Ресейдегі коллайдер соқтығысқан сәулелердегі бөлшектерді жылдамдатады (соқтығыс деген сөзден шыққан коллайдер, аудармада - соқтығысу). Бұл ғалымдар заттың элементар бөлшектеріне күшті кинетикалық энергия беруі үшін бұл бөлшектердің бір-бірімен әсер ету өнімдерін зерттеу үшін қажет. Олар сондай-ақ осы бөлшектердің соқтығысуы арқылы оларды бір-біріне қарсы бағыттайды.
Жаратылу тарихы
Коллайдерлердің бірнеше түрі бар: дөңгелек (мысалы, LHC - Еуропалық CERN-дегі үлкен адрондық коллайдер), сызықтық (ILC жобалаған).
Теориялық тұрғыдан, сәулелердің соқтығысуын пайдалану идеясы бірнеше онжылдықтар бұрын пайда болды. Норвегиялық физик Видерё Рольф 1943 жылы Германияда соқтығысатын сәулелер идеясына патент алды. Ол он жылдан кейін ғана жарияланды.
1956 жылы Дональд Керст бөлшектер физикасын зерттеу үшін протон сәулелерінің соқтығысуын пайдалану туралы ұсыныс жасады. Ал Джерард О'Нил жинақтаушы мүмкіндікті пайдалануды ойладықарқынды сәулелер алу үшін қоңыраулар.
Коллайдер құру жобасы бойынша белсенді жұмыс бір уақытта Италияда, Кеңес Одағында және АҚШ-та басталды (Frascati, INP, SLAC). Алғашқы іске қосылған коллайдер Тушекаво Фраскати құрастырған AdA электронды-позитрондық коллайдер болды.
Сонымен бірге VEP-1 (1965, КСРО) электрондардың серпімді шашырауын бақылау нәтижелерімен салыстырғанда бірінші нәтиже бір жылдан кейін ғана (1966 жылы) жарияланды.
Дубна адрон коллайдері
VEP-1 (электрондық сәулелердің соқтығысуы) – Г. И. Будкердің нақты басшылығымен жасалған машина. Біраз уақыттан кейін сәулелер АҚШ-тағы үдеткіште алынды. Осы үш коллайдерлердің барлығы сынақ болды, олар қарапайым бөлшектер физикасын олардың көмегімен зерттеу мүмкіндігін көрсетуге қызмет етті.
Алғашқы адрондық коллайдер - ISR, протонды синхротрон, 1971 жылы CERN ұшырған. Оның энергетикалық қуаты сәуледе 32 ГэВ болды. Бұл тоқсаныншы жылдардағы жалғыз жұмыс істейтін сызықтық коллайдер болды.
Іске қосқаннан кейін
Ресейде Біріккен ядролық зерттеулер институтының базасында жаңа жеделдету кешені құрылуда. Ол NICA деп аталады - нуклотрон негізіндегі иондық коллайдер қондырғысы және Дубна қаласында орналасқан. Ғимараттың мақсаты - бариондардың тығыз затының жаңа қасиеттерін зерттеу және ашу.
Машина іске қосылғаннан кейін Біріккен ядролық зерттеулер институтының ғалымдарыМәскеу маңындағы Дубна Үлкен жарылыстан кейінгі алғашқы сәттерінде Әлем болған материяның белгілі бір күйін жасай алады. Бұл зат кварк-глюон плазмасы (QGP) деп аталады.
Негізгі нысандағы кешеннің құрылысы 2013 жылы басталып, іске қосылуы 2020 жылға жоспарланған.
Негізгі тапсырмалар
Ресейдегі Ғылым күніне арнайы БАИ қызметкерлері мектеп оқушыларына арналған танымдық іс-шараларға материалдар дайындады. Тақырып «NICA – The Universe in Laboratory» деп аталады. Академик Григорий Владимирович Трубниковтың қатысуымен өтетін бейне тізбегі Ресейдегі Адрон коллайдерінде әлемнің басқа ғалымдарымен бірлесе отырып жүргізілетін болашақ зерттеулер туралы баяндайды.
Осы саладағы зерттеушілердің алдында тұрған ең маңызды міндет келесі бағыттарды зерттеу болып табылады:
- Бөлшектер физикасының стандартты моделінің элементар компоненттерінің бір-бірімен тығыз әрекеттесуінің қасиеттері мен функциялары, яғни кварктар мен глюондарды зерттеу.
- QGP және адрондық материя арасындағы фазалық ауысу белгілерін табу, сонымен қатар бариондық заттардың бұрын белгісіз күйлерін іздеу.
