Великий адронний колайдер
Координати: 46°14′ пн. ш. 06°03′ сх. д. / 46.233° пн. ш. 6.050° сх. д.
Вели́кий адро́нний кола́йдер (англ. Large Hadron Collider, LHC) — найбільший у світі прискорювач елементарних частинок, створений у Європейському центрі ядерних досліджень (CERN), поблизу Женеви (Швейцарія).
Фінансування та розробку проекту здійснюють понад 10 тисяч науковців та інженерів, представників різних університетів і лабораторій з понад 100 країн світу.
Прискорювач пролягає в тунелі (у формі тора діаметром 27 км) на глибині до 175 метрів (570 футів) під землею на кордоні Франції та Швейцарії, поблизу Женеви, Швейцарії. Як свідчить назва, він призначений для прискорювання адронів, зокрема протонів і важких іонів.
На ВАК було встановлено 6 детекторів, розміщених у міжсекційних блоках. Два з них — ATLAS та CMS (Компактний мюонний соленоїд) — великогабаритні колайдери, головною ціллю яких є фіксування елементів. ALICE (Великий іонний колайдер) та LHCf є набагато меншими та обмеженими операційно.
Компанія BBC дала наступне визначення:
ATLAS — один з двох детекторів з широкою сферою функціонування з метою нових відкриттів та відповідей на старі питання.
CMS — детектор з широкою сферою функціонування, котрий «полює» на бозони Хіггса і шукає природу походження темної матерії.
ALICE — вивчатиме «рідинну» форму існування матерії, відому як кварк-глюонна плазма, короткий проміжок існування якої виникає відразу ж після Великого Вибуху.
LHCb — вивчатиме рівну кількість матерії та антиматерії, яка вивільняється після Великого вибуху. Намагатиметься дати відповідь на питання: „Що сталося зі «зниклою» антиматерією?“
Зміст |
Завдання ВАК [ред.]
Вивчення механізму Гіґґса [ред.]
Цей, поки що суто теоретичний, механізм пояснює, яким чином деякі елементарні частинки набули масу, що призвело до порушення симетрії в межах електрослабкої взаємодії (де, як відомо, фотон безмасовий, а W та Z бозони масивні). Підтвердженням існування цього механізму повинен бути бозон Хіггіса, пошук якого і є одним із завдань ВАК. У випадку існування цього бозону з допомогою експерименту планується виявити його основні характеристики (заряд та масу) і таким чином підтвердити або зробити спробу розширити Стандартну модель (в залежності від маси бозону).
Пошук суперсиметрії [ред.]
Ця гіпотетична теорія постулює симетрію між бозонами та ферміонами в природі у випадку енергій понад 1 ТеВ і є ще одним розширенням Стандартної моделі.
Дослідження кварк-глюонної плазми [ред.]
Вивчення топ-кварків [ред.]
Перевірка екзотичних теорій [ред.]
Історія [ред.]
Проект був задуманий 1984 року, його реалізацію почали 2001-го.
Запуск ВАК спершу планували на 8 липня 2008 року, але відбувся він 10 вересня. Запуск вважають успішним — пучок частинок з енергією 450 гігаелектрон-вольт проведено по всьому кільцю колайдера.
Офіційну церемонію відкриття Великого адронного колайдера було заплановано на 21 жовтня 2008 року. Але через аварію, яка сталася 19 вересня, ВАК запустили лише 20 листопада 2009 року[1].
30 березня 2010 року у Великому адронному колайдері вперше успішно здійснено зіткнення протонів, що рухалися зі швидкістю, наближеною до швидкості світла[2][3].
14 лютого 2013 року Великий адронний колайдер зупинив свою роботу для забезпечення запланованого ремонту, який триватиме до листопада 2014. Техніки змінять понад десять тисяч високовольтних з'єднаннянь між понадпровідними магнітами. Також, планується збільшити захист чуттєвого електронного обладнання в тунелі від іонізуючого випромінювання. Крім головного 27 кіломерового колайдера відбудеться модернізація протонного синхротрона та протонного суперсинхротрона. Після завершення роботои енергія частинок у ВАКі має зрости з 8 до 13 тераелектронвольт, а також збільшиться його світність (кількість зіткнень між частинками)[4].
