Большой адронный коллайдер (24.08.2021 г.)

Среди экспериментов грандиозного масштаба, поставленных в начале нашего столетия, главным служит создание ускорителя микроскопических частиц. Это Большой адронный коллайдер или LHC (Large Hadron Collider), на русском языке понятию соответствует аббревиатура БАК.

Коллайдер назван большим, потому что занимает 27 км пространства, адронным из-за микрочастиц адронов, состоящих из кварков, и являются основными элементами эксперимента.

Ускоритель расположен на территориях Франции и Швейцарии в туннеле на глубине 100 метров. Владельцем экспериментальной площадки является Европейский Центр ядерных исследований, который разрешает работать с LHC ученым из разных концов света.

Устройство БАК

Коллайдер состоит из ускорителя и детекторов, выстроенных вокруг точек, в которых сталкиваются протоны. Скорость миллиардов протонов, которые сталкиваются в коллайдере, велика, составляет 10 тыс. оборотов в секунду. Ее можно сравнить с кинетической энергией современного лайнера в полете.

Детекторы — отдельные экспериментальные установки, на каждой из которых проводятся опыты. Здесь работают группы физиков, у каждой из которых своя задача. Частицы движутся по двум трубам, то есть БАК немного напоминает гигантскую магистраль.

Коллайдер состоит из следующих узлов:

• магнитная система занимает основное пространство коллайдера, за счет выработки энергии от магнитов происходит движение микрочастиц. В LHC размещены магниты различного назначения: поворотные, фокусирующие, ускоряющие и т.д.;
• инжекционная система предназначена для подачи протонов в коллайдер. Протоны подаются в импульсном режиме, одна партия уходит, поступает другая;
• ускоритель представляет собой металлическую камеру, внутри которой образуется мощная электромагнитная волна вертикальной формы. Здесь энергия ускоряемых частиц выравнивается.

Завершают установку комплексы сброса пучка энергии и безопасности работы устройств.

Задачи ускорителя

В первую очередь адронный коллайдер решает фундаментальные научные задачи. Помогает установить новые законы движения частиц во Вселенной. Это прямым образом влияет на разгадку явлений, которые испокон веков интересуют человечество. Речь идет не только об установлении источников появления жизни на Земле.

Понимание особенностей строения и взаимодействия протонов позволит продвинуться в сферах исследования гравитации, турбулентности, квантовой теории поля. На основе первых результатов работы БАК уже выпущено новейшее оборудование: адронные облучатели раковых образований, томографы, рентгеновские аппараты и многое другое.

Ученые сталкиваются с трудностями во время работы с коллайдером. Примером может служить бозон Хиггса, эта частица нестабильна, может проявлять себя по-разному, тяготея к более крупным частицам, изучить ее пока не получается. Исследователи полагают, что открытие свойств хиггсовского бозона приблизит их к пониманию строения Вселенной.

Коллайдер и общество

Вокруг работы ускорителя существует множество теорий о конце света из-за аварии, которая там может произойти. Причем теории строят люди, далекие от физики. Ученые, создавшие столь крупномасштабную установку, уверены в ее безопасности, иначе она бы не смогла выполнять важные для человечества задачи.

Физики утверждают, что интенсивность процессов, которые инициируются в адронной установке, в миллионы раз слабее тех, что происходят при сталкивании частиц в космосе, а также в атмосфере нашей планеты. Ничего страшного при этих столкновениях не происходит.

Безопасность работы БАК остается в приоритете. Постоянно создаются комиссии, целью работы которых является проверка работоспособности всех установок коллайдера и их защиты от внешних воздействий.