Остановим Большой Адронный Коллайдер!

[Канедиас]

поставь ведро с водой - и будь уверен, за день его прошъет не одна сотня космических лучей. Сам же сказал что они постоянно падают и везде, так в чем проблема?

И кто сказал тебе, что вселенная совершенна? Слова красивые, не спорю, но не подтвержденные ничем.

[AntiMat]

поставь ведро с водой - и будь уверен, за день его прошъет не одна сотня космических лучей. Сам же сказал что они постоянно падают и везде, так в чем проблема?

Нейтрино, кстати, примерно так и регистрируют.

Номинальная светимость LHC составит 1,7*10^34 частиц/(c*см^2), тогда как частиц галактических лучей приходится несколько штук на квадратный сантиметр за секунду. Физикам-экспериментаторам этого мало - за одно и то же время вероятность события "в ведре" будет просто никакая против единичной в ускорителе. Но интегральная светимость космических лучей выше! Ну, помножь, скажем, 5 млрд. лет на площадь Земли (а лучше на площадь Солнца).

http://igorivanov.blogspot.com/2008/05/lhc_30.html

И кто сказал тебе, что вселенная совершенна? Слова красивые, не спорю, но не подтвержденные ничем.

А кто тебе сказал, что недоработанные модели математической физики настолько совершеннее реальности, что позволяют достоверно описывать реальность, игнорируя вопиющие противоречия с этой самой реальностью?... О_О

Хотя, и с моделями всё в порядке - они не обещают никакого чернодырного писца.

[Канедиас]

Именно! Это и отражает их несовершенство.

[AntiMat]

Я правильно понимаю, что всё - нет больше ни у кого претензий не религиозного характера к "Сумасшедшим-Яйцеголовым-Которых-Хлебом-Не-Корми-Дай-Только-Уничтожить-Мир-С-Помощью-Бесовского-Адронного-Коллайдера-

-Которые-Вот-Прям-Спят-И-Видят-Как-Всех-Затянет-В-Чёрную-Дыру"?

[Daniel5555]

AntiMat

Нельзя такие длинные слова писать.

А что, когда-то были претензии религиозного характера к данному коллайдеру?

[Канедиас]

Пусть запускают. Я не против. Просто...я хочу однажды увидеть космос. А великие открытия всегда приносили не мир, но возможность идти вперёд.

Так что пускай запускают. Я не верю что человечество исчезнет так глупо.

З.Ы. Сразу будет нам и Сталкер и Халф-Лайф в одном флаконе =)))))

[WarMonger]

Статья. "Популярная Механика", ноябрь 2007, статья - "Лобовое столкновение", автор - Алексей Левин.

Частично поменяна семантика и всяческие словесные навороты.

Кто не знал о предназначении БАКи, узнает, кто знает, нового не узнает наверняка ничего.

(А еще у меня где-то завалялись статьи по черной энергии, расширении вселенной и ускорителям с неподвижной мишенью)

Ну-с, читайте и удивляйтесь

На переднем крае ядерной физики используется "тяжелая артиллерия" - ускорители на встречных пучках, или коллайдеры (от англ. collide - сталкиаться). Поскольку частицы в этом случае движутся навстречу друг другу, их импульсы противоположны по знаку. В этом случае меньше энергии переходит в кинетическую энергию продуктов реакции, и "полезная" энергия оказывается куда больше, чем в случае ускорителей с неподвижной мишенью.

РЕДКАЯ ПОРОДА

Все ныне действующие коллайдеры можно перечесть по пальцам. Шесть подобных машин разгоняют навстречу друг другу электроны и позитроны. Одна из них, ВЭПП-4М, находится в России, в Институте Ядерной Физики имени Г.И.Будкера, две - в США, одна - в Китае, одна - в Италии, и еще одна - в Японии.

В США также действуют протонно-антипротонный коллайдер, знаменитый Тэватрон (TEVATRON), принадлежащий Национальной лаборатории ускорителей имени Ферми , и брукхейвенский ускоритель RHIC, сталкивающий протоны, ядра дейтерия и тяжелые ионы. Еще недавно в ФРГ работал уникальный электронно-протонный коллайдер HERA (Hadron Electron Ring Anlage), однако в прошлое лето его закрыли. В октябре в Новосибирске отладили новый электронно-протонный коллайдер ВЭПП-2000.

