Дослідження

Азбука природознавства: Великий адронний коллайдер

Сьогоднішній гість – Великий адронний коллайдер. Ми розберемо, що це таке, навіщо він потрібен, чи варто було його боятися і як фізики досягли успіху в рекламі своїх досліджень. Почнемо з назви.

Великим пристрій назвали за дійсно колосальний розмір: довжина його основного кільця — більше 25 кілометрів. Адронним-тому що він оперує адронами (від грец. ἁδρός-масивний) – масивними частинками, що складаються з кварків.

По суті, в самому колайдері прискорювалися протони (які відносяться до баріонів — різновиди адронів з трьох кварків), а також більш важкі іони, які вже не є елементарними частинками. Але назва прижилася. ДО РЕЧІ, пам’ятайте, що це адрони, а не Андрони Кончаловскіе або якісь інші.

Ну і колайдер (від англ. collide-стикатися)-пристрій для зіштовхування таких частинок, як то кажуть, лоб в лоб (жарт від редакції: у елементарних частинок багато видів спина, але чола все-таки немає). Навіщо це потрібно? Фізикам давно відомо, що при зіткненні частинок на великих швидкостях виділяється багато енергії.

Але на квантовому рівні енергія-це різні форми існування матерії, різні частинки. Знаменита формула Ейнштейна E=mc2 – якраз про це співвідношення маси частинки і енергії, в ній укладеної. Звичайно, частина енергії ще переходить в кінетичну: знайома багатьом зі школи формула E=mv2 / 2 на звичайних швидкостях працює і для елементарних частинок.

Тобто, що виходить: дві досить масивні (δδρός) частинки розганяються в електричному полі до величезних швидкостей, а потім стикаються лоб в лоб і розлітаються на безліч «іскор», серед яких можуть попастися цікаві вченим. Чому ж він такий великий? Раніше ми згадали формулу E=mv2 / 2. Насправді БАК оперує такими енергіями, що ця формула вже непридатна.

Коли швидкість частинки наближається до швидкості світла, її енергія зростає на порядки. Так ось, щоб ефективно повідомляти енергію частинкам, прискорювачі часто будують у вигляді кільця, щоб, поки частинки летять по цьому кільцю, вони прискорювалися кілька разів. Однак для загортання частинок по кільцю використовується магнітне поле, яке в разі таких величезних енергій повинно бути теж дуже сильним.

У БАК використовуються величезні електромагніти на надпровідниках. Однак для їх роботи потрібне охолодження рідким гелієм до дуже низьких температур, і навіть так у них є межі. Якщо ж кільце прискорювача зробити великим, то можна знизити кривизну, тобто зменшити необхідну доцентрову силу, і тим самим прискорювати частинки до більш високих енергій.

У будь — якому випадку, Великий адронний колайдер-приклад приголомшливого міжнародного співробітництва. Ідея коллайдера була запропонована ще в 1984 році, проект був затверджений в 1995, будівництво почалося в 2001, а випробування почалися тільки в 2008. Бюджет проекту склав майже 10 мільярдів доларів (хоча він зазвичай вимірюється в швейцарських франках або євро, так як БАК знаходиться на кордоні Швейцарії та Франції).

Крім безпосередніх наукових результатів, саме будівництво було цікавим і оригінальним інженерним завданням. Виробництво, установка і синхронізація всіх надпровідних магнітів і систем охолодження для них, настройка всіх детекторів, величезні обчислювальні потужності для управління проектом і обробки результатів — все це вимагало використання самих передових технологій. Пошук фінансування на такий величезний і довгостроковий проект-непросте завдання.

І вчені блискуче впоралися і з нею. Проект рекламувався на всіх рівнях, постійно генерував новини. Кілька музичних груп з вчених випустили кліпи, частково записані прямо в тунелях БАК.

Можна навіть припустити, що вчені не надто опиралися, а може, навіть і підтримували конспірологічні теорії про те, що запуск БАК на повну потужність може знищити нашу планету. Адже це дає гучні заголовки і підвищує впізнаваність проекту. А серйозні люди, від яких залежить фінансування, навряд чи все-таки повірять у можливість знищення Землі, але з більшою ймовірністю виділять гроші на такий потужний проект.

Звичайно, Великий адронний колайдер такий великий, що про нього можна написати ще багато, але це ми залишимо читачам на самостійне вивчення. Слідкуйте за нашою новою рубрикою по хештегам під заголовками, задавайте питання і пропонуйте свої терміни для нових статей в коментарях. _______________Автор Антон Меньшенін, редактори Олена Корольова та Віра Круз, автор блогу огляди фільмів і книг віри Круз.
Якщо ви хочете підтримати наш проект, зробити це можна за посиланням. _______________

Related posts

Leave a Comment