Цікавим є той факт, що Великий адронний колайдер розрахований на функціонування впродовж лише 10 років, але науковці запевняють, по завершенню цього періоду на світі вже з'явиться набагато більший та потужніший його «родич».
| Період | Подія | Опис |
|---|---|---|
| 5 квітня 1976 | Протонний суперсинхротрон SPS | Були запущені перші пучки протонів в новому 7-кілометровому прискорювачі у ЦЕРНі — протонний суперсинхротрон (SPS). Протони розганялися в ньому до рекордної енергії 400 ГеВ і прямували на нерухомі мішені. SPS продовжував успішно працювати і в еру LEP, і навіть у XXI столітті. Починаючи з 2010 року основна функція SPS — попередній розгін і постачання протонів в Великий адронний колайдер (LHC).
|
| 18 липня 1977 | Проект LEP і задумка LHC | Був опублікований перший проект Великого електрон-позитронного колайдера (LEP) в ЦЕРНі, який буде встановлений в спеціальному кільцевому тунелі завдовжки майже 30 км. Тоді ж була висловлена і думка, що в майбутньому в тому ж тунелі можна буде розмістити і адронний коллайдер, який, можливо, буде працювати одночасно з LEP. Тому тунель для LEP проектувався з урахуванням такої можливості.
|
| 1981 | Початок робіт над створенням магнітів |
 |
| Січень 1983 — січень 1988 | Прокладання 27-кілометрового тунелю | Протягом п'яти років у ЦЕРНі велися екскаваційні роботи з прокладанням кільцевого 27-кілометрового тунелю. У ньому розташовуэться Великий електрон-позитронного колайдера (LEP), а по закінченні його роботи, в 2000-і роки, в тому ж тунелі змонтують і Великий адронний колайдер (LHC). Прокладка тунелю стала найбільшим на той час екскаваціним проектом в Європі (рекорд був побитий в 1988 році, коли почалися роботи з прокладання підземного тунелю під Ламаншем.) Вартість цих робіт склала більше половини всього бюджету LEP. [5] |
| Квітень 1983 | LHC Note 1 | У ЦЕРНі опубліковано технічний звіт[6] , що містить попередні оцінки того, як міг би працювати адронний колайдер в тунелі LEP. Звіт вийшов під номером «LEP Note 440», а згодом він отримав номер «LHC Note 1». |
| 3 липня 1983 | Теватрон |
 |
| 21 березня 1984 | Конференція з LHC в Лозанні |
 ЦЕРН спільно з Європейським комітетом по майбутніх прискорювачів організував з 21 по 27 березня 1984 робочу конференцію з LHC у Лозанні[7] (Швейцарія). На ній були представлені результати вивчення різних шляхів для створення колайдера, а також загальні начерки детекторів для LHC. Розробки магнітної системи прискорювача орієнтувалися на енергію протонів від 5 до 9 ТеВ; обговорювалися можливості зіштовхувати ядра важких іонів, а також проект електрон-протонного колайдера(при одночасній роботі LEP і LHC, змонтованих один над одним). |
| Грудень 1984 | Нобелівська премія за W і Z бозони |
Нобелівська премія з фізики за 1984 рік була вручена Карлу Руббіа і Симону ван дер Меру за їх ключову роль у відкритті в експериментах на SPS частинок-переносників слабкої взаємодії — W і Z бозонів. Це відкриття, яке підтвердило теорію електрослабкої симетрії, стало можливим завдяки тому, що в 1981 році SPS перетворився з протонного прискорювача в протон-антипротонний колайдер. |
| 14 липня 1987 | Проект LAA |
У ЦЕРНі починає роботу проект LAA[8], завданням якого є вироблення загальних принципів, за якими будуть проектуватися детектори для майбутнього адронного коллайдера. |
| 22 квітня 1988 | Підвищення світимості |
Спеціальна комісія, створена в 1987 році, вивчила можливості збільшення світимості LHC в порівнянні з початковими планами і в своєму звіті[9] від 22 квітня 1988 дала позитивний висновок. Орієнтиром світимості для LHC стало значення 1034 см−2с−1. |
| Червень 1988 | Перші магніти |
Протестовані перші невеликі моделі надпровідних магнітів, виготовлені італійською фірмою Ansaldo Componenti у співпраці з ЦЕРНом. Магнітне поле вдалося підняти до 8,5 Тесла без зриву надпровідності. У наступні роки було досягнуто магнітне поле напруженістю 10,2 Тесла. Порівняння різних варіантів магнітів і оптимізація їх конструкції тривали ще кілька років. |