Тэватрон работает и как ускоритель с неподвижной мишенью, и как коллайдер. В коллайдерном режиме он разгоняет пучки протонов и антипротонов почти до 1 ТэВ, что дает эффективную энергию столкновения около 2 ТэВ. Этот рекорд держится уже около четверти века.

Частицы в Тэватроне доводятся до кондиции в несколько стадий. Сначала молекулы водорода прогоняют через два линейных ускорителя, где они ионизируются и достигают 400 МэВ. Затем они отдают электроны и превращаются в протоны. Протоны напрвляют в бустерный синхротрон. Там они приобретают энергию в 8 ГэВ, после чего попадают в еще один вспомогательный ускоритель (так называемый главный инжектор), который доводит их энергию до 120 или 150 ГэВ. Сгустки протонов с энергией 150 ГэВ медленно инжектируют в главный синхротрон, кольцо километрового радиуса, окруденное как обычными, так и сверхпроводящими магнитами. Там они разгоняются до 98-ГэВ и приобретают скорость в 99,89% световой. Протоны с энергией 120 ГэВ бомбардируют никелевую мишень и порождают антипротоны. Те собираются в отдельном кольце, затем попадая в главный синхротрон, тоже разгоняясь до 980 ГэВ.

ЖЕНЕВСКИЙ КОЛОСС

Самым большим электронно-позитронным коллайдером до недавнего времени был ускоритель LEP (Large Electron Positron), который работал в ЦЕРНе в 1989-2000 годах. Сооружение этой машины потребовало строительства кольцевого подземного туннеля сечения 3 метра и длиной 27 километров, пролегающего под территориями Швейцарии и Франции на глубине 50-150 метров. На первых порах эффективная энергия столкновения частиц не превышала 90 ГэВ, но со временем ее довели до 200 с лишним ГэВ (чуть больше 100 ГэВ на пучок).

А оставшийся от LEP туннель обрел вторую жизнь. Теперь там сооружен Ускоритель Тяжелых Частиц (Large Hadron Collider (LHC) - Большой Андронный Коллайдер (БАК)), который, по последним прогнозам, вступит в строй во второй половине 2008 года, правда, реальные эксперименты начнутся еще только спустя год-полтора. Любопытно, что о нем впервые заговорили в 1977, когда и проект LEP не был еще утвержден. В 1991 году проект получил предварительную санкцию ЦЕРНа, а спустя еще три года - окончательную. Чуть раньше, в октябре 1993 года, американский конгресс аннулировал программу строительства протонного суперколлайдера с проектной эффективной энергией столкновения в 40 ТэВ из-за ее непомерной дороговизны.

И хотя проект БАК несколько скромнее, эта машина откроет для физики микромира принципиально новые возможности. Поначалу она будет разгонять только протоны - до энергии 7 ТэВ (Энергия столкновения - ~14 ТэВ соответственно). Позднее БАК будет сталкивать и тяжелые ионы, причем их полная эффективная энергия соударения составит 1150 ТэВ и больше.

Процесс ускорения, как и на Тэватроне, будет многоступенчатым. Протоны наберут 50 МэВ в линейном ускорителе, а затем пройдут через три ступенчатых синхротрона, которые последовательно увеличат их энергию до 1,4 ГэВ, 26 ГэВ и 450 ГэВ. Затем пучки протонов направят в главное кольцо БАК и разгонят их во встречных напрвлениях в двух камерах, окруженных сверхпроводящими магнитами, охлаждаемыми жидким гелием. На одном из промежуточных этапов предполагается генерировать пучки антипротонов с энергией в 2 ГэВ, которые тоже найдут себе применение в различных экспериментах.

Встречные протонные пучки пересекутся в выделенных зонах камеры ускорителя, где располагаются системы магнитов, которые будут сводить пучки с круговых путей и направлять их навстречу друг другу. В первое время протонные пуучки будут пересекаться каждые 75 секунд, потом этот интервал сократят втрое.В итоге в течение одной секунды будет происходить около 40 млн подобных встреч, в каждой из которых примет участие сотня миллиардов частиц. Практически все они проскочат мимо друг друга, так что каждая из них будет заканчиваться всего ~25 столкновениями (физики такие столкновения называют неупругими). Казалось бы - это очень немного. Но в пересчете на секунду число окажется вовсе немаленьким - порядка одного миллиарда. Если же принять во внимание, что каждое соударение вызывает за собой ливень из частиц, то становится ясно, что для расчетов подобных масштабаов и сложности потребуются невообразимые вычислительные мощности. Эти вычисления будут распределены по крупнейшим ФизУниверситетам многих стран, в списке которых значится и Россия.

