Collider Krievijā paātrina daļiņas sadursmes staros (sadursme no vārda sadurties, tulkojumā - sadurties). Tas ir nepieciešams, lai izpētītu šo daļiņu savstarpējās ietekmes produktus, lai zinātnieki piešķirtu spēcīgu kinētisko enerģiju vielas elementārdaļiņām. Viņi arī nodarbojas ar šo daļiņu sadursmi, vēršot tās viena pret otru.
Radīšanas vēsture
Ir vairāki paātrinātāju veidi: cirkulārie (piemēram, LHC - lielais hadronu paātrinātājs Eiropas CERN), lineārie (prognozē ILC).
Teorētiski ideja izmantot staru sadursmi radās pirms pāris gadu desmitiem. Wideröe Rolf, fiziķis no Norvēģijas, 1943. gadā Vācijā saņēma patentu idejai par sadursmju sijām. Tas tika publicēts tikai desmit gadus vēlāk.
1956. gadā Donalds Kersts izteica priekšlikumu izmantot protonu staru sadursmi, lai pētītu daļiņu fiziku. Kamēr Džerards O'Nīls domāja izmantot akumulācijas priekšrocībaszvana, lai iegūtu intensīvus starus.
Aktīvs darbs pie projekta, lai izveidotu sadursmi, sākās vienlaikus Itālijā, Padomju Savienībā un ASV (Frascati, INP, SLAC). Pirmais paātrinātājs, kas tika palaists, bija AdA elektronu-pozitronu paātrinātājs, ko uzbūvēja Tushekavo Frascati.
Tajā pašā laikā pirmais rezultāts tika publicēts tikai gadu vēlāk (1966. gadā), salīdzinot ar elektronu elastīgās izkliedes novērošanas rezultātiem VEP-1 (1965, PSRS).
Dubnas hadronu paātrinātājs
VEP-1 (sadursmes elektronu stari) ir iekārta, kas tika izveidota skaidrā G. I. Budkera vadībā. Pēc kāda laika stari tika iegūti pie akseleratora ASV. Visi šie trīs kolaideri bija testa, tie kalpoja, lai parādītu iespēju pētīt elementārdaļiņu fiziku, izmantojot tos.
Pirmais hadronu paātrinātājs ir ISR, protonu sinhrotrons, ko CERN palaida 1971. gadā. Tā enerģijas jauda starā bija 32 GeV. Tas bija vienīgais strādājošais lineārais paātrinātājs deviņdesmitajos gados.
Pēc palaišanas
Krievijā uz Apvienotā kodolpētniecības institūta bāzes tiek veidots jauns paātrinājuma komplekss. To sauc par NICA - nukleotronu bāzes jonu paātrinātāju, un tā atrodas Dubnā. Ēkas mērķis ir izpētīt un atklāt jaunas barionu blīvās vielas īpašības.
Pēc iekārtas iedarbināšanas zinātnieki no Apvienotā kodolpētniecības institūtaDubna pie Maskavas spēs radīt noteiktu matērijas stāvokli, kāds bija Visums tā pirmajos brīžos pēc Lielā sprādziena. Šo vielu sauc par kvarka-gluona plazmu (QGP).
Kompleksa celtniecība jutīgā objektā tika sākta 2013. gadā, un tā atklāšana ir plānota 2020. gadā.
Galvenie uzdevumi
Speciāli Zinātnes dienai Krievijā JINR darbinieki sagatavoja materiālus skolēniem paredzētiem izglītojošiem pasākumiem. Tēma saucas "NICA - Visums laboratorijā". Videoklipā ar akadēmiķa Grigorija Vladimiroviča Trubņikova piedalīšanos tiks stāstīts par turpmākajiem pētījumiem, kas tiks veikti hadronu paātrinātājā Krievijā kopā ar citiem zinātniekiem no visas pasaules.
Svarīgākais šīs jomas pētnieku uzdevums ir izpētīt šādas jomas:
- Daļiņu fizikas standarta modeļa elementāro komponentu ciešas mijiedarbības īpašības un funkcijas savā starpā, tas ir, kvarku un gluonu izpēte.
- Fāzu pārejas pazīmju atrašana starp QGP un hadronisko vielu, kā arī iepriekš nezināmu barioniskās vielas stāvokļu meklēšana.
- Darbs ar ciešas mijiedarbības un QGP simetrijas pamatīpašībām.
