Що буде, якщо великий адронний колайдер вибухне. Чим загрожує планеті Великий адронний колайдер? Факти та думки

Сьогодні – початок революції у світовій науці. У ЦЕРНі буде включено найбільший, найдорожчий і найпотужніший комплекс наукової апаратури у світі - Великий адронний колайдер. Хвилювання, пов'язане з його пуском, охопило всю планету - і в тому числі, далеких від науки людей. Багато хто панікує, заявляючи, що запуск установки, яка використовуватиме енергію, що в сім разів перевершує енергію найпотужніших прискорювачів, може призвести до виникнення чорної діри або виробити антиречовину, здатну повністю знищити Землю.

Деякі такі «ентузіасти» навіть подали скаргу до Європейського суду з прав людини. Вони стверджують, що «під час підготовки до запуску прискорювача не було виконано стандартних процедур, передбачених, зокрема, при пуску в експлуатацію АЕС». Однак людство має величезний досвід побудови прискорювачів. Незважаючи на те, що пуск кожного з них був пов'язаний з масовою істерією, жоден подібний пристрій не призвів до будь-яких руйнувань чи жертв.

Треба сказати, що вчені ЦЕРНу не заперечують, що в результаті колайдера можуть сформуватися чорні дірки. Тільки дуже маленькі - масою менше мільярдної частки грама. До того ж, "живуть" вони лише найдрібніші частки секунди. Тому жодної небезпеки для співробітників ЦЕРНу, Женеви, а тим більше - Землі експерименти з чорними дірками не становлять.

Якщо говорити про ВАК, то в перші дні після пуску він не включений на повну силу. Перші пучки протонів пройде ним на дуже малій потужності. Прискорювач почне працювати на «повну котушку» лише у тому випадку, якщо все піде успішно. До того ж, ще задовго до того, як колайдер - як і будь-який інший прискорювач - починають будувати, вчені, природно, насамперед дбають про його надійність та безпеку. Таким чином, усі можливі загрози, до яких могла призвести робота БАКа, вже багато років тому проаналізувала та запобігла спеціальній міжнародній комісії. До речі, вони набагато менш ефектні, ніж загроза перетворення Землю на космічний об'єкт з антиречовини або чорну дірку.

Однак ніхто не сперечається, що після того, як колайдер почне працювати з небаченою досі енергією в 14Тев, світ уже ніколи не буде тим самим. Наприклад, інформаційний вибух в інтернеті є абсолютно неминучим. Тому що кожної секунди від колайдера надходитиме неймовірна кількість даних, і вони завдяки революційному «міддлверному» програмному забезпеченню та системі Grid будуть доступні кожному вченому-фізику. Ще до того, як закінчиться поточний рік, ВАК почне кожні п'ять секунд постачати обсяг інформації, що дорівнює одному DVD (5 гігабайт). А річний результат його діяльності – 15 петабайт (15 мільйонів гігабайт) – за кількістю отриманих даних перевершить будь-який інший експеримент в історії науки. У зв'язку з цим, колайдер стане невичерпним джерелом нових знань, які подібно до цунамі, хлинуть у Всесвітню павутину. Втім, це, як і робота самого колайдера, не є небезпечним ні для людей, ні для комп'ютерів.

Під загрозою в результаті запуску колайдера виявляться і сучасні погляди фізиків. Відбудеться остання та рішуча експериментальна перевірка Стандартної Моделі – сукупності фізичних теорій, що пояснюють «поведінку» елементарних частинок. Якщо вчені не знайдуть поки що гіпотетичний, але важливий її елемент - бозони Хіггса - Стандартну модель доведеться переглядати. Але перебудова (як і підтвердження) прийнятих у наш час фізичних теорій навряд чи стане для когось трагедією. Вчені ніколи не бояться втратити віру, оскільки завжди стоять на заваді сумніву.

Революція відбудеться в результаті розколювання протонів усередині розташованого на 100-метровій глибині 27-кілометрового кільця. Досліджуючи уламки ядер, вчені мають намір не лише підтвердити або спростувати існування бозонів Хіггса, а й розкрити таємницю антиречовини та «темної матерії» - ще не відкритих частинок, які становлять більшу частину маси Всесвіту. До того ж, колайдер дозволить детально дослідити кварко-глюонну плазму - тобто стан матерії, в якому вона знаходилася в перші моменти Великого вибуху.