- Жақын әрекеттестіктердің және QGP симметриясының негізгі қасиеттерімен жұмыс.
Маңызды жабдық
NICA кешеніндегі адрон коллайдерінің мәні үлкен сәулелік спектрді қамтамасыз ету болып табылады: протондар мен дейрондардан бастап, алтын ядросы сияқты әлдеқайда ауыр иондардан тұратын сәулелерге дейін.
Ауыр иондар 4-ке дейінгі энергетикалық күйге дейін жеделдетіледі,5 ГэВ/нуклон, ал протондар – он екі жарымға дейін. Ресейдегі коллайдердің жүрегі өткен ғасырдың тоқсан үшінші жылынан бері жұмыс істеп келе жатқан, бірақ айтарлықтай жеделдетілген нуклотрон үдеткіші болып табылады.
NICA коллайдері өзара әрекеттесудің бірнеше әдісін қамтамасыз етті. Біреуі ауыр иондардың MPD детекторымен қалай соқтығысатынын зерттеу үшін, екіншісі SPD қондырғысында поляризацияланған сәулелермен эксперименттер жүргізу үшін.
Құрылыстың аяқталуы
Бірінші тәжірибеге АҚШ, Германия, Франция, Израиль және, әрине, Ресей сияқты елдердің ғалымдары қатысып жатқаны айтылды. Жеке бөлшектерді орнату және белсенді жұмыс жағдайына келтіру үшін қазір NICA бойынша жұмыс жүргізілуде.
Адрон коллайдеріне арналған ғимарат 2019 жылы аяқталады, ал коллайдердің өзін орнату 2020 жылы жүзеге асырылады. Сол жылы ауыр иондардың соқтығысуын зерттеу бойынша зерттеу жұмыстары басталады. Бүкіл құрылғы 2023 жылы толықтай жұмыс істейді.
Ресейдегі коллайдер - біздің елдегі мегағылым класына ие болған алты жобаның бірі ғана. 2017 жылы мемлекет бұл машинаның құрылысына төрт миллиард рубльге жуық қаражат бөлді. Машинаның негізгі құрылысының құнын мамандар жиырма жеті жарым миллиард рубльге бағалады.
Жаңа дәуір
Владимир Кекелидзе, JINR Жоғары энергетикалық зертханасының физиктер директоры, Ресейдегі коллайдер жобасы елге ең жоғары деңгейге көтерілуге мүмкіндік береді деп санайды.жоғары энергиялар физикасындағы позициялар.
Жақында «жаңа физиканың» іздері табылды, олар Үлкен адрондық коллайдермен бекітілді және олар біздің микрокосмостың Стандартты моделінен асып түседі. Жаңадан ашылған «жаңа физика» коллайдердің жұмысына кедергі келтірмейтіні айтылды.
Сұхбатында Владимир Кекелидзе бұл ашылулар NICA жұмысын төмендетпейтінін түсіндірді, өйткені жобаның өзі, ең алдымен, Ғаламның пайда болуының алғашқы сәттері қалай көрінетінін және дәл түсіну үшін жасалған. сондай-ақ Дубнада қол жетімді зерттеу үшін қандай жағдайлар әлемнің басқа ешбір жерінде жоқ.
Сонымен қатар, ол БЖТБ ғалымдары ғылымның жаңа қырларын игеріп жатқанын, оларда жетекші орын алуға бел буғанын айтты. Жаңа коллайдер ғана емес, еліміз үшін жоғары энергиялар физикасын дамытудың жаңа дәуірі де келе жатыр.
Халықаралық жоба
Сол директордың айтуынша, Адрон коллайдері орналасқан NICA-дағы жұмыс халықаралық болады. Өйткені біздің заманымызда жоғары энергетикалық физиканы зерттеумен әртүрлі елдердің адамдарынан тұратын тұтас ғылыми топтар айналысады.
Әлемнің жиырма төрт елінен келген қызметкерлер қауіпсіз нысанда бұл жобаға қатысты. Ал бұл ғажайыптың құны, шамамен алғанда, бес жүз қырық бес миллион долларды құрайды.
Жаңа коллайдер ғалымдарға жаңа материя, материалтану, радиобиология, электроника, сәулелік терапия және медицина салаларында зерттеу жүргізуге де көмектеседі. қоспағандаБұған қоса, мұның бәрі Роскосмос бағдарламаларына, сондай-ақ радиоактивті қалдықтарды өңдеу мен кәдеге жаратуға және пайдалану қауіпсіз болатын криогендік технологиялар мен энергияның ең жаңа көздерін жасауға пайдалы болады.