| Березень 1989 | WWW |
Співробітник ЦЕРНу Тім Бернерс-Лі запропонував[10] нову гіпертекстову систему обробки інформації, з якої потім виріс WWW. |
| 14 липня 1989 | Запрацював LEP |
14 липня 1989 у Великий електрон-позитронний колайдер (LEP) були запущені перші електрони і позитрони. Місяць по тому розпочалися перші зіткнення. У наступні 11 років LEP виконав велику програму досліджень з вивчення Стандартної моделі фізики елементарних частинок. |
| 4 жовтня 1990 | Конференція в Ахені по LHC |
Європейський комітет з майбутніх прискорювачів організував в Ахені (ФРН) конференцію, присвячену LHC. На ній були представлені, серед інших доповідей, і проекти двох різних детекторів для LHC. |
| Травень 1991 | Технічний проект LHC |
Опубліковано 212-сторінковий звіт[11] («The Pink Book») групи, що вивчала можливість створення LHC. Планована енергія протонів — 7,7 ТеВ. |
| 20 грудня 1991 | Рада ЦЕРНу підтримав LHC |
У резолюції[12], затвердженої Радою ЦЕРНу, констатується, що LHC — підходящий проект для ЦЕРНу після завершення роботи колайдера LEP. Конкурентом LHC був проект лінійного електрон-позитронного колайдера. |
| 5 березня 1992 | Фізична програма |
З 5 по 8 березня 1992 року в Ев'ян-ле-Бен (Франція) пройшла конференція[13], після якої розпочала в деталях вимальовуватися фізична програма досліджень на LHC. |
| 15 березня 1992 | LHCC[14] — Комітет з експериментів на LHC |
За результатами березневої конференції в Ев'ян-ле-Бен (Франція) в ЦЕРНі був сформований Комітет з експериментів на LHC (LHCC). Перше засідання комітету відбулося 23 жовтня 1992 року. |
Відео [ред.]
Внесок України [ред.]
В експерименті задіяно понад 30 країн світу.
Зокрема, українські (харківські) науковці з Харківського Фізико-Технічного Інституту та НТК "Інститут монокристалів", фізик-теоретик Г. М. Зинов'єв брали участь у частині проекту ВАК — роботах над системою детектування ALICE (внутрішньою трековою системою).
У Науково-дослідному технологічному інституті приладобудування (Харків) під керівництвом професора В.Борщова налагодили відповідне виробництво.
Фінансування української частини робіт здійснювалося коштом Українського Науково-Технологічного центру, створеного відповідними департаментами США, Японії та Канади, а також INTAS, CERN і НАТО, адже офіційно участь України в CERN досі не оформлено.
Громадський резонанс [ред.]
Волтер Ваґнер, власник ботанічного саду на Гавайських островах, і Луїс Санчо (Іспанія) подавали позов до суду, вимагаючи заборонити запуск Великого адронного колайдера. На їхню думку, запуск пристрою небезпечний для людства: колайдер може породити невелику чорну діру або «дивну частку», яка перетворить Землю на грудку «дивної матерії». Дослідники з CERN спростовували ці гіпотези і називали заяви Ваґнера і Санчо «нісенітницею».
Джерела [ред.]
- ↑ http://tsn.ua/nauka_it/vcheni-zapustili-velikii-adronnii-kollaider.html
- ↑ http://www.radiosvoboda.org/content/news/1997893.html
- ↑ http://www.radiosvoboda.org/content/article/1998178.html
- ↑ «Большой адронный коллайдер остановлен на два года». polit.ua. Процитовано 14 лютого 2013.
- ↑ Лекція Стіва Майера (1990 рік).
- ↑ Звіт про попередні оцінки того, як би міг працювати адронний коллайдер в тунелі LEP
- ↑ Конференція в Лозанні
- ↑ Проект LAA на офіційному сайті CERN
- ↑ Звіт про збільшення світимості Дослідницької групи з ЦЕРНу Комітет довгострокового планування
- ↑ пропозиція Тіма Бернерса-Лі
- ↑ Звіт групи, що вивчала можливості LHC
- ↑ Резолюція затвердження LHC
- ↑ Конференція в Ев'ян-ле-Бен (Франція)
- ↑ Комітет з експериментів на LHC
Посилання [ред.]
Див. також [ред.]
 |
ВікіСховище має мультимедійні дані за темою: Large Hadron Collider |
|
||||||||||||||||||||||||||
 |
Це незавершена стаття з фізики. Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її. |
