Collider i Ryssland accelererar partiklar i kolliderande strålar (kolliderare från ordet kollidera, i översättning - att kollidera). Det behövs för att studera effekterna av dessa partiklar med varandra, så att forskare ger stark kinetisk energi till elementära partiklar av materia. De hanterar också kollisionen mellan dessa partiklar och riktar dem mot varandra.
Skapelsens historia
Det finns flera typer av kolliderare: cirkulär (till exempel LHC - Large Hadron Collider i det europeiska CERN), linjär (projicerad av ILC).
Teoretiskt sett dök idén att använda kollision av strålar upp för ett par decennier sedan. Wideröe Rolf, en fysiker från Norge, fick patent i Tyskland 1943 för idén att kollidera med strålar. Den publicerades inte förrän tio år senare.
1956 lade Donald Kerst fram ett förslag om att använda kollisionen av protonstrålar för att studera partikelfysik. Medan Gerard O'Neill tänkte dra fördel av ackumuleringenringer för att få intensiva strålar.
Aktivt arbete med projektet för att skapa en kolliderare startade samtidigt i Italien, Sovjetunionen och USA (Frascati, INP, SLAC). Den första kollideraren som lanserades var AdA elektron-positronkollideren, byggd av Tushekavo Frascati.
Samtidigt publicerades det första resultatet bara ett år senare (1966), jämfört med resultaten från observationer av den elastiska spridningen av elektroner vid VEP-1 (1965, USSR).
Dubna Hadron Collider
VEP-1 (kolliderande elektronstrålar) är en maskin som skapades under tydlig ledning av G. I. Budker. En tid senare erhölls strålarna vid gaspedalen i USA. Alla dessa tre kolliderar var testa, de tjänade till att demonstrera möjligheten att studera elementarpartikelfysik med hjälp av dem.
Den första hadronkollideren är ISR, protonsynkrotronen, som lanserades 1971 av CERN. Dess energieffekt var 32 GeV i strålen. Det var den enda fungerande linjära kollideraren på nittiotalet.
Efter lansering
Ett nytt accelerationskomplex skapas i Ryssland, på basis av Joint Institute for Nuclear Research. Den heter NICA - Nuclotron based Ion Collider facility och ligger i Dubna. Syftet med byggnaden är att studera och upptäcka nya egenskaper hos baryonernas täta material.
Efter att maskinen startat, forskare från Joint Institute for Nuclear Research iDubna nära Moskva kommer att kunna skapa ett visst tillstånd av materia, som var universum i dess allra första ögonblick efter Big Bang. Detta ämne kallas kvarg-gluonplasma (QGP).
Byggandet av komplexet vid en känslig anläggning började 2013 och lanseringen är planerad till 2020.
Huvuduppgifter
Speci alt för Vetenskapens Dag i Ryssland förberedde JINR-personalen material för utbildningsevenemang avsedda för skolbarn. Ämnet heter "NICA - Universum i laboratoriet". Videosekvensen med deltagande av akademikern Grigory Vladimirovich Trubnikov kommer att berätta om framtida forskning som kommer att utföras vid Hadron Collider i Ryssland i en gemenskap med andra forskare från hela världen.
Den viktigaste uppgiften för forskare inom detta område är att studera följande områden:
- Egenskaper och funktioner för nära växelverkan mellan de elementära komponenterna i standardmodellen för partikelfysik med varandra, det vill säga studiet av kvarkar och gluoner.
- Hitta tecken på en fasövergång mellan QGP och hadronisk materia, samt söka efter tidigare okända tillstånd av baryonisk materia.
- Arbeta med de grundläggande egenskaperna för nära interaktioner och QGP-symmetri.
Viktig utrustning
Kärnan i hadronkollideren i NICA-komplexet är att tillhandahålla ett stort strålspektrum: från protoner och deuteroner till strålar som består av mycket tyngre joner, som guldkärnan.
Tunga joner kommer att accelereras till energitillstånd upp till 4,5 GeV/nukleon och protoner - upp till tolv och en halv. Hjärtat i kollideraren i Ryssland är Nuclotron-acceleratorn, som har varit i drift sedan det nittionde året av förra seklet, men som har accelererats avsevärt.
NICA-kollideren gav flera sätt att interagera. Den ena för att studera hur tunga joner kolliderar med MPD-detektorn, och den andra för att utföra experiment med polariserade strålar vid SPD-anläggningen.
Färdigställande av konstruktion
Det noterades att forskare från sådana länder som USA, Tyskland, Frankrike, Israel och, naturligtvis, Ryssland deltar i det första experimentet. Arbete pågår för närvarande på NICA för att installera och bringa enskilda delar i aktivt skick.
Byggningen för hadronkollideren kommer att stå färdig 2019 och installationen av själva kollideraren kommer att utföras 2020. Samma år påbörjas forskningsarbetet kring studiet av kollision av tunga joner. Hela enheten kommer att vara i full drift 2023.
Krockaren i Ryssland är bara ett av sex projekt i vårt land som har tilldelats megavetenskapsklassen. Under 2017 tilldelade regeringen nästan fyra miljarder rubel för konstruktionen av denna maskin. Kostnaden för den grundläggande konstruktionen av maskinen uppskattades av experter till tjugosju och en halv miljard rubel.
Ny era
Vladimir Kekelidze, chef för fysiker vid JINR High Energy Laboratory, tror att kolliderprojektet i Ryssland kommer att ge landet möjligheten att stiga till det högstapositioner inom högenergifysik.