І насамкінець, напевно, варто зазначити, що ВАК створений у рамках міжнародного проекту, в якому активну участь брала і наша країна. У проекті брало участь понад 50 наукових інститутів та підприємств РФ. Серед них – такі знамениті наукові центри, як НДЦ «Курчатовський інститут», Новосибірський Інститут ядерної фізики імені Г.І.Будкера, Інститут фізики високих енергій, Інститут теоретичної та експериментальної фізики, МДУ, МІФІ, російські ядерні центри у Сарові та Сніжинську. Багато деталей унікального обладнання створено на наших підприємствах, серед яких НВО «Промінь» з Подільська, ОКБ імені Мясищева, НІКІЕТ, які за рішенням журі ЦЕРНу нагороджені золотими медалями як найкращі виробники. Закордонні учасники проекту - найкращі наукові центри та підприємства Європи та Азії - як відомо, теж не підкачали. Таким чином, спільними зусиллями небачений раніше пристрій не тільки добре продуманий, але і якісно виконаний. Це вкотре доводить, що жодних випадковостей від нього чекати не доводиться.

Минулого вересня Великий адронний колайдер відзначив свій десятирічний ювілей. Ще на етапі його проектування та будівництва жителі прилеглих населених пунктів, а також деякі вчені висловлювалися проти його існування. Але якщо невдоволення простих громадян можна списати на непоінформованість, то застереження відомих фахівців змушують замислитися. Чим небезпечно це улюблене дітище всіх фізиків планети?

Великий адронний колайдер (ВАК) розташований на кордоні двох країн, Швейцарії та Франції, а діаметр цієї споруди перевищує 26 кілометрів. Це найбільша експериментальна наукова установка у світі, у створенні якої брали участь понад 100 країн. У роботі колайдера задіяні тисячі вчених, тому ця споруда цілком може бути прикладом тісної міжнародної співпраці фізиків з усього світу.

ВАК є величезним прискорювачем заряджених частинок, на якому проводяться експерименти в галузі фізики елементарних частинок. Незважаючи на всі запевнення співробітників, які працюють з ВАК, низка авторитетних вчених вважає, що він далеко не безпечний для нашої планети.

Основні побоювання пов'язані з виникненням чорної дірки – області простору з колосальним гравітаційним тяжінням. І навіть самі співробітники ЦЕРНу (Європейської організації з ядерних досліджень), які курирують роботу колайдера, визнають, що утворення мікроскопічних чорних дірок цілком можливе, але заспокоюють тим, що ті будуть надзвичайно нестійкі і швидко зникнуть. Однак низка фізиків, у тому числі відомий британський учений Мартін Рис, вважає, що процес розвитку чорної діри може стати некерованим і це призведе до того, що в неї почне затягувати навколишній простір.

Крім чорних дірок у результаті роботи Великого адронного колайдера можуть виникнути странглети, або страпельки. Це стислі об'єкти, що мають велику масу. Головна їхня небезпека полягає в тому, що вони можуть трансформувати навколишню матерію і перетворити планету на надщільне утворення невеликого діаметра.

Фізики, які працюють на ВАК, запевняють, що вони не роблять жодних надприродних дослідів, а все, що там відбувається, можна порівняти з впливом космічних променів на нашу планету. І навіть Стівен Хокінг вважав, що через роботу колайдера нічого страшного не станеться.

Проте ризик розвитку непередбачених ситуацій все ж таки існує, адже фізики розгадали далеко не всі таємниці Всесвіту. І невипадково перед запуском ВАК група вчених подавала позов до Європейського суду з прав людини. Незважаючи на те, що позов був відхилений, у науковому середовищі регулярно з'являються публікації про застереження, пов'язані з роботою цього грандіозного експериментального центру.

Найбільша в історії людства установка для фізичних експериментів – Великий адронний колайдер, розташований 28-кілометровим підземним кільцем на території Франції та Швейцарії, продовжує викликати суперечливі чутки. Одні очікують від неї чудових подорожей у часі, інші - відкриття частки Бога, яка не вистачає в картині будови фізичного світу, треті - страшних наслідків імітації Великого вибуху, здатних знищити нашу планету.

Трейлер дискусії.