Svarīgs aprīkojums
Hadronu paātrinātāja būtība NICA kompleksā ir nodrošināt lielu staru spektru: no protoniem un deuteroniem līdz stariem, kas sastāv no daudz smagākiem joniem, piemēram, zelta kodola.
Smagie joni tiks paātrināti līdz enerģijas stāvokļiem līdz 4,5 GeV/nukleons, un protoni - līdz divpadsmit ar pusi. Kolidera sirds Krievijā ir Nuclotron akselerators, kas darbojas kopš pagājušā gadsimta deviņdesmit trešā gada, taču ir ievērojami paātrināts.
NICA koliders nodrošināja vairākus mijiedarbības veidus. Viens, lai izpētītu, kā smagie joni saduras ar MPD detektoru, un otrs, lai veiktu eksperimentus ar polarizētiem stariem SPD objektā.
Būvniecības pabeigšana
Tika atzīmēts, ka pirmajā eksperimentā piedalās zinātnieki no tādām valstīm kā ASV, Vācija, Francija, Izraēla un, protams, Krievija. Pašlaik notiek darbs pie NICA, lai uzstādītu atsevišķas detaļas un nodrošinātu to aktīvā darba stāvoklī.
Hadronu paātrinātāja ēka tiks pabeigta 2019. gadā, bet paša paātrinātāja uzstādīšana tiks veikta 2020. gadā. Tajā pašā gadā sāksies pētnieciskais darbs pie smago jonu sadursmes izpētes. Visa ierīce pilnībā darbosies 2023. gadā.
Kolaideris Krievijā ir tikai viens no sešiem projektiem mūsu valstī, kam piešķirta megazinātnes klase. 2017. gadā valdība šīs mašīnas būvniecībai piešķīra gandrīz četrus miljardus rubļu. Mašīnas pamatbūves izmaksas eksperti novērtēja divdesmit septiņarpus miljardu rubļu apmērā.
Jauna ēra
JINR Augstas enerģijas laboratorijas fiziķu direktors Vladimirs Kekelidze uzskata, ka kolidera projekts Krievijā dos valstij iespēju pacelties augstākajā līmenī.pozīcijas augstas enerģijas fizikā.
Nesen tika atklātas "jaunās fizikas" pēdas, kuras fiksēja Lielais hadronu paātrinātājs, un tās pārsniedz mūsu mikrokosma standarta modeli. Tika norādīts, ka jaunatklātā "jaunā fizika" netraucēs paātrinātāja darbību.
Vladimirs Kekelidze intervijā skaidroja, ka šie atklājumi nedevalvēs NICA darbu, jo pats projekts galvenokārt tika radīts, lai saprastu, kā tieši izskatījās paši sākotnējie Visuma dzimšanas brīži, un arī kādus nosacījumus pētījumiem, kas ir pieejami Dubnā, nav nekur citur pasaulē.
Viņš arī teica, ka JINR zinātnieki apgūst jaunas zinātnes šķautnes, kurās viņi ir apņēmības pilni ieņemt vadošo pozīciju. Ka tuvojas laikmets, kurā tiek radīts ne tikai jauns kolektors, bet arī jauns laikmets augstas enerģijas fizikas attīstībā mūsu valstij.
Starptautisks projekts
Pēc tā paša direktora teiktā, darbs NICA, kur atrodas hadronu paātrinātājs, būs starptautisks. Jo augstas enerģijas fizikas pētījumus mūsdienās veic veselas zinātniskās komandas, kurās ir cilvēki no dažādām valstīm.
Darbinieki no divdesmit četrām pasaules valstīm jau ir piedalījušies darbā pie šī projekta drošā objektā. Un šī brīnuma izmaksas, pēc aptuvenām aplēsēm, ir pieci simti četrdesmit pieci miljoni dolāru.
Jaunais paātrinātājs arī palīdzēs zinātniekiem veikt pētījumus jaunu vielu, materiālu zinātnes, radiobioloģijas, elektronikas, staru terapijas un medicīnas jomās. IzņemotTurklāt tas viss dos labumu Roscosmos programmām, kā arī radioaktīvo atkritumu apstrādei un apglabāšanai, kā arī jaunāko kriogēno tehnoloģiju un enerģijas avotu radīšanai, kas būs droši lietojami.
