4.3. Детекторы для экспериментов на встречных пучках
Конечно же, самым эффективным и современным методом регистрации элементарных частиц является их комплексная регистрация на встречных пучках. Хотя бы имя «Большой адронный коллайдер» (далее БАК) знакомо огромному числу людей, а не только студентам и преподавателям технических вузов. Значимость его не поддается сомнению, мы же в общих чертах осмотрим его устройство.
БАК рассчитан на столкновения протонов с суммарной энергией 14 ТэВ в системе центра масс налетающих частиц, а также на столкновения ядер свинца с энергией 1150 ТэВ или 10 ТэВ на каждую пару сталкивающихся нуклонов. Разгон частиц до таких больших энергий достигается в несколько этапов, частицы разгоняются в специально изолированном кольце периметром чуть более 26,5 км. Коллайдер устроен так, что частицы сталкиваются у нужных детекторов.
БАК помимо регистрации и исследования известных нам частиц, был создан для регистрации специальных частиц, которые до его постройки существовали чисто гипотетически. Невозможно описать проходящий в наши дни эксперимент, поэтому ограничимся лишь его важностью и простой схемой.
A
LICE,
ATLAS,
LHCb,
CMS
– названия основных детекторов,
применяемых в БАД. Injection
– точки ввода пучков заряженных частиц,
beam
dump
– точки вывода
Заключение
Физика элементарных частиц – наука развивающаяся и во многом математически не описанная. Хотя про свойства протона, электрона, и прочих знакомых даже школьникам частиц известно достаточно для их практического применения, недавно открытый Бозон Хиггса и другие, наблюдаемые даже менее 5 раз частицы, служат лишь для формирования гипотез. Или же для очередных вызовов современной модели физики элементарных частиц. Количество открытых элементарных частиц растет с годами быстрее линейной функции, исследования с Большим Адронным Коллайдером опережают график, а скорость исследований исчисляется месяцами. Но не смотря на столь семимильные шаги в науке с начала индустриальной революции человечество уже не раз «меняло» частицы, считающиеся фундаментальными. Возникают вопросы, где находится этот предел фундаментализма, существует ли он вообще? Возможно, для ответа на эти вопросы человечеству предстоит перешагнуть через имеющееся понимание мироустройства. Может быть, сама концепция пространства и времени, которые уже сейчас подвергаются вопросам о квантовании, будут объяснена также просто и досконально как законы Ньютона. А может быть их и не должно существовать. Это интересные вопросы, но не ими должен задаваться человек. Физика – пока что точная наука, четкие вопросы, казавшиеся нерешаемыми на момент их появления, превращались в известные нам теории. Элементарная физика – это лишь текущий рубеж исследования мироздания, и вся загадочность элементарных частиц будет либо объяснена и внесена в текущую теорию физики и дополнит её, либо создаст новую физику.
Список использованных источников:
1. Лоуренс Краусс. Почему мы существуем. Величайшая из когда-либо рассказанных историй. Krauss. The Greatest Story Ever Told - So Far: Why Are We Here? — М.: Альпина Нон-фикшн, 2018. — ISBN 978-5-91671-948-2.
2. А.И. Ахиезер, М.П. Рекало. Биография элементарных частиц. Киев «Наукова Думка», 1979
3. Б. С. Ишханов, И. М. Капитонов, Э. И. Кэбин, Web-публикация на основе учебного пособия Б. С. Ишханов, И. М. Капитонов, Э. И. Кэбин. «Частицы и ядра. Эксперимент», М.: Издательство МГУ, 2005.
4. LHC faq, the guide. Большой Адронный Коллайдер. Часто задаваемые вопросы, гид. Регулярно обновляемый гид к БАК, публикуется на сайте http://press.cern/press-kit
5. И. В. Савельвев. КУРС ОБЩЕЙ ФИЗИКИ Том 3. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. Издательство «Наука», Москва 1987.