Завантажити відео (11.75 МБ)

У чому суть експериментів, що проводяться в колайдері, і чи дійсно вони можуть становити небезпеку для всього людства? Чи можна порівняти значимість фізичного відкриття з ризиком планетарного масштабу, нехай навіть допустимим з незначною ймовірністю?

У дебат-шоу "Кут підозри" проблему обговорюють директор Науково-навчального центру фізики частинок та високих енергій професор БДУ та незалежний дослідник, філософ, автор теорії "Про нову теорію походження Всесвіту та небезпеку екстремальних експериментів з матерією".

Повна версія обговорення.

Увага! У вас вимкнено JavaScript, ваш браузер не підтримує HTML5, або встановлена ​​стара версія програвача Adobe Flash Player.

Завантажити аудіо (25.84 МБ)

Увага! У вас вимкнено JavaScript, ваш браузер не підтримує HTML5, або встановлена ​​стара версія програвача Adobe Flash Player.

Скачати відео

Миколо Максимовичу, які експерименти стали можливими з появою колайдера?
Колайдер – це мікроскоп (це майже дослівна аналогія). Мікроскоп потрібний, щоб розглядати те, що не видно неозброєним оком. Прискорювач елементарних частинок потрібен, щоб з його допомогою розглянути дрібніші деталі у глибині матерії, вивчити їх. До будівництва Великого адронного колайдера фізики за допомогою Теватрона дісталися відстані 10-18 м, тобто 10-16 см. Розміри атома - 10-10 м, атомного ядра - 10-15 см. Тобто фізики заглянули в матерію на кілька порядків глибше . Великий адронний колайдер дозволив піти ще далі в глибину матерії і дізнатися, як вона влаштована, які нові частки породжуються на таких відстанях та тимчасових проміжках, як поводиться фундаментальна взаємодія природи. Все це дозволить побачити якісь нові явища.

Наскільки я знаю, в експериментах із колайдером не просто спостерігається природа так, як вона є. Запускаються деякі процеси, які у природі не зустрічаються чи складно спостерігати, що вони відбуваються у природному вигляді. Адже експеримент щось робить із матерією, а не просто її спостерігає. Чи могли б ви пояснити цей момент?
На основі перевірених загальноприйнятих теорій, у яких немає жодного збою, жодного факту, що суперечить, ми прогнозуємо, яку інформацію отримаємо, проводячи ці експерименти. Звичайно, можуть бути нові частки, нові властивості взаємодії. Але оскільки немає жодного експерименту, який би суперечив теорії відносності та квантової теорії поля, яка описує фундаментальні взаємодії, наші прогнози мають виправдатися.

Але при цьому громадська думка з самого початку була схвильована. Деякі фізики виступали із заявами, що неможливо забезпечити повний контроль над роботою колайдера. Тобто, ніхто не може гарантувати повну безпеку. Це так?
Я не знаю таких фізиків. Так кажуть від нестачі інформації.

Першим порушив це питання американський фізик Лорен Вагнер, який досліджував космічні промені, а також працював у службі радіаційної безпеки. Також був український фізик Іван Горелик, професор хімії Отто Ресслер, і можна знайти багато прізвищ, які обґрунтовано порушують питання про непередбачуваність експериментів.

Коли були перші прес-конференції перед запуском, її організатори висловлювали гордість, що вперше в історії науки проводяться експерименти, які в принципі непередбачувані. Вони говорили, що зроблять відкриття, про які навіть не підозрюють, і подолають бар'єр, з яким сьогодні зіткнулася фундаментальна фізика. Теоретична фізика знаходиться в кризі, і теорія Великого вибуху - це одна з концепцій, яка не дає відповіді на багато питань і веде в глухий кут.

Чи можете озвучити невирішені питання теорії Великого вибуху?
Якщо стався Великий вибух, і з нього почався Всесвіт, то як можна було в порожньому стані отримати безпричинність вибуху? Сам вибух суперечить відомим законам фізики (такому базисному закону, як закон збереження матерії та енергії, закон термодинаміки). Так стався Всесвіт: невідомо звідки в порожньому безпричинному місці.

Це звучить непрофесійно та абсолютно не має відношення до того, що пояснює фізична теорія і що ми зараз спостерігаємо. Ми не знаємо до кінця моделі початку нашого Всесвіту, його фази і того, що з нею буде далі. Можливо, Всесвіт пульсує, стиснувся в крапку, а потім розтиснувся. Але не можна уявляти, що була порожнеча, де щось виникло з нічого.