ПРЕДЪЯВИТЕ РЕГИСТРАЦИЮ

Коллайдеры предъявили специфические требования к детекторам частиц. Рожденные в коллайдере вторичные частицы разных поколений могут разлетаться по любым направлениям. Идеальный многоцелевой детекторный комплекс должен зарегистрировать все эти осколки, за исключнием всепроникающих нейтрино, и, может быть, каких-то гипотетических частиц, которые очень слабо взаимодействуют с обычным беществом. Естественно, что такой комплекс должен содержать множество разнообразных специализированных регистраторов частиц, то есть быть мультидетектором.

Типичный мультидетектор "полного отлова" - это слоеный цилиндр, охватывающий зону межчастичных столкновений. Во внутреннем слое расположены кремниевые микроскопы, регистрирующие треки наиболее долгоживущих частиц, а ближе к периферии - детекторы других типов, такие, как дрейфовые камеры и черенковские счетчики. Внешние слои заполнены жидкими и твердыми средами (к примеру, жидкий аргон и железо или свинец), которые полностью поглощают фотоны и прочие частицы за исключением мюонов и нейтрино. Эти компоненты детектора оснащены собственными регистрирующими устройствами, которые изверяют полную энергию частицы (благодаря чему этот блок называют калориметром) Мюоны практически беспрепятственно проникают сквозь калориметр и регистрируются специальными внешними устройствами, а нейтрино уходят в окружающее пространство. Разумеется, детектор снабжен магнитами, которые отклоняют заряженные частицы.

АТЛАС МИКРОМИРА

Что представляют собой детекторы БАК? Вдоль главного кольца ускорителя рядом с зонами встречи пучков в глубоких кавернах установлены шесть детекторов. Два крупнейших, ATLAS (A Toroidal Large hadron collider ApparatuS ), то есть ТАБ (Тороидальный Аппарат Большого андронного Коллайдера) и CMS (Compact Muon Solenoid), то есть КМС (Компактный Мюонный Соленоид), предназначены для сбора максимально разнообразной информации о частицах. Фактически они будут отслеживать одни и те же превращения, но разными методами. Остальные четыре детектора LHCb, LHCf, TOTEM и ALICE - не столь велики и более специализированны.

Масштабы обоих универсальных детекторов вполне сопоставимы с масштабами самого коллайдера. ATLAS - это 7000-тонный многослойный цилиндр длиной в 46 метров и диаметром в 25 метров. Детекторный комплекс CMS несколько меньше - длина 21 метр, диаметр - 16 метров, а масса - 12 500 тонн. "Это он только так называется - "компактный", на самом деле, это огромное сооружение размером с пятиэтажный дом, нафаршированный множеством разнообразных детекторов и прочих устройств. Общее количество каналов, которые там задествованы, составляет примерно 100 млн. Полную стоимость CMS оценить сложно, но, думаю, что она приближается к $1 млрд, - комментирует профессор физики Флоридского Университета Генах Мицельмахер, экспериментатор, который вложил много труда в разработку и создание этого детектора. - у комплекса ATLAS три сверхпроводящих магнита, а у CMS - всего один, но какой!!! В мире нет другого магнита, запасающего такую же энергию магнитного поля - чуть меньше трех гигаджоулей. Внутри его полости расположены кремниевые микроскопы и два калориметра, электромагнитный и андронный. Первый Первый будет измерять энергии электронов, позитронов и фотонов, а второй - протонов, нейтронов, пионов и других тяжелых частиц. Мюоны свободно пройдут через оба калориметра, и поэтому пропорциональные камеры для их регистрации установлены вне соленоида. Я и мой итальянский коллега Фабрицио Гаспарини возглавляем группу физиков, которые собираются работать над и с этими приборами".

