В сърцето на Европа, до границата между Франция и Швейцария, близо до Женева, се намира изследователският център на Европейската организация за ядрени изследвания (CERN). Именно тук е построен Големият адронен колайдер (LHC) - най