Фізики відверто кажуть, що не знають причин, через які стався Великий вибух, але однозначно немає конкуруючих теорій, які були б підтверджені наглядовими фактами. Я маю на увазі реліктове випромінювання, закон Хаббла (розширення галактик), а зараз ще й прискорене розширення нашого Всесвіту. Ми дійшли поняття темної матерії та темної енергії, яка становить 96% маси нашого Всесвіту. Теорія Великого вибуху – найдостовірніша модель, і я не знаю інших моделей, які могли б з таким ступенем спостережної обґрунтованості конкурувати з нею.

Спочатку вона щось пояснювала, а коли почали розбиратися, виявилося, що з цієї теорії випливає лише 5% матерії. Тоді абсолютно бездоказово запровадили нові сутності – темну матерію та темну енергію.

За другим законом Ньютона, прискорення неможливе без сили. Сила пов'язана з енергією, отже, розширюватись із прискоренням Всесвіт може за рахунок енергії. Цю енергію, яку ми бачимо, але про яку поки що нічого не знаємо, ми зіставляємо з параметром, яким можна визначити прискорення. І ми говоримо, що він становить приблизно 74% маси Всесвіту. Ще 22% оцінено як темну матерію. Це невідомі нейтральні (незаряджені) частинки. Одним із них може бути хіггсовський бозон, який буде відкритий у результаті експериментів із колайдером.

Є інші теорії, які пояснюють те, що пояснює теорія Великого вибуху. І вони роблять це, не вводячи постулатів, що недоказуються, у вигляді темної матерії.

Яка теорія альтернативна теорії Великого вибуху?
Є два погляди на походження Всесвіту. За однією версією вона сталася з найдрібнішої точки внаслідок Великого вибуху. Цій теорії навіть нобелівські лауреати дають невтішні оцінки. Іншою - матерія у Всесвіті виникла не від вибуху, а з вакууму. Ця теорія вирішує питання, причому у межах всіх законів фізики, не залучаючи додаткових сутностей.

Люди вільні думати гіпотези, така їх природа. Нобелівські премії з фізики, особливо останні десятиліття, були отримані за підтвердження теорії Великого вибуху. Найважче питання у фізиці – "чому?". Спочатку фізики відповідають на запитання "що?" і "як?", а питання "чому?" вирішуються згодом.

Колайдер може допомогти відповісти на запитання "чому"?
Безперечно. Чому заряди електронів та протонів рівні за модулем? Це загадка природи.

Чим небезпечний колайдер на основі вашої теорії?
Якщо ми виходимо з того, що світ вийшов із порожнечі, яка породжує частки, ми можемо спонукати процес анігіляції.

Це абсолютно нічим не обґрунтовані домисли.

Чи були в роботі коллайдера приклади, які могли б якось підтвердити ці домисли? Чи виникли якісь некеровані процеси?
Ні звичайно! У 2008 році директор ЦЕРНу залишав посаду і хотів, щоб колайдер був запущений ще при ньому. Тому всі трохи поспішили, не перевірили елементарні речі – з'єднання проводів із резервуарами з рідким гелієм. Коли почали піднімати напругу та нарощувати потужності, підвищилася сила струму, і один контакт розплавився. Краплі розплавленого металу пропалили дірку в резервуарі з рідким гелієм і, природно, він рвонув. Ось і все, що сталося. Через півтора року все було вичищено, і було забезпечено повну безпеку. Ця машина зараз надійніша за всі атомні електростанції та космічні кораблі.

Через це процеси не пішли у якесь некероване русло?
Вибухнув резервуар з рідким гелієм, ударна хвиля була 320 м, автоматично висунулися заслінки, і спрацювала система захисту.

Небезпека колайдера над технічних збоях, а непередбачуваності явища. Вперше виконані експериментальні установки, які впливають на частинки матерії значно вище, ніж при вибуху термоядерної бомби! Можна породити процес, який спричинить анігіляцію речовини планети. Микола Максимович сказав, що колайдер надійніший за атомну станцію. Але на "Фукусімі" причина була у людському факторі: треба було врахувати можливість цунамі.

Чи були експерименти з анігіляції речовини? Чи здійснювався цей процес у маленькому, контрольованому масштабі?
Прискорювач Теватрон у США - прискорювач протонів та антипротонів. Вони стикаються і анігілюють, тому що це частка та античастка.

