Beberapa tahun yang lalu telah diramalkan bahawa sebaik sahaja Hadron Collider digunakan, kiamat akan tiba. Proton dan pemecut ion yang besar ini, dibina di CERN Switzerland, diiktiraf sebagai kemudahan percubaan terbesar di dunia. Ia dibina oleh puluhan ribu saintis dari banyak negara di dunia. Ia benar-benar boleh dipanggil institusi antarabangsa. Walau bagaimanapun, semuanya bermula pada tahap yang sama sekali berbeza, pertama sekali, untuk dapat menentukan kelajuan proton dalam pemecut. Ia adalah mengenai sejarah penciptaan dan peringkat pembangunan pemecut sedemikian yang akan dibincangkan di bawah.
Sejarah permulaan
Selepas kehadiran zarah alfa ditemui dan nukleus atom mula dikaji secara langsung, orang ramai mula mencuba untuk mencubanya. Pada mulanya, tidak ada perbincangan mengenai mana-mana pemecut proton di sini, kerana tahap teknologinya agak rendah. Era sebenar penciptaan teknologi pemecut hanya bermula pada30-an abad yang lalu, apabila saintis mula sengaja membangunkan skim pecutan zarah. Dua saintis dari UK adalah yang pertama mereka bentuk penjana voltan DC khas pada tahun 1932, yang membolehkan yang lain memulakan era fizik nuklear, yang menjadi mungkin dalam amalan.
Kemunculan siklotron
Siklotron, iaitu nama pemecut proton pertama, muncul sebagai idea kepada saintis Ernest Lawrence pada tahun 1929, tetapi dia dapat mereka bentuknya hanya pada tahun 1931. Anehnya, sampel pertama cukup kecil, hanya kira-kira sedozen sentimeter diameter, dan oleh itu hanya boleh mempercepatkan sedikit proton. Konsep keseluruhan pemecutnya adalah menggunakan bukan elektrik, tetapi medan magnet. Pemecut proton dalam keadaan sedemikian bertujuan bukan untuk mempercepatkan zarah bercas positif secara langsung, tetapi untuk melengkungkan trajektori mereka ke keadaan sedemikian sehingga mereka terbang dalam bulatan dalam keadaan tertutup.
Inilah yang memungkinkan untuk mencipta siklotron, yang terdiri daripada dua separuh cakera berongga, di dalamnya proton berputar. Semua siklotron lain berdasarkan teori ini, tetapi untuk mendapatkan lebih banyak kuasa, mereka menjadi semakin sukar digunakan. Menjelang tahun 40-an, saiz standard pemecut proton sedemikian mula menyamai bangunan.
Ia adalah untuk ciptaan siklotron yang Lawrence telah dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Fizik pada tahun 1939.
Synchrophasotrons
Namun, ketika saintis cuba menjadikan pemecut proton lebih berkuasa,Masalah. Selalunya ia adalah teknikal semata-mata, kerana keperluan untuk medium yang terhasil adalah sangat tinggi, tetapi sebahagiannya adalah pada hakikat bahawa zarah itu tidak memecut seperti yang diperlukan daripada mereka. Satu kejayaan baru pada tahun 1944 dibuat oleh Vladimir Veksler, yang menghasilkan prinsip autofasa. Anehnya, saintis Amerika Edwin Macmillan melakukan perkara yang sama setahun kemudian. Mereka mencadangkan untuk menyesuaikan medan elektrik supaya ia menjejaskan zarah itu sendiri, jika perlu, menyesuaikannya atau, sebaliknya, memperlahankannya. Ini memungkinkan untuk mengekalkan pergerakan zarah dalam bentuk sekumpulan tunggal, dan bukan jisim kabur. Pemecut sedemikian dipanggil synchrophasotron.
Collider
Untuk membolehkan pemecut mempercepatkan proton kepada tenaga kinetik, struktur yang lebih berkuasa mula diperlukan. Beginilah cara pelanggar dilahirkan, yang berfungsi dengan menggunakan dua pancaran zarah yang akan berputar ke arah yang bertentangan. Dan kerana ia diletakkan ke arah satu sama lain, zarah-zarah itu akan berlanggar. Idea ini pertama kali dilahirkan pada tahun 1943 oleh ahli fizik Rolf Wideröe, tetapi tidak mungkin untuk membangunkannya sehingga tahun 60-an, apabila teknologi baru muncul yang boleh menjalankan proses ini. Ini memungkinkan untuk meningkatkan bilangan zarah baharu yang akan muncul akibat perlanggaran.
Semua perkembangan pada tahun-tahun berikutnya secara langsung membawa kepada pembinaan kemudahan besar - Large Hadron Collider pada tahun 2008, yang dalam strukturnya adalah cincin sepanjang 27 kilometer. Adalah dipercayai bahawaeksperimen yang dijalankan di dalamnya yang akan membantu memahami bagaimana dunia kita terbentuk, dan strukturnya yang mendalam.
Pelancaran Large Hadron Collider
Percubaan pertama untuk meletakkan pelanggar ini beroperasi telah dibuat pada September 2008. 10 September dianggap sebagai hari pelancaran rasminya. Walau bagaimanapun, selepas beberapa siri ujian yang berjaya, kemalangan berlaku - selepas 9 hari ia gagal, dan oleh itu ia terpaksa ditutup untuk pembaikan.
Ujian baharu bermula hanya pada 2009, tetapi sehingga 2014, kemudahan itu beroperasi pada tenaga yang sangat rendah untuk mengelakkan kerosakan selanjutnya. Pada masa inilah boson Higgs ditemui, yang menyebabkan lonjakan dalam komuniti saintifik.
Pada masa ini, hampir semua penyelidikan sedang dijalankan dalam bidang ion berat dan nukleus ringan, selepas itu LHC akan ditutup semula untuk pemodenan sehingga 2021. Adalah dipercayai bahawa ia akan dapat berfungsi sehingga kira-kira 2034, selepas itu penyelidikan lanjut akan memerlukan penciptaan pemecut baharu.
Lukisan hari ini
Pada masa ini, had reka bentuk pemecut telah mencapai kemuncaknya, jadi satu-satunya pilihan ialah mencipta pemecut proton linear serupa dengan yang digunakan dalam perubatan pada masa ini, tetapi jauh lebih berkuasa. CERN cuba mencipta semula versi kecil peranti, tetapi tiada kemajuan yang ketara dalam bidang ini. Model kolider linear ini dirancang untuk disambungkan terus ke LHC untuk mencetuskan provokasiketumpatan dan keamatan proton, yang kemudiannya akan diarahkan terus ke dalam pelanggar itu sendiri.
Kesimpulan
Dengan kemunculan fizik nuklear, era pembangunan pemecut zarah bermula. Mereka telah melalui pelbagai peringkat, setiap satu telah membawa banyak penemuan. Kini adalah mustahil untuk mencari orang yang tidak pernah mendengar tentang Large Hadron Collider dalam hidupnya. Dia disebut dalam buku, filem - meramalkan bahawa dia akan membantu mendedahkan semua rahsia dunia atau hanya menamatkannya. Tidak diketahui secara pasti apa yang akan dibawa oleh semua eksperimen CERN, tetapi dengan penggunaan pemecut, saintis dapat menjawab banyak soalan.
