Collider в Русия ускорява частиците в сблъскващи се лъчи (колайдер от думата collide, в превод - да се сблъсквам). Това е необходимо, за да се изследват продуктите на въздействието на тези частици един с друг, така че учените да придадат силна кинетична енергия на елементарните частици на материята. Те също се справят със сблъсъка на тези частици, насочвайки ги една срещу друга.
История на създаването
Има няколко вида колайдери: кръгови (например LHC - Голям адронен колайдер в Европейския CERN), линейни (проектирани от ILC).
Теоретично идеята за използване на сблъсъка на лъчи се появи преди няколко десетилетия. Wideröe Rolf, физик от Норвегия, получава патент в Германия през 1943 г. за идеята за сблъскващи се лъчи. Публикувано е едва десет години по-късно.
През 1956 г. Доналд Керст прави предложение за използване на сблъсъка на протонни лъчи за изучаване на физиката на елементарните частици. Докато Джерард О'Нийл мислеше да се възползва от натрупванетозвъни, за да получите интензивни лъчи.
Активната работа по проекта за създаване на колайдер започна едновременно в Италия, Съветския съюз и САЩ (Frascati, INP, SLAC). Първият пуснат колайдер беше електрон-позитронният колайдер AdA, построен от Тушекаво Фраскати.
В същото време първият резултат е публикуван само една година по-късно (през 1966 г.), сравнен с резултатите от наблюдението на еластичното разсейване на електрони във VEP-1 (1965 г., СССР).
Адронен колайдер Дубна
VEP-1 (сблъскващи се електронни лъчи) е машина, създадена под ясното ръководство на G. I. Budker. Известно време по-късно лъчите са получени в ускорителя в САЩ. Всички тези три колайдера бяха тестови, те служеха за демонстриране на възможността за изучаване на физиката на елементарните частици с тях.
Първият адронен колайдер е ISR, протонният синхротрон, стартиран през 1971 г. от ЦЕРН. Енергийната му мощност беше 32 GeV в лъча. Това беше единственият работещ линеен колайдер през деветдесетте.
След стартирането
В Русия се създава нов ускорителен комплекс на базата на Съвместния институт за ядрени изследвания. Нарича се NICA - съоръжение за йонен колайдер, базирано на нуклотрон и се намира в Дубна. Целта на сградата е да изследва и открие нови свойства на плътната материя на бариони.
След като машината стартира, учени от Съвместния институт за ядрени изследвания вДубна близо до Москва ще може да създаде определено състояние на материята, което е била Вселената в първите си моменти след Големия взрив. Това вещество се нарича кварк-глюонова плазма (QGP).
Изграждането на комплекса в чувствително съоръжение започна през 2013 г., а стартирането е планирано за 2020 г.
Основни задачи
Специално за Деня на науката в Русия служителите на ОИЯИ подготвиха материали за образователни събития, предназначени за ученици. Темата се казва "NICA - Вселената в лабораторията". Видео поредицата с участието на академик Григорий Владимирович Трубников ще разкаже за бъдещи изследвания, които ще се извършват на адронния колайдер в Русия в общност с други учени от цял свят.
Най-важната задача пред изследователите в тази област е да проучат следните области:
- Свойства и функции на тесните взаимодействия на елементарните компоненти на стандартния модел на физиката на елементарните частици един с друг, тоест изследването на кварки и глуони.
- Намиране на признаци на фазов преход между QGP и адронна материя, както и търсене на неизвестни преди състояния на барионна материя.
- Работа с основните свойства на близки взаимодействия и QGP симетрия.
Важно оборудване
Същността на адронния колайдер в комплекса NICA е да осигури голям спектър на лъча: от протони и дейтрони, до лъчи, които се състоят от много по-тежки йони, като златното ядро.
Тежките йони ще бъдат ускорени до енергийни състояния до 4,5 GeV/нуклон, а протоните - до дванадесет и половина. Сърцето на колайдера в Русия е ускорителят Nuclotron, който работи от деветдесет и третата година на миналия век, но е значително ускорен.
Колайдерът NICA осигурява няколко начина за взаимодействие. Единият, за да проучи как тежките йони се сблъскват с MPD детектора, а другият да проведе експерименти с поляризирани лъчи в SPD съоръжението.
Завършване на строителството
Беше отбелязано, че учени от такива страни като САЩ, Германия, Франция, Израел и, разбира се, Русия участват в първия експеримент. В момента се работи по NICA за инсталиране и привеждане на отделни части в активно работно състояние.
Сградата на адронния колайдер ще бъде завършена през 2019 г., а монтажът на самия колайдер ще бъде извършен през 2020 г. През същата година ще започне изследователска работа по изследване на сблъсъка на тежки йони. Цялото устройство ще бъде напълно работещо през 2023 г.
Колайдерът в Русия е само един от шестте проекта у нас, които са получили класа megascience. През 2017 г. правителството отпусна почти четири милиарда рубли за изграждането на тази машина. Цената на основната конструкция на машината беше оценена от експерти на двадесет и седем и половина милиарда рубли.
Нова ера
Владимир Кекелидзе, директор на физиците в Лабораторията за висока енергия на ОИЯИ, вярва, че проектът за колайдер в Русия ще даде на страната възможност да се издигне до най-високитепозиции във физиката на високите енергии.