Higsa bozons
Higsa bozons ir tā sauktie Higsa kvantu lauki, kas noteikti parādās fizikā vai, pareizāk sakot, tā standarta elementārdaļiņu modelī kā sekas Higsa mehānismam, kas rada neparedzamu elektrovājās simetrijas pārrāvumu. Tā atklājums bija standarta modeļa pabeigšana.
Tā paša modeļa ietvaros tas ir atbildīgs par elementārdaļiņu - bozonu - masas inerci. Higsa lauks palīdz izskaidrot inerciālās masas parādīšanos daļiņās, tas ir, vājās mijiedarbības nesējos, kā arī masas neesamību nesējā - spēcīgas mijiedarbības un elektromagnētiskā daļiņā (gluons un fotons). Higsa bozons savā struktūrā atklājas kā skalāra daļiņa. Tādējādi tai ir nulle spin.
Lauka atklāšana
Šo bozonu 1964. gadā aksiomatizēja britu fiziķis Pīters Higss. Visa pasaule uzzināja par viņa atklājumu, lasot viņa rakstus. Un pēc gandrīz piecdesmit gadu meklējumiem, tas ir, 2012. gadā, 4. jūlijā, tika atklāta daļiņa, kas atbilst šai lomai. Tas tika atklāts LHC pētījumu rezultātā, un tā masa ir aptuveni 125-126 GeV/c².
Ticēt, ka šī konkrētā daļiņa ir tas pats Higsa bozons, ir diezgan pamatoti iemesli. 2013. gada martā dažādi pētnieki no CERNziņoja, ka pirms sešiem mēnešiem atrastā daļiņa patiesībā ir Higsa bozons.
Atjauninātais modelis, kurā ir iekļauta šī daļiņa, ļāva izveidot kvantu renormalizējama lauka teoriju. Un gadu vēlāk, aprīlī, CMS komanda ziņoja, ka Higsa bozona sabrukšanas platums ir mazāks par 22 MeV.
Daļiņu īpašības
Tāpat kā jebkura cita daļiņa no tabulas, Higsa bozons ir pakļauts gravitācijai. Tam ir krāsu un elektrības lādiņi, kā arī, kā minēts iepriekš, nulles griešanās.
Ir četri galvenie Higsa bozona parādīšanās kanāli:
- Pēc tam, kad notiek divu gluonu saplūšana. Viņš ir galvenais.
- Kad pāri WW- vai ZZ- apvienojas.
- Ar nosacījumu, ka tas ir pievienots W vai Z-bozonam.
- Ar augstākajiem kvarkiem.
Tas sadalās b-antikvarka un b-kvarka pārī, divos elektronu-pozitronu un/vai muona-antimuona pāros ar diviem neitrīniem.
2017. gadā, pašā jūlija sākumā, konferencē, kurā piedalījās EPS, ATLAS, HEP un CMS, izskanēja ziņa, ka beidzot ir sākuši parādīties manāmi mājieni, ka Higsa bozons sadalās par b-kvarka pāris - antikvarks.
Iepriekš bija nereāli redzēt to savām acīm praksē, jo radās grūtības atdalīt to pašu kvarku ražošanu atšķirīgā veidā no fona procesiem. Standarta fiziskais modelis saka, ka šāda sabrukšana ir visizplatītākā, tas ir, vairāk nekā pusē gadījumu. Atvērts 2017. gada oktobrīuzticams samazinājuma signāla novērošana. Šādu paziņojumu savos publicētajos rakstos sniedza CMS un ATLAS.
Masu apziņa
Higsa atklātā daļiņa ir tik svarīga, ka Leons Ledermans (Nobela prēmijas laureāts) savas grāmatas nosaukumā to nosauca par Dieva daļiņu. Lai gan pats Leons Ledermans savā sākotnējā versijā ierosināja "Velna daļiņu", bet redaktori noraidīja viņa priekšlikumu.
Šis vieglprātīgais nosaukums tiek plaši izmantots plašsaziņas līdzekļos. Lai gan daudzi zinātnieki to neapstiprina. Viņi uzskata, ka nosaukums "šampanieša pudeļu bozons" būtu daudz piemērotāks, jo Higsa lauka potenciāls atgādina tieši šīs pudeles dibenu, un tā atvēršana noteikti novedīs pie daudzu šādu pudeļu pilnīgas iztukšošanas.