Але при цьому немає зміни матерії навколо, ланцюгової реакції?
Ні, це проста ядерна реакція зіткнення елементарних частинок.

Нещодавно ЦЕРН оголосив про відкриття частки, подібної до бозона Хіггса, яка була передбачена Пітером Хіггсом в 1964 році. Як це відкриття може вплинути стан сучасної фізичної теорії? Чи може робота з цією часткою бути ризикованою?
Відразу відповім на останнє запитання – ні, звичайно. Це важливо, тому що ми не знали, звідки береться багато. Основою теорії, яка описує фундаментальну взаємодію частинок, є принцип симетрії. Спочатку частки виходять без маси, але насправді вони масивні. Тому була винайдена теорія спонтанного порушення симетрії рівноправної та безмасової частки. Вчені поклали відповідальність за виникнення маси на додаткове скалярне поле і частинку Хіггса як квант цього поля.

Передбачається, що це поле пронизує весь Всесвіт. Подолання його від початку безмасовими частинками надає їм масу. Чим більше подолання поля Хіггса, тим більша маса частинок. Походження самої маси залишається незрозумілим: поки що важко зрозуміти, звідки вона береться біля самого бозона Хіггса. Відкриття бозона - це факт величезної значущості, який дозволить пояснити походження маси, основної характеристики всього сущого у Всесвіті.

Півтора століття тому відомий австрійський фізик та філософ Ернст Мах пояснив ефект маси ясніше, ніж ЦЕРН із бозоном та колайдером. "Кожна частка має якесь поле. Сукупність частинок утворює тіла, які мають якесь поле. Сукупність тіл, що випромінюють зірок, галактик теж має свої електромагнітні, енергетичні, гравітаційні поля, які утворюють сукупне поле Всесвіту. У ньому кожна частка, яка має своє поле, взаємодіє із речовиною Всесвіту, гальмується, прискорюється”.

Красиві слова без єдиної формули та математичного затвердження.

Невже не смішніше сказати, що є частка, яка відповідає за масу всього у Всесвіті?

В основі всього сущого лежить лічену кількість частинок. Фактично те, що оточує нас, це два кварки, електрон, електронне та іонне нейтрино. Бозони змушують взаємодіяти названі частинки. Решта частинок народжуються в експериментах, зіткненнях частинок, при зіткненні космічних променів. Теорія, яка пояснює такий простий устрій світу, це калібрувальна теорія фундаментальних взаємодій. Але за цю красу доводиться платити тим, що усі частки виходять безмасовими. Єдиним математично обґрунтованим та фізично підкріпленим поясненням є механізм спонтанного порушення калібрувальної симетрії, що призводить до існування бозона Хіггса.

Слово "поле" не влаштовує сучасну фізику?
Будь-якій частинці відповідає поле, за допомогою якого описується взаємодія частинок.

Ви посилаєтеся на нову сутність, введену бездоказовим постулюванням. Кварки - це бездоказова ідея, вона побудована на чистій математичній абстракції: якщо ми припустимо дрібні заряди, складуться протони та нейтрони.

Це встановлено експериментально численними незаперечними фактами. Ефекти, викликані кварками, нічим іншим пояснити не можна. Ми не можемо зареєструвати вільний кварк, бачимо лише його слід, струмені вторинних частинок. Люди ніяк не можуть з цим упокоритися, але така реальність. Колись Ейнштейн не приймав квантової механіки, бо казав, що Бог не грає в кістки. Але ж від цього ніхто не скасував квантову механіку, і всі зрозуміли, що вона не наочна. Хто може припустити, що частка - одночасно хвиля? Такі процеси ніколи не будуть наочними, але це не означає, що їх немає.

Але не означає, що є. Це недоведене припущення.

Махове становище чимось доведене?
У кожного є розум, людина може аналізувати та робити власні висновки.

Тут робиться те саме. Бозон Хіггса чомусь називають часткою Бога. Чому так?
Є різні думки. Нобелівський лауреат Леон Ледерман сказав, що бозон Хіггса – God particle. Але переклад виявився неточним. Мені здається, що бозон образно можна назвати часткою Бога, тому що він відрізняється від інших частинок тим, що дуже слабо взаємодіє з іншими частинками. Тільки завдяки рекордно високій енергії, щільності пучків вдалося виявити лише 8 подій з бозоном Хіггса. Статистика поки що маленька, але експерименти триватимуть, і будуть сотні та тисячі подій. Це винятково рідкісне явище, яке забезпечує масу всього сущого, тому образно її можна назвати часткою Бога.