Наскоро бяха открити следи от "нова физика", които бяха фиксирани от Големия адронен колайдер и те надхвърлят стандартния модел на нашия микрокосмос. Беше заявено, че новооткритата "нова физика" няма да попречи на работата на колайдера.
В интервю Владимир Кекелидзе обясни, че тези открития няма да обезценят работата на NICA, тъй като самият проект е създаден предимно с цел да се разбере как точно са изглеждали първите моменти от раждането на Вселената, и също какви условия за изследване, които има в Дубна, не съществува никъде другаде по света.
Той каза още, че учените от ОИЯИ овладяват нови аспекти на науката, в които са решени да заемат водеща позиция. Че идва ера, в която не само се създава нов колайдер, но и нова ера в развитието на физиката на високите енергии за нашата страна.
Международен проект
Според същия директор работата по NICA, където се намира адронният колайдер, ще бъде международна. Защото изследванията във физиката на високите енергии в наше време се извършват от цели научни екипи, които се състоят от хора от различни страни.
Служители от двадесет и четири страни по света вече са взели участие в работата по този проект в защитено съоръжение. А цената на това чудо е, според приблизителни оценки, петстотин четиридесет и пет милиона долара.
Новият колайдер също ще помогне на учените да провеждат изследвания в областта на новата материя, материалознанието, радиобиологията, електрониката, лъчевата терапия и медицината. С изключениеОсвен това всичко това ще бъде от полза за програмите на Роскосмос, както и за обработката и обезвреждането на радиоактивни отпадъци и създаването на най-новите източници на криогенна технология и енергия, които ще бъдат безопасни за използване.
Хигс бозон
Бозонът на Хигс е така наречените квантови полета на Хигс, които се появяват с необходимост във физиката, или по-скоро в стандартния й модел на елементарни частици, като следствие от механизма на Хигс за непредвидимо нарушаване на електрослабата симетрия. Неговото откритие беше завършването на стандартния модел.
В рамките на същия модел той е отговорен за инерцията на масата на елементарните частици - бозони. Полето на Хигс помага да се обясни появата на инерционна маса в частиците, тоест носители на слабото взаимодействие, както и липсата на маса в носителя - частица на силно взаимодействие и електромагнитно (глюон и фотон). Хигс бозонът в своята структура се разкрива като скаларна частица. По този начин той има нулево завъртане.
Отваряне на полето
Този бозон е аксиоматизиран през 1964 г. от британски физик на име Питър Хигс. Целият свят научи за неговото откритие, като чете неговите статии. И след почти петдесет години търсене, тоест през 2012 г., на 4 юли, беше открита частица, която отговаря на тази роля. Той е открит в резултат на изследвания в LHC, а масата му е приблизително 125-126 GeV/c².
Вярването, че тази конкретна частица е същият Хигс бозон, помага за доста основателни причини. През 2013 г., през март, различни изследователи от ЦЕРНсъобщи, че частицата, открита преди шест месеца, всъщност е бозонът на Хигс.
Актуализираният модел, който включва тази частица, направи възможно изграждането на квантова ренормируема теория на полето. И година по-късно, през април, екипът на CMS съобщи, че Хигс бозонът има географска ширина на разпад под 22 MeV.
Свойства на частиците
Точно като всяка друга частица от таблицата, бозонът на Хигс е подложен на гравитацията. Има заряди от цвят и електричество, както и, както споменахме по-рано, нулево завъртане.
Има четири основни канала за появата на Хигс бозона:
- След сливането на два глуона. Той е главният.
- Когато двойките WW- или ZZ- се слеят.
- С условие за придружаване на W- или Z- бозон.
- С налични топ кварки.
Разпада се на двойка b-антикварк и b-кварк, на две двойки електрон-позитрон и/или мюон-антимюон с две неутрино.
През 2017 г., в самото начало на юли, на конференция с участието на EPS, ATLAS, HEP и CMS беше отправено съобщение, че най-накрая започнаха да се появяват забележими намеци, че Хигс бозонът се разпада в двойка b-кварк- антикварк.
По-рано беше нереалистично да видите това със собствените си очи на практика поради трудностите при отделянето на производството на същите кварки по различен начин от процесите на фона. Стандартният физически модел казва, че такъв разпад е най-честият, тоест в повече от половината от случаите. Отворено през октомври 2017 гнадеждно наблюдение на сигнала за разпадане. Такова изявление беше направено от CMS и ATLAS в техните публикувани статии.
Съзнанието на масите
Частицата, открита от Хигс, е толкова важна, че Леон Ледерман (нобелов лауреат) я нарече частицата на Бог в заглавието на своята книга. Въпреки че самият Леон Ледерман, в оригиналната си версия, предложи „Дяволската частица“, но редакторите отхвърлиха предложението му.
Това несериозно име се използва широко в медиите. Въпреки че много учени не одобряват това. Те вярват, че името „бозон на бутилка шампанско“би било много по-подходящо, тъй като потенциалът на полето на Хигс наподобява дъното на точно тази бутилка и отварянето му определено ще доведе до пълното източване на много такива бутилки.
