физики надеются, что БАК поможет ответить на ключевые вопросы, такие как:
-Действительно ли механизм Хиггса для производства масс элементарных частиц в Стандартной Модели осуществляется в природе? Если так, то сколько есть бозонов Хиггса и каковы их массы?
-Являются ли электромагнетизм, мощная ядерная сила и слабая ядерная сила только различными проявлениями единственной объединенной силы, как предсказано различными Великими Теориями Объединения?
-Почему сила тяжести на столько порядков слабее, чем три другие фундаментальные силы?
-Подразумевает ли суперсимметрия, осуществляемая в природе, что у известных частиц Стандартной Модели есть суперсимметрические партнеры?
-Почему существуют видимые нарушения симметрии между веществом и антивеществом?
-Какова природа темной материи и темной энергии?
-Существуют ли дополнительные измерения, как предсказано различными моделями, и можем ли мы обнаружить их?
Из открытий, которые БАК мог бы сделать, возможность открытия частицы Хиггса и суперсимметрических партнеров сильно ожидалась физиками более 30 лет, хотя ни один из них нельзя считать несомненными фактами. Стефен Хокинг сказал в интерьвью BBC в 2008 году: "Я думаю, что это будет намного более увлекательно, если мы не найдем Хиггса. Это покажет, что что-то является неправильным и мы должны снова подумать. Ставлю 100 долларов на то, что мы не найдем Хиггса". О суперсимметрии было сказано: "Если БАК найдет суперсимметрию, это будет одним из величайших достижений в истории теоретической физики". И Хокинг добавляет: "Независимо от того, что БАК найдет, или будет не в состоянии найти, результаты скажут нам многое о структуре Вселенной".
Ожидание того, что бозон Хиггса будет открыт в БАК, подкреплено внушительным соответствием между точными измерениями процессов частиц в Большом электрон-позитронном коллайдере и предсказаниями Стандартной Модели. Более того, есть веские теоретические причины, ведущие физиков к тому, чтобы ожидать, что БАК откроет новые явления вне предсказанных Стандартной моделью. Что касается так называемой проблемы иерархии, то именно тот факт, что масса бозона Хиггса подвергается квантовым исправлениям, которые сделают его настолько большим, чтобы разрушить внутренний состав Стандартной Модели.
Ионный коллайдер.
Физическая программа Большого адронного коллайдера главным образом основана на столкновении протонов. Однако более короткие периоды пробега, обычно один месяц в год, со столкновениями ионов, включены в программу. В то время как более легкие ионы также рассматриваются, основная схема имеет дело с ионами свинца. Это позволит продвинуться в экспериментальной программе в релятивистском коллайдере тяжёлых ионов (RHIC). Цель программы тяжелых ионов состоит в том, чтобы обеспечить окно в состояние материи, известное как Кварк-глюонная плазма, которая характеризует раннюю стадию жизни Вселенной.
Большой адронный коллайдер был построен Европейским советом ядерных исследований (CERN) с намерением проверить предсказания высокоэнергетической физики, включая существование бозона Хиггса и большого семейства новых частиц, предсказанных суперсимметрией. Он финансируется и строится в сотрудничестве с более чем 10000 ученых и инженеров из более чем 100 стран, так же как с сотнями университетов и лабораторий.
10 сентября 2008 года пучки протонов успешно прошли первое кольцо БАКа в первый раз. 19 сентября 2008 года действия были остановлены из-за серьезной неисправности между двумя сверхпроводимыми изогнутыми магнитами. Из-за количества времени, необходимого, чтобы отремонтировать полученные повреждения и добавить дополнительное оборудование системы безопасности, БАК, как намечается, будет запущен в середине ноября 2009 года.
Цель.
Ожидается, что коллайдер или продемонстрирует, или исключит существование бозона Хиггса, последней ненаблюдаемой частицы, предсказанной Стандартной Моделью. Экспериментально подтвержденное существование Бозона Хиггса пролило бы свет на механизм нарушения симметрии , через который частицы Стандартной Модели, как думают, приобретают свою массу. В дополнение к Бозону Хиггса, новые частицы, предсказанные возможным расширением Стандартной Модели, могут быть получены в коллайдере.
Более того, физики надеются, что БАК поможет ответить на ключевые вопросы, такие как:
-Действительно ли механизм Хиггса для производства масс элементарных частиц в Стандартной Модели осуществляется в природе? Если так, то сколько есть бозонов Хиггса и каковы их массы?
-Являются ли электромагнетизм, мощная ядерная сила и слабая ядерная сила только различными проявлениями единственной объединенной силы, как предсказано различными Великими Теориями Объединения?
-Почему сила тяжести на столько порядков слабее, чем три другие фундаментальные силы?
-Подразумевает ли суперсимметрия, осуществляемая в природе, что у известных частиц Стандартной Модели есть суперсимметрические партнеры?
-Почему существуют видимые нарушения симметрии между веществом и антивеществом?
-Какова природа темной материи и темной энергии?
-Существуют ли дополнительные измерения, как предсказано различными моделями, и можем ли мы обнаружить их?
Из открытий, которые БАК мог бы сделать, возможность открытия частицы Хиггса и суперсимметрических партнеров сильно ожидалась физиками более 30 лет, хотя ни один из них нельзя считать несомненными фактами. Стефен Хокинг сказал в интерьвью BBC в 2008 году: "Я думаю, что это будет намного более увлекательно, если мы не найдем Хиггса. Это покажет, что что-то является неправильным и мы должны снова подумать. Ставлю 100 долларов на то, что мы не найдем Хиггса". О суперсимметрии было сказано: "Если БАК найдет суперсимметрию, это будет одним из величайших достижений в истории теоретической физики". И Хокинг добавляет: "Независимо от того, что БАК найдет, или будет не в состоянии найти, результаты скажут нам многое о структуре Вселенной".
Ожидание того, что бозон Хиггса будет открыт в БАК, подкреплено внушительным соответствием между точными измерениями процессов частиц в Большом электрон-позитронном коллайдере и предсказаниями Стандартной Модели. Более того, есть веские теоретические причины, ведущие физиков к тому, чтобы ожидать, что БАК откроет новые явления вне предсказанных Стандартной моделью. Что касается так называемой проблемы иерархии, то именно тот факт, что масса бозона Хиггса подвергается квантовым исправлениям, которые сделают его настолько большим, чтобы разрушить внутренний состав Стандартной Модели.
Ионный коллайдер.
Физическая программа Большого адронного коллайдера главным образом основана на столкновении протонов. Однако более короткие периоды пробега, обычно один месяц в год, со столкновениями ионов, включены в программу. В то время как более легкие ионы также рассматриваются, основная схема имеет дело с ионами свинца. Это позволит продвинуться в экспериментальной программе в релятивистском коллайдере тяжёлых ионов (RHIC). Цель программы тяжелых ионов состоит в том, чтобы обеспечить окно в состояние материи, известное как Кварк-глюонная плазма, которая характеризует раннюю стадию жизни Вселенной.