Pelanggar di Rusia mempercepatkan zarah dalam rasuk berlanggar (pelanggar daripada perkataan berlanggar, dalam terjemahan - untuk berlanggar). Ia diperlukan untuk mengkaji hasil kesan zarah ini antara satu sama lain, supaya saintis memberikan tenaga kinetik yang kuat kepada zarah asas jirim. Mereka juga menangani perlanggaran zarah-zarah ini, menghalakannya antara satu sama lain.
Sejarah Penciptaan
Terdapat beberapa jenis collider: bulat (contohnya, LHC - Large Hadron Collider dalam CERN Eropah), linear (diunjurkan oleh ILC).
Secara teorinya, idea untuk menggunakan perlanggaran rasuk muncul beberapa dekad yang lalu. Wideröe Rolf, seorang ahli fizik dari Norway, menerima paten di Jerman pada tahun 1943 untuk idea rasuk berlanggar. Ia tidak diterbitkan sehingga sepuluh tahun kemudian.
Pada tahun 1956, Donald Kerst membuat cadangan untuk menggunakan perlanggaran rasuk proton untuk mengkaji fizik zarah. Sementara Gerard O'Neill berfikir untuk mengambil kesempatan daripada akumulatifberdering untuk mendapatkan sinar yang kuat.
Kerja aktif pada projek untuk mencipta pelanggar bermula serentak di Itali, Kesatuan Soviet dan Amerika Syarikat (Frascati, INP, SLAC). Pelanggar pertama yang akan dilancarkan ialah pelanggar elektron-positron AdA, dibina oleh Tushekavo Frascati.
Pada masa yang sama, keputusan pertama diterbitkan hanya setahun kemudian (pada tahun 1966), berbanding dengan hasil pemerhatian penyerakan anjal elektron pada VEP-1 (1965, USSR).
Dubna Hadron Collider
VEP-1 (rasuk elektron berlanggar) ialah mesin yang dicipta di bawah bimbingan G. I. Budker yang jelas. Beberapa lama kemudian, rasuk itu diperolehi di pemecut di Amerika Syarikat. Ketiga-tiga pelanggar ini adalah ujian, ia berfungsi untuk menunjukkan kemungkinan mempelajari fizik zarah asas menggunakan mereka.
Pelanggar hadron pertama ialah ISR, proton synchrotron, yang dilancarkan pada 1971 oleh CERN. Kuasa tenaganya ialah 32 GeV dalam rasuk. Ia adalah satu-satunya pelanggar linear yang berfungsi pada tahun sembilan puluhan.
Selepas pelancaran
Kompleks pecutan baharu sedang dibuat di Rusia, berdasarkan Institut Bersama Penyelidikan Nuklear. Ia dipanggil kemudahan Ion Collider berasaskan NICA - Nuclotron dan terletak di Dubna. Tujuan bangunan itu adalah untuk mengkaji dan menemui sifat baharu jirim padat baryon.
Selepas mesin dihidupkan, saintis dari Institut Bersama Penyelidikan Nuklear diDubna berhampiran Moscow akan dapat mencipta keadaan jirim tertentu, iaitu Alam Semesta pada saat-saat pertama selepas Letupan Besar. Bahan ini dipanggil plasma quark-gluon (QGP).
Pembinaan kompleks di kemudahan sensitif bermula pada 2013, dan pelancaran dirancang untuk 2020.
Tugas Utama
Khas untuk Hari Sains di Rusia, kakitangan JINR menyediakan bahan untuk acara pendidikan yang ditujukan untuk pelajar sekolah. Topik itu dipanggil "NICA - The Universe in the Laboratory". Urutan video dengan penyertaan ahli akademik Grigory Vladimirovich Trubnikov akan menceritakan tentang penyelidikan masa depan yang akan dijalankan di Hadron Collider di Rusia dalam komuniti dengan saintis lain dari seluruh dunia.
Tugas paling penting yang dihadapi penyelidik dalam bidang ini ialah mengkaji bidang berikut:
- Sifat dan fungsi interaksi rapat komponen asas model standard fizik zarah antara satu sama lain, iaitu kajian kuark dan gluon.
- Mencari tanda peralihan fasa antara QGP dan jirim hadronik, serta mencari keadaan jirim baryonic yang tidak diketahui sebelum ini.