Які найближчі плани експериментатори? Наростатимуть потужності або детальніше досліджуватимуться вже відкриті частинки?
Це тільки початок, потрібно встановити властивості цієї частки. Потрібно встановити – це бозон Хіггса стандартної моделі чи щось інше? Говоритимуть про нові явища, виходитимуть за межі стандартної моделі. У березні 2013 року планується зупинка колайдера, і протягом 1 року та 8 місяців він модернізуватиметься. Колайдер вийде з енергією 14 ТеВ у системі центру та з підвищеною світністю - 1034. Потім зупинка колайдера планується у 2018 році на півтора роки, і буде вдвічі підвищено світність. Якщо на той час інженери вирішать деякі питання, то й у 5 разів. Планується набір статистики, пошук нових та уточнення вже відомих явищ, різних параметрів, щоб зробити стандартну модель більш точною. Робота прискорювача та установок запланована до 2030 року.

У неділю вранці після двох років модернізації фахівці Європейської організації ядерних досліджень - CERN знову запустили Великий адронний колайдер, найпотужніший у світі прискорювач заряджених частинок, розташований на кордоні Франції та Швейцарії. Оновлення ВАК, який став удвічі продуктивнішим, обійшлося в $185 млн. Дослідники сподіваються, що колайдер допоможе розкрити більшість секретів Всесвіту, а також зробити багато цікавих наукових відкриттів.

Великий адронний колайдер – майже 27-кілометрові замкнені у коло тунелі, призначені для розгону елементарних частинок, зупинили на модернізацію 14 лютого 2013 року. Як і будь-яка складна система, він перезапускався частинами: кожна зона детально тестувалася, щоб уникнути проблем у тому відповідальний момент, коли установка почне функціонувати як єдине ціле.

Рольф Хойєр, генеральний директор CERN, розповідає, що модернізація включала не тільки вдосконалення самого прискорювача, що дозволить розганяти частинки до більш високих енергій, а й модернізацію обладнання для всіх основних експериментів: ALICE, CMS, ATLAS та LHCb, датчики яких набули більшої чутливості. і роздільну здатність. Крім заміни частини устаткування системи управління більш сучасне, технічний персонал зробив реконструкцію сигнальних, силових кабелів, протонних синхотронів, елементів системи вентиляції тунелю прискорювача та інших необхідних роботи компонентів.

Спочатку передбачалося запустити повну систему ВАК наприкінці березня 2015 року. Однак 21 березня було зафіксовано коротке замикання в одному із магнітів. Потрібен був час для з'ясування причин неполадки та її усунення. Через 10 днів фахівці вирішили проблему: відразу спрацював перший метод, який забезпечив максимально швидкий повторний перезапуск прискорювача. Глава одного з технічних відділів CERN Пол Коллір розповів, що після підключення джерела напруги до проблемних ланцюгів, сторонню металеву частинку буквально випарували імпульсом струму 400 Ампер. Реакція була приблизно така, як при згорянні дроту звичайного запобіжника при короткому замиканні.
Спалювання металевої частинки електричним струмом позбавило інженерів CERN необхідності нагрівання електромагніту, який вже був охолоджений до температури в 1.9 градусів за шкалою Кельвіна, його ручного ремонту і подальшого повторного охолодження до потрібної температури. Якби це довелося робити, перезапуск відклали б як мінімум на місяць.

Починаючи з неділі, відбувся рестарт Великого адронного колайдера, який почав розганяти промені протонів, не зіштовхуючи їх одне з одним, за порівняно низького рівня енергії. При нормальному проходженні тесту елементарні частинки знову почнуть стикатися приблизно через місяць при енергії до 13 тераелектронвольт, що вдвічі більше потужностей колайдера до реконструкції. Наразі пучки запускаються без взаємодії один з одним, їх зіткнення на повній потужності планується розпочати на початку червня.

Спочатку БАК і був розрахований на високу потужність, але проблеми з магнітною системою та підведенням енергії, які виникли ще на етапі будівництва прискорювача, призвели до того, що у 2008 році сталася аварія, що спричинила затримку початку виконання наукових операцій. Цей інцидент та кілька інших проблем дрібнішого масштабу змусили CERN виявити обережність та не дозволити включення обладнання колайдера на максимальну розрахункову потужність.