В ПОИСКАХ СУПЕРСИММЕТРИИ

Специалисты по физике высоких энергий ожидают запуска БАК и с надеждами и с опасениями. Если затраченные средства не окупятся результатами и достижениями экстра-класса, оправдать создание еще более мощной машины будет очень непросто.

"Я думаю, что нам наконец-то удастся узнать, почему слабое и электромагнитное воздействия так отличаются друг от друга, хотя их описыают одни и те же фундаментальные уравнения. В этом повинно какое-то нарушение симметрии, и его следы предстоит обнаружить в экспериментах на новом коллайдере, - говорит один из крупнейших физиков теоретиков нашего времени Эдвард Виттен, профессор принстонского института фундаментальных исследований, - и я также надеюсь, что мы сможем выяснить, справедлива ли теория суперсимметрии. Эта проблема еще глубже, но возможности современных ускорителей не позволяют ее разрешить".

Большинство физиков считают, что за нарушение симметрии, которое упомянул Виттен, скорее всего ответственен механизм Хиггса, теоретически разработанный еще в 1964 году еще до создания теории электрослабого взаимодействия. Он обеспечивает появление большой массы у промежуточных векторных бозонов (переносчиков слабого взаимодействия), в то время как фотоны (носители электромагнитных сил) остаются безмассовыми* Поэтому радиус слабого взаимодействия очень мал, а электромагнитного - бесконечен. Механизм Хиггса постулирует существование скалярного поля, пронизывающего все пространство и в чем-то напоминающего эфир, так любимый физиками XIX века. Все частицы за исключением фотонов и гравитонов приобретают массу просто потому, что это поле сопротивляется их движению.

Согласно этой модели, то, что мы считаем массой - просто проявление трения частиц о хиггсовское поле. Его кванты должны показывать себя в виде сильно нестабильной частицы, хиггсовского бозона. Вычисления подтверждают, что его масса, по всей видимости, лежит в диапазоне 115-250 ГэВ, и во всяков случае, не превышает 0.5 ТэВ. Получается, что бозон хиггса обязан рождаться в столкновениях протонов на БАК, энергии на это хватит (любопытно, что Виттен в своем объяснении об этой частице даже не упомянул - , судя по всему, он допускает, что несоблюдение электрослабой симметрии может иметь иные причины; аналогичного мнения придерживается Мицельбахер).

"Теория суперсимметрии - одна из самых глубоких концепций теоретической физики XX века. Ее придумали в начале 1970х, причем одновременно в трех местах - в Москве, Харькове и ЦЕРНе. Речь идет об особой геометрической симметрии пространства-времени, из которой как раз и проистекает существование частиц партнеров, и тогда у каждого бозона есть свой напарник-фермион, а у каждого фермиона - бозон,- поясняет профессор теоретической физики Университета Миннесоты Михаил Шифман, - почти все теоретики полагают, что в физике высоких энергий без нее не обойтись, однако нет до сих пор никаких экспериментальных указаний, что она дествительно существует в природе. я надеюсь, что эксперименты на БАК выявят следы суперсимметрии. Во васяком случае, ресурсы его детекторов и его энергетические возможности позволяют на это рассчитывать. Доказательство существования суперсимметрии стало бы одним из крупнейших физических открытий за последние 50 лет. Если же эксперименты по-прежнему дадут нулевой результат, то физика столкнется с одной из величайших загадок, поскольку разумных альтернатив суперсимметрии пока просто не существует!".

ДОРОГА К НОВОЙ ФИЗИКЕ

"БАК должен проложить дорогу к новой физике. Первым шагом на этом пути стало бы открытие хиггсовской частицы или демонстрация ее отсутствия. При любом раскладе эти эксперименты позволят лучше понять механизм возникновения массы, - говорит физик-теоретик из Нью-Йоркского Университета и ЦЕРНа Гия Двали, - второй важнейший вопрос - так называемая проблема иерархии. Между энергиями электрослабого взаимодействия и энергетическим масштабом гравитации существует разрыв в 17 порядков. Почему он именно таков, и что его стабилизирует, пока неясно, хотя кандидаты уже имеются - например, суперсимметрия, о которой упомянули Виттен и Шифман. Но это не единственный вариант. Например, не исключено, что не так уж далеко от электрослабого взаимодействия начинает проявляться квантовая гравитация, которая описывается теорией струн. Эксперименты на БАК позволят ответить и на этот вопрос".

Экспериментаторы более конкретны. "Мы будем ловить мюоны с помощью многопроводных пропорциональных камер. Многопроводных - формулировка из разряда understatement - число проводов в камере составляект 2 млн! Это самые совершенные в мире детекторы данного типа, они способны отслеживать частицы с точностью до ста микрометров, - объясняет еще один разработчик детектора CMS, профессор Флоридского Университета Андрей Корытов, - рождение мюонов нередко связано с нетривиальными физическими событиями, которые мы и будем искать. В частности, Бозон Хиггса, скорее всего, распадается именно на мюоны. Точнее, он может распасться и на пару фотонов, но для этого его масса не должна превышать 130 ГэВ. А если она лежит неподалеку от 160 ГэВ, что куда вероятнее, хиггс распадется на два W- бозона, из которых каждый в свою очередь распадается на пару мюонов. Вот эти мюонные тетрады мы и надеемся увидеть".

Результаты, о которых говорят Витте, Шифманн, Двали и Корытов, будут получены (если будут получены вообще) в результате анализа межпротонных столкновений. А что можно ожидать от столкновений между тяжелыми ядрами? Спросим профессора Университета штата Нью-Йорк в Стони Брук Эдуарда Шуряка, специалиста в области теоретической ядерной физики. "Эти исследования задуманы как продолжение экспериментов с тяжелыми ионами, которые вот уже седьмой год проводятся в Брукхейвене. Лобовые столкновения массивных ядер порождают плазму, состоящую из кварков и глюонов - переносчиков межкварковых взаимодействий. Внутри протонов и нейтронов кварки настолько стянуты глюонными цепями, что не могут оторваться друг от друга. Но если эти ядра столкнутьб при очень высоких энергиях, эти цепи порвутся и кварки с глюонами обретут относительную свободу. Такое состояние называется кварк-глюонной плазмой, оно было впервые получено в Брукхейвене. Теперь надо идти дальше. Мы не знаем, сильно или слабо связаны между собой плазменные глюоны и кварки, иначе говоря, нам неизвестно, на что больше эта плазма похожа - на жидкость или на газ? Вот это главным образом и предстоит выяснить".

Оправдаются ли предположения ученых? Ждать осталось недолго...

Боже, я это часа два перепечатывал, не меньше... жуть чудовищная...

[アキリヤ]

Аха-ха-ха-кха-кха!

Сталкер, Халфлайф...хи..

ну-ну..

Не будет никаких сталкеров, в варианте мир-не-уничтожен,

это будет просто большой прорыв, кстати, коекакие разработки на основе коллайдера, принесут странкам, имеющим их, огромную военную мощь..

ну так, дальше.

в варианте научники-облажались-плотно-позавтракайте-ужин-будет-в-аду..

там не просто начнёт медленно расти чорная дыра.

вероятнее всего их будет несколько.

они буду расти с разной скоростью, поглощая меньших двойников, но между ними будет поистине дьявольское напрежения всех известных и неизвестных полей.

чорная дыра работает по принципу пожирание всего и превращение массы в абсолютную пустоту.

отсюда и коллапс.

И знаете, мне даже немного хочется что бы всё это случилось. чёрные дыры, паника, смерть..

совершенно серьёзно..

[WarMonger]

Я в другое не могу поверить. У нас вон энергоисточники в 10 ПвТ уже в мире построены. И ничего.

И не могу поверить в то, что ты веришь в образование множественных черных дыр....

Правда это - сверхмощные лазеры...

[アキリヤ]

ярэ, ярэ...

а причем тут источники инергии? тем более в жалкие 9-10 ПвТ?

Коллайдер это нечто иное.

дальше, никто не утверждает что их можно создать. просто есть отличная от нуля возможность. и моё желание.

АК не просто разваливает атом, раскрывает фундаменты законов и прочее.

для того что бы сделать это, он будет взаимодействовать с теми же энергиями, которыми была создана вселенная. и чорные дыры побочный продукт её(возможно).

а чёрные дыры, раз уж на то пошло, это может не дыры даже, а просто пятна антиматерии, которые, контактируя с материей, уничтожают её абсолютно. до полной пустоты.

и не спрашивай меня, как такое может быть, я же не спрашиваю, как может быть что космос бесконечен?