Бірнеше жыл бұрын Адрон коллайдері іске қосылған бойда ақырзаман болады деп болжанған. Швейцариялық CERN-де салынған бұл үлкен протон мен ион үдеткіші әлемдегі ең үлкен тәжірибелік қондырғы ретінде заңды түрде танылды. Оны әлемнің көптеген елдерінен он мыңдаған ғалымдар салған. Оны шынымен де халықаралық институт деп атауға болады. Дегенмен, бәрі, ең алдымен, үдеткіштегі протонның жылдамдығын анықтай алу үшін мүлдем басқа деңгейде басталды. Бұл төменде талқыланатын осындай үдеткіштердің жасалу тарихы мен даму кезеңдері туралы.
Бастау тарихы
Альфа-бөлшектердің бар екені анықталып, атом ядролары тікелей зерттеле бастағаннан кейін адамдар олармен тәжірибе жасауға тырыса бастады. Алғашында мұнда ешқандай протонды үдеткіштер туралы әңгіме болған жоқ, өйткені технология деңгейі салыстырмалы түрде төмен болды. Акселератор технологиясын жасаудың нағыз дәуірі тек осы жылы басталдыҒалымдар бөлшектерді жеделдету схемаларын мақсатты түрде жасай бастаған өткен ғасырдың 30-шы жылдары. Ұлыбританияның екі ғалымы 1932 жылы бірінші болып тұрақты токтың арнайы генераторын құрастырды, бұл басқаларына ядролық физика дәуірін бастауға мүмкіндік берді, бұл іс жүзінде мүмкін болды.
Циклотронның пайда болуы
Циклотрон, атап айтқанда, бірінші протонды үдеткіштің атауы ғалым Эрнест Лоуренске идея ретінде сонау 1929 жылы пайда болды, бірақ ол оны тек 1931 жылы ғана жобалай алды. Бір қызығы, бірінші үлгі жеткілікті кішкентай болды, диаметрі шамамен ондаған сантиметр болды, сондықтан протондарды сәл ғана жеделдете алды. Оның үдеткішінің бүкіл тұжырымдамасы электр емес, магнит өрісін пайдалану болды. Мұндай күйдегі протон үдеткіші оң зарядталған бөлшектерді тікелей үдетуге емес, олардың траекториясын тұйық күйде шеңбер бойымен ұшатындай күйге келтіруге бағытталған.
Бұл екі қуыс жарты дискіден тұратын циклотронды жасауға мүмкіндік берді, оның ішінде протондар айналады. Барлық басқа циклотрондар осы теорияға негізделген, бірақ әлдеқайда көп қуат алу үшін олар барған сайын икемсіз болды. 40-шы жылдарға қарай мұндай протонды үдеткіштің стандартты өлшемі ғимараттармен бірдей бола бастады.
Циклотронды ойлап тапқаны үшін Лоуренс 1939 жылы физика бойынша Нобель сыйлығымен марапатталды.
Синхрофазотрондар
Алайда ғалымдар протон үдеткішін күштірек етуге тырысқанда,Мәселелер. Көбінесе олар таза техникалық болды, өйткені алынған ортаға қойылатын талаптар керемет жоғары болды, бірақ ішінара олар бөлшектердің олардан талап етілетіндей жылдамдамауында болды. 1944 жылы жаңа серпілісті автофазалау принципімен келген Владимир Векслер жасады. Бір қызығы, американдық ғалым Эдвин Макмиллан бір жылдан кейін солай жасады. Олар электр өрісін бөлшектердің өзіне әсер ететіндей етіп реттеуді, қажет болған жағдайда оларды реттеуді немесе керісінше баяулатуды ұсынды. Бұл бөлшектердің қозғалысын бұлыңғыр масса емес, бір шоғыр түрінде ұстауға мүмкіндік берді. Мұндай үдеткіштер синхрофазотрон деп аталады.
Клайдер
Үдеткіш протондарды кинетикалық энергияға дейін жеделдету үшін одан да күшті құрылымдар қажет бола бастады. Қарама-қарсы бағытта айналатын бөлшектердің екі шоғырын пайдалану арқылы жұмыс істейтін коллайдерлер осылай дүниеге келді. Және олар бір-біріне қарай орналастырылғандықтан, бөлшектер соқтығысатын еді. Бұл идеяны алғаш рет 1943 жылы физик Рольф Видерё дүниеге әкелді, бірақ оны 60-шы жылдарға дейін дамыту мүмкін болмады, бұл процесті жүзеге асыра алатын жаңа технологиялар пайда болды. Бұл соқтығыс нәтижесінде пайда болатын жаңа бөлшектердің санын көбейтуге мүмкіндік берді.
Келесі жылдардағы барлық оқиғалар 2008 жылы өз құрылымында ұзындығы 27 шақырым болатын сақина болып табылатын үлкен адрондық коллайдердің - үлкен объектінің құрылысына тікелей әкелді. Соған сенедідәл ондағы жүргізілген тәжірибелер біздің әлем қалай қалыптасқанын және оның терең құрылымын түсінуге көмектеседі.
Үлкен адрон коллайдерінің ұшырылуы
Бұл коллайдерді іске қосу әрекеті 2008 жылдың қыркүйегінде жасалған болатын. 10 қыркүйек оның ресми іске қосылған күні болып саналады. Дегенмен, бірқатар сәтті сынақтардан кейін апат орын алды - 9 күннен кейін ол сәтсіз аяқталды, сондықтан ол жөндеуге жабылуға мәжбүр болды.
Жаңа сынақтар тек 2009 жылы басталды, бірақ 2014 жылға дейін нысан одан әрі бұзылудың алдын алу үшін өте төмен қуатта жұмыс істеді. Дәл осы кезде Хиггс бозоны ашылды, ол ғылыми қоғамдастықта серпіліс тудырды.
Қазіргі уақытта ауыр иондар мен жеңіл ядролар саласында барлық дерлік зерттеулер жүргізілуде, содан кейін LHC 2021 жылға дейін жаңғырту үшін қайтадан жабылады. Ол шамамен 2034 жылға дейін жұмыс істей алады деп есептеледі, содан кейін қосымша зерттеулер жаңа үдеткіштерді жасауды талап етеді.
Бүгінгі сурет
Қазіргі уақытта үдеткіштердің жобалық шегі өзінің шыңына жетті, сондықтан жалғыз нұсқа - қазіргі уақытта медицинада қолданылатындарға ұқсас, бірақ әлдеқайда қуатты сызықтық протонды үдеткішті жасау. CERN құрылғының миниатюралық нұсқасын қайта жасауға тырысты, бірақ бұл салада айтарлықтай прогресс байқалмады. Сызықтық коллайдердің бұл моделін қоздыру үшін тікелей LHC-ге қосу жоспарланғанпротондардың тығыздығы мен қарқындылығы, содан кейін олар коллайдердің өзіне тікелей бағытталады.
Қорытынды
Ядролық физиканың пайда болуымен бөлшектердің үдеткіштерінің даму дәуірі басталды. Олар көптеген кезеңдерден өтті, олардың әрқайсысы көптеген жаңалықтарды әкелді. Қазір өмірінде Үлкен адрон коллайдері туралы естімеген адамды табу мүмкін емес. Ол кітаптарда, фильмдерде айтылған - ол әлемнің барлық құпияларын ашуға немесе оны жай ғана аяқтауға көмектесетінін болжайды. CERN эксперименттерінің барлығы неге әкелетіні белгісіз, бірақ үдеткіштерді қолдану арқылы ғалымдар көптеген сұрақтарға жауап бере алды.