При минулому включенні колайдера фізики знайшли докази існування бозона Хіггса, частки, існування якої теоретично передбачала стандартна модель фізики елементарних частинок. Унікальне обладнання ВАК дозволило зробити й інші важливі наукові відкриття. Зокрема, експерименти зі зіткненнями частинок дозволили вченим виявити нову, невідому раніше форму матерії, яка отримала назву color-glass condensate. Вона складається з глюонів, елементарних частинок, що скріплюють воєдино кварки протонів та нейтронів. Такий стан матерії формує механізм квантової заплутаності, який можна використовувати для здійснення квантової телепортації та миттєвої передачі інформації на великі відстані. Дослідження у цій галузі триватимуть. Безумовно, на новому енергетичному рівні ВАК відкриє нові горизонти для майбутніх відкриттів.

Більш потужна установка, зокрема, допоможе відповісти на запитання щодо Великого вибуху, внаслідок якого, як вважається, з'явився Всесвіт майже 14 мільярдів років тому. Одне з питань, на які належить знайти відповідь: куди поділася антиматерія, створена при Великому вибуху в рівному обсязі з матерією. На ВАК фізики зіштовхуватимуть два пучки протонів, щоб відтворити умови, що склалися в мільярдні частки секунди після Великого вибуху. Дослідники вважають, що зіткнення частинок у колайдері може призвести до створення мікроскопічних чорних дірок. Проте вчені запевняють, що вони не становитимуть жодної небезпеки: якщо мікродири і з'являться, то вони одразу зхлопнуться, а не засмоктуватимуть країни та континенти, чого багато хто побоювався при першому запуску колайдера і бояться й досі.

Команда ВАК має намір вперше знайти і так звані суперсиметричні частинки, або глюїн. Якщо вони виявляться в колайдері, це буде першим безпосереднім доказом існування темної матерії, яка, як і бозон Хіггса, існує теоретично, але ніхто не може підтвердити її наявність на практиці. Дослідники також збираються виявити сліди суперсиметрії та додаткових просторових вимірів. Паралельно вивчатиметься явище гравітації, проводитиметься додаткові виміри простору-часу.

Прискорювач частинок також шукатиме так звані страпельки ("дивні крапельки") вбивці - killer-strangelet. Це особлива форма матерії, яка відрізняється від тієї, яка оточує нас. Багато вчених вважають, що, злившись зі звичайною, ця дивна матерія здатна перетворити всю Землю на одну велику страпельку, грудку дивної матерії. Хоча вчені CERN кажуть, що за таких високих температур, які виробляються на колайдері, поєднати дивну матерію зі звичайною неможливо, невідомість лякає і деякі вчені виступають проти подібних розробок. Так, після вибуху колайдера в 2007 році знаменитий американський вчений із 30-річним стажем подав до суду, вимагаючи від CERN ще раз оцінити всі можливі ризики проекту. У своєму позові він стверджував: "Земля впаде в мікрочорну дірку, що росте, яка перетворить Землю в чорну дірку середніх розмірів, навколо якої продовжуватимуть обертатися місяць, супутники, МКС тощо". Позов було відхилено, тому що вчений не зміг довести наявність "реальної загрози". А ще тому, що за проектом, який створювався протягом 30 років і коштував $6 млрд коштують, окрім CERN, Міністерство енергетики США і не менш впливові наукові організації.

(або ВАК)- на даний момент найбільший і найпотужніший прискорювач частинок у світі. Ця махіна була запущена у 2008 році, але довго працювала на знижених потужностях. Розберемося, що це таке і навіщо потрібний великий адронний колайдер.

Історія, міфи та факти

Ідея створення колайдера була озвучена у 1984 році. А сам проект на будівництво колайдера було схвалено і прийнято аж 1995 року. Розробка належить Європейському центру ядерних досліджень (CERN). Загалом запуск колайдера привернув до себе велику увагу не лише вчених, а й простих людей з усього світу. Говорили про всілякі страхи та жахіття, пов'язані із запуском колайдера.