- Bekerja dengan sifat asas interaksi rapat dan simetri QGP.
Peralatan penting
Intipati pelanggar hadron dalam kompleks NICA adalah untuk menyediakan spektrum pancaran yang besar: daripada proton dan deuteron, kepada rasuk yang terdiri daripada ion yang lebih berat, seperti nukleus emas.
Ion berat akan dipercepatkan kepada keadaan tenaga sehingga 4,5 GeV/nukleon, dan proton - sehingga dua belas setengah. Jantung pelanggar di Rusia ialah pemecut Nuclotron, yang telah beroperasi sejak tahun sembilan puluh tiga abad yang lalu, tetapi telah dipercepatkan dengan ketara.
Pelanggar NICA menyediakan beberapa cara interaksi. Satu untuk mengkaji cara ion berat berlanggar dengan pengesan MPD, dan satu lagi untuk menjalankan eksperimen dengan rasuk terpolarisasi di kemudahan SPD.
Penyiapan pembinaan
Telah diperhatikan bahawa saintis dari negara seperti AS, Jerman, Perancis, Israel dan, tentu saja, Rusia mengambil bahagian dalam eksperimen pertama. Kerja sedang dijalankan di NICA untuk memasang dan membawa bahagian individu ke dalam keadaan berfungsi aktif.
Bangunan untuk pelanggar hadron akan siap pada tahun 2019, dan pemasangan pelanggar itu sendiri akan dijalankan pada tahun 2020. Pada tahun yang sama, kerja penyelidikan mengenai kajian perlanggaran ion berat akan bermula. Keseluruhan peranti akan beroperasi sepenuhnya pada tahun 2023.
Pelanggar di Rusia hanyalah satu daripada enam projek di negara kita yang telah dianugerahkan kelas megasains. Pada tahun 2017, kerajaan memperuntukkan hampir empat bilion rubel untuk pembinaan mesin ini. Kos pembinaan asas mesin itu dianggarkan oleh pakar sebanyak dua puluh tujuh setengah bilion rubel.
Era baharu
Vladimir Kekelidze, pengarah fizik di Makmal Tenaga Tinggi JINR, percaya bahawa projek collider di Rusia akan memberi negara peluang untuk meningkat ke tahap tertinggijawatan dalam fizik bertenaga tinggi.
Baru-baru ini, kesan "fizik baharu" ditemui, yang telah diperbaiki oleh Large Hadron Collider dan ia melangkaui Model Standard mikrokosmos kita. Dinyatakan bahawa "fizik baharu" yang baru ditemui tidak akan mengganggu operasi pelanggar.
Dalam temu bual, Vladimir Kekelidze menjelaskan bahawa penemuan ini tidak akan merendahkan nilai kerja NICA, kerana projek itu sendiri dicipta terutamanya untuk memahami dengan tepat bagaimana detik-detik awal kelahiran Alam Semesta kelihatan, dan juga apakah syarat untuk penyelidikan, yang tersedia di Dubna, tidak wujud di tempat lain di dunia.
Beliau juga berkata bahawa saintis JINR sedang menguasai aspek sains baharu, di mana mereka berazam untuk mengambil kedudukan terkemuka. Bahawa era akan datang di mana bukan sahaja pelanggar baru sedang dicipta, tetapi era baharu dalam pembangunan fizik tenaga tinggi untuk negara kita.
Projek antarabangsa
Menurut pengarah yang sama, kerjakan NICA, tempat Hadron Collider terletak, akan menjadi antarabangsa. Kerana penyelidikan fizik bertenaga tinggi pada zaman kita dijalankan oleh seluruh pasukan saintifik, yang terdiri daripada orang dari pelbagai negara.
Pekerja dari dua puluh empat negara di dunia telah pun mengambil bahagian dalam kerja projek ini di kemudahan yang selamat. Dan kos keajaiban ini adalah, mengikut anggaran anggaran, lima ratus empat puluh lima juta dolar.
Pelanggar baharu juga akan membantu saintis menjalankan penyelidikan dalam bidang bahan baharu, sains bahan, radiobiologi, elektronik, terapi pancaran dan perubatan. KecualiDi samping itu, semua ini akan memberi manfaat kepada program Roscosmos, serta pemprosesan dan pelupusan sisa radioaktif dan penciptaan sumber teknologi dan tenaga cryogen terkini yang selamat digunakan.