Хиггс бозоны
Хиггс бозоны - бұл физикада қажеттілікпен, дәлірек айтсақ, оның қарапайым бөлшектердің стандартты моделінде, Хиггс механизмінің электр әлсіз симметриясының болжаусыз бұзылуының салдары ретінде пайда болатын Хиггс кванттық өрістері деп аталады. Оның ашылуы стандартты үлгінің аяқталуы болды.
Бір үлгінің шеңберінде ол элементар бөлшектер – бозондар массасының инерциясына жауап береді. Хиггс өрісі бөлшектердегі инерциялық массаның пайда болуын, яғни әлсіз әрекеттесу тасымалдаушыларын, сондай-ақ тасымалдаушыда массаның жоқтығын түсіндіруге көмектеседі - күшті өзара әрекеттесу және электромагниттік (глюон және фотон) бөлшек. Құрылымында Хиггс бозоны өзін скаляр бөлшек ретінде көрсетеді. Осылайша, оның айналуы нөлге тең.
Өрістің ашылуы
Бұл бозонды сонау 1964 жылы британдық физик Питер Хиггс аксиоматизациялаған. Бүкіл әлем оның ашқан жаңалығы туралы мақалаларын оқу арқылы білді. Ал елу жылға жуық ізденістерден кейін, яғни 2012 жылы 4 шілдеде осы рөлге сәйкес келетін бөлшек табылды. Ол LHC зерттеулерінің нәтижесінде анықталды және оның массасы шамамен 125-126 ГэВ/c².
Бұл бөлшектің дәл Хиггс бозоны екеніне сену жақсы себептерге көмектеседі. 2013 жылы наурызда CERN түрлі зерттеушілеріалты ай бұрын табылған бөлшек шын мәнінде Хиггс бозоны екенін хабарлады.
Осы бөлшекті қамтитын жаңартылған модель кванттық қайта қалыпқа келтірілетін өріс теориясын құруға мүмкіндік берді. Бір жылдан кейін, сәуірде CMS тобы Хиггс бозонының ыдырау ендігі 22 МэВ-тан аз екенін хабарлады.
Бөлшектердің қасиеттері
Кестедегі кез келген басқа бөлшектер сияқты, Хиггс бозоны ауырлық күшіне ұшырайды. Оның түс пен электр заряды, сондай-ақ бұрын айтылғандай нөлдік айналдыру бар.
Хиггс бозонының пайда болуының төрт негізгі арнасы бар:
- Екі глюонның қосылуынан кейін пайда болады. Ол басты.
- WW- немесе ZZ- жұптары біріктірілгенде.
- W- немесе Z-бозонымен бірге жүру шартымен.
- Үздік кварктары бар.
Ол b-антикварк пен b-кварк жұбына, екі нейтриносы бар екі жұп электрон-позитронға және/немесе мюон-антимуонға ыдырайды.
2017 жылы шілде айының басында EPS, ATLAS, HEP және CMS қатысуымен өткен конференцияда Хиггс бозонының ыдырай бастағаны туралы айтарлықтай кеңестер пайда бола бастағаны туралы хабарлама жасалды. б-кварк- антикварк жұбы.
Бұған дейін бір кварктарды өндіруді фондық процестерден басқа жолмен бөлу қиындықтарына байланысты тәжірибеде өз көзіңізбен көру шындыққа жанаспайтын. Стандартты физикалық модель мұндай ыдырау ең жиі кездесетінін айтады, яғни жағдайлардың жартысынан көбі. 2017 жылдың қазан айында ашылдыыдырау сигналын сенімді бақылау. Мұндай мәлімдемені CMS және ATLAS шығарған мақалаларында жасады.
Бұқаралық сана
Хиггс ашқан бөлшектің маңыздылығы сонша, Леон Ледерман (Нобель сыйлығының лауреаты) кітабының атауында оны Құдай бөлшегі деп атады. Леон Ледерманның өзі өзінің бастапқы нұсқасында «Ібіліс бөлшектерін» ұсынғанымен, редакторлар оның ұсынысын қабылдамады.
Бұл жеңіл ат бұқаралық ақпарат құралдарында кеңінен қолданылады. Көптеген ғалымдар мұны мақұлдамайды. Олардың пайымдауынша, «шампан бөтелкесінің бозоны» деген атау әлдеқайда орынды болар еді, өйткені Хиггс өрісінің әлеуеті дәл осы бөтелкенің түбіне ұқсайды және оны ашу мұндай бөтелкелердің көбін толығымен төгуге әкелетіні сөзсіз.