Втім, хтось і зараз, цілком можливо, чекає на апокаліпсис, пов'язаний з роботою ВАК і тремтить від однієї думки про те, що буде, якщо ч вибухне великий адронний колайдер. Хоча, в першу чергу, всі боялися чорної дірки, яка, спочатку будучи мікроскопічною, розростеться і благополучно поглине спочатку сам колайдер, а за ним Швейцарію та решту світу. Також більшу паніку викликала анігіляційна катастрофа. Група вчених навіть подала до суду, намагаючись зупинити будівництво. У заяві говорилося, що згустки антиматерії, які можуть бути отримані в колайдері, почнуть анігілювати з матерією, почнеться ланцюгова реакція і весь Всесвіт буде знищено. Як казав відомий персонаж із «Назад у Майбутнє»:

Весь Всесвіт, звичайно, у найгіршому випадку. У кращому – лише наша галактика. Лікар Емет Браун.

А тепер спробуємо зрозуміти, чому він адронний? Справа в тому, що він працює з адронами, точніше розганяє, прискорює та стикає адрони.

Адрони- Клас елементарних частинок, схильних до сильної взаємодії. Адрони складаються з кварків.

Адрони поділяються на баріони та мезони. Щоб було простіше, скажімо, що з баріонів складається майже вся відома нам речовина. Спростимо ще більше і скажемо, що баріони – це нуклони (протони та нейтрони, що становлять атомне ядро).

Як працює великий адронний колайдер

Масштаб дуже вражає. Колайдер є кільцевим тунелем, що залягає під землею на глибині ста метрів. Довжина великого адронного колайдера становить 26 659 метрів. Протони, розігнані до швидкостей близьких до швидкості світла, пролітають у підземному колі територією Франції та Швейцарії. Якщо говорити точно, то глибина залягання тунелю лежить у межах від 50 до 175 метрів. Для фокусування і утримання пучків протонів, що летять, використовуються надпровідні магніти, їх загальна довжина становить близько 22 кілометрів, а працюють вони при температурі -271 градусів за Цельсієм.

У складі колайдера 4 гігантські детектори: ATLAS, CMS, ALICE та LHCb. Крім основних великих детекторів є ще й допоміжні. Детектори призначені для фіксації результатів зіткнень частинок. Тобто після того, як на навколосвітніх швидкостях стикаються два протони, ніхто не знає чого чекати. Щоб «побачити», що вийшло, куди відскочило і як далеко відлетіло, і існують детектори, напхані всілякими датчиками.

Результати роботи великого адронного коллайдера.

Навіщо потрібний колайдер? Ну точно не для того, щоб знищити Землю. Здавалося б, який сенс зіштовхувати частки? Справа в тому, що питань без відповідей у ​​сучасній фізиці дуже багато, і вивчення світу за допомогою розігнаних частинок може в буквальному сенсі відкрити новий пласт реальності, зрозуміти устрій світу, а можливо навіть відповісти на головне питання «сенсу життя, Всесвіту і взагалі» .

Які відкриття вже здійснили на ВАК? Найвідоміше - це відкриття бозона Хіггса(Йому ми присвятимо окрему статтю). Крім того, були відкриті 5 нових частинок, отримані перші дані зіткнень на рекордних енергіях, показано відсутність асиметрії протонів та антипротонів, виявлено незвичайні кореляції протонів. Список можна продовжувати довго. А ось мікроскопічних чорних дірок, які наводили страх на домогосподарок, виявити не вдалося.

І це при тому, що колайдера ще не розігнали до його максимальної потужності. Наразі максимальна енергія великого адронного колайдера – 13 ТеВ(Тера електрон-Вольт). Однак, після відповідної підготовки протони планують розігнати до 14 ТеВ. Для порівняння, у прискорювачах-попередниках ВАК максимально отримані енергії не перевищували 1 ТеВ. Так розганяти частки міг американський прискорювач Теватрон зі штату Іллінойс. Енергія, досягнута в колайдері – далеко не найбільша у світі. Так, енергія космічного проміння, зафіксованого на Землі, перевищує енергію частки, розігнаної в колайдері в мільярд разів! Тож небезпека великого адронного колайдера мінімальна. Цілком імовірно, що після того, як усі відповіді будуть отримані за допомогою ВАК, людству доведеться будувати ще один колайдер більш потужно.

Друзі, любите науку, і вона обов'язково покохає Вас! А допомогти Вам полюбити науку легко зможуть. Звертайтесь за допомогою, і нехай навчання приносить радість!