Higgs Boson
Boson Higgs ialah apa yang dipanggil medan kuantum Higgs, yang muncul dengan keperluan dalam fizik, atau lebih tepat, dalam model piawai zarah asasnya, akibat daripada mekanisme Higgs pemecahan simetri elektrolemah yang tidak dapat diramalkan. Penemuannya ialah penyiapan model standard.
Dalam rangka model yang sama, ia bertanggungjawab untuk inersia jisim zarah asas - boson. Medan Higgs membantu menerangkan rupa jisim inersia dalam zarah, iaitu pembawa interaksi lemah, serta ketiadaan jisim dalam pembawa - zarah interaksi kuat dan elektromagnet (gluon dan foton). Boson Higgs dalam strukturnya mendedahkan dirinya sebagai zarah skalar. Oleh itu, ia mempunyai putaran sifar.
Pembukaan padang
Boson ini telah ditaksir pada tahun 1964 oleh seorang ahli fizik British bernama Peter Higgs. Seluruh dunia mengetahui tentang penemuannya melalui membaca artikelnya. Dan selepas hampir lima puluh tahun mencari, iaitu, pada 2012, pada 4 Julai, zarah ditemui yang sesuai dengan peranan ini. Ia ditemui hasil penyelidikan di LHC, dan jisimnya adalah kira-kira 125-126 GeV/c².
Meyakini bahawa zarah khusus ini adalah boson Higgs yang sama, membantu alasan yang agak baik. Pada tahun 2013, pada bulan Mac, pelbagai penyelidik dari CERNmelaporkan bahawa zarah yang ditemui enam bulan lalu sebenarnya adalah boson Higgs.
Model yang dikemas kini, yang merangkumi zarah ini, memungkinkan untuk membina teori medan boleh dinormalisasi semula kuantum. Dan setahun kemudian, pada bulan April, pasukan CMS melaporkan bahawa boson Higgs mempunyai latitud pereputan kurang daripada 22 MeV.
Sifat zarah
Sama seperti zarah lain dari jadual, boson Higgs tertakluk kepada graviti. Ia mempunyai cas warna dan elektrik, serta, seperti yang dinyatakan sebelum ini, putaran sifar.
Terdapat empat saluran utama untuk penampilan boson Higgs:
- Selepas gabungan dua gluon berlaku. Dialah yang utama.
- Apabila pasangan WW- atau ZZ- bergabung.
- Dengan syarat mengiringi W- atau Z- boson.
- Dengan kuark teratas hadir.
Ia mereput menjadi sepasang b-antiquark dan b-quark, menjadi dua pasang elektron-positron dan/atau muon-antimuon dengan dua neutrino.
Pada tahun 2017, pada awal bulan Julai, pada persidangan dengan penyertaan EPS, ATLAS, HEP dan CMS, mesej telah dibuat bahawa pembayang yang ketara akhirnya mula kelihatan bahawa boson Higgs sedang mereput menjadi sepasang b-quark- antiquark.
Terdahulu, adalah tidak realistik untuk melihat ini dengan mata kepala anda sendiri dalam amalan kerana kesukaran untuk memisahkan pengeluaran kuark yang sama dengan cara yang berbeza daripada proses di latar belakang. Model fizikal standard mengatakan bahawa pereputan sedemikian adalah yang paling kerap, iaitu, dalam lebih daripada separuh kes. Dibuka pada Oktober 2017pemerhatian yang boleh dipercayai terhadap isyarat pereputan. Kenyataan sedemikian telah dibuat oleh CMS dan ATLAS dalam artikel yang dikeluarkan mereka.
Kesedaran orang ramai
Zarah yang ditemui oleh Higgs sangat penting sehingga Leon Lederman (pemenang Nobel) memanggilnya zarah Tuhan dalam tajuk bukunya. Walaupun Leon Lederman sendiri, dalam versi asalnya, mencadangkan "Zarah Iblis", tetapi editor menolak cadangannya.
Nama remeh ini digunakan secara meluas dalam media. Walaupun ramai saintis tidak menyetujui perkara ini. Mereka percaya bahawa nama "boson botol champagne" adalah lebih sesuai, kerana potensi medan Higgs menyerupai bahagian bawah botol ini, dan membukanya pasti akan menyebabkan banyak botol sedemikian habis.