Nyligen upptäcktes spår av "ny fysik", som fixades av Large Hadron Collider och de går utöver standardmodellen för vårt mikrokosmos. Det uppgavs att den nyupptäckta "nya fysiken" inte skulle störa kolliderens funktion.
I en intervju förklarade Vladimir Kekelidze att dessa upptäckter inte skulle devalvera NICAs arbete, eftersom själva projektet skapades i första hand för att förstå exakt hur de allra första ögonblicken av universums födelse såg ut, och även vilka villkor för forskning, som finns i Dubna, finns inte någon annanstans i världen.
Han sa också att JINR-forskare bemästrar nya aspekter av vetenskapen, där de är fast beslutna att ta en ledande position. Att en era kommer där inte bara en ny kolliderare skapas, utan en ny era i utvecklingen av högenergifysik för vårt land.
Internationellt projekt
Enligt samma regissör kommer arbetet på NICA, där Hadron Collider finns, att vara internationellt. Eftersom högenergifysikforskning i vår tid utförs av hela vetenskapliga team, som består av människor från olika länder.
Anställda från tjugofyra länder i världen har redan deltagit i arbetet med detta projekt på en säker anläggning. Och kostnaden för detta mirakel är, enligt ungefärliga uppskattningar, femhundrafyrtiofem miljoner dollar.
Den nya kollideraren kommer också att hjälpa forskare att bedriva forskning inom områdena ny materia, materialvetenskap, radiobiologi, elektronik, strålterapi och medicin. Bortsett frånDessutom kommer allt detta att gynna Roscosmos-program, såväl som bearbetning och bortskaffande av radioaktivt avfall och skapandet av de senaste källorna för kryogenteknologi och energi som kommer att vara säkra att använda.
Higgs Boson
Higgs-bosonen är de så kallade Higgs-kvantfälten, som med nödvändighet uppträder i fysiken, eller snarare, i dess standardmodell av elementarpartiklar, som en konsekvens av Higgs-mekanismen för oförutsägbar brytning av elektrosvag symmetri. Dess upptäckt var slutförandet av standardmodellen.
Inom ramen för samma modell är den ansvarig för trögheten hos massan av elementarpartiklar - bosoner. Higgsfältet hjälper till att förklara utseendet av en tröghetsmassa i partiklar, det vill säga bärare av den svaga interaktionen, såväl som frånvaron av massa i bäraren - en partikel av stark interaktion och elektromagnetisk (gluon och foton). Higgs-bosonen i sin struktur uppenbarar sig som en skalär partikel. Den har alltså noll snurr.
Fältöppning
Denna boson axiomatiserades redan 1964 av en brittisk fysiker vid namn Peter Higgs. Hela världen lärde sig om hans upptäckt genom att läsa hans artiklar. Och efter nästan femtio års letande, det vill säga 2012, den 4 juli, upptäcktes en partikel som passar denna roll. Den upptäcktes som ett resultat av forskning vid LHC, och dess massa är ungefär 125-126 GeV/c².
Att tro att just den här partikeln är samma Higgs-boson, hjälper ganska bra skäl. 2013, i mars, kom olika forskare från CERNrapporterade att partikeln som hittades för sex månader sedan faktiskt är Higgs-bosonen.
Den uppdaterade modellen, som inkluderar denna partikel, gjorde det möjligt att konstruera en kvantrenormaliserbar fältteori. Och ett år senare, i april, rapporterade CMS-teamet att Higgs-bosonen hade en sönderfallslatitud mindre än 22 MeV.
Partikelegenskaper
Precis som alla andra partiklar från bordet är Higgs-bosonen utsatt för gravitation. Den har laddningar av färg och elektricitet, samt, som nämnts tidigare, noll spin.
Det finns fyra huvudkanaler för Higgs-bosonens utseende:
- Efter fusionen av två gluoner inträffar. Han är den främste.
- När par WW- eller ZZ- slås samman.
- Med villkoret att medfölja en W- eller Z- boson.
- Med toppkvarkar närvarande.
Den sönderfaller till ett par b-antikvark och b-kvark, till två par elektron-positron och/eller myon-antimuon med två neutriner.
Under 2017, alldeles i början av juli, vid en konferens med deltagande av EPS, ATLAS, HEP och CMS, kom ett meddelande om att märkbara antydningar äntligen hade börjat dyka upp om att Higgs-bosonen höll på att förfalla till en par b-kvark- antikvark.
Tidigare var det orealistiskt att se detta med egna ögon i praktiken på grund av svårigheterna med att separera produktionen av samma kvarkar på ett annat sätt från processerna i bakgrunden. Den fysiska standardmodellen säger att ett sådant förfall är det vanligaste, det vill säga i mer än hälften av fallen. Öppnade i oktober 2017tillförlitlig observation av avklingningssignalen. Ett sådant uttalande gjordes av CMS och ATLAS i deras släppta artiklar.
massornas medvetande
Partikeln som upptäcktes av Higgs är så viktig att Leon Lederman (Nobelpristagare) kallade den för gudspartikeln i titeln på sin bok. Även om Leon Lederman själv i sin ursprungliga version föreslog "Djävulspartikeln", men redaktionen avvisade hans förslag.
Det här oseriösa namnet används flitigt i media. Även om många forskare inte godkänner detta. De tror att namnet "champagneflaskboson" skulle vara mycket mer lämpligt, eftersom potentialen i Higgsfältet liknar botten på just denna flaska, och att öppna den kommer definitivt att leda till att många sådana flaskor töms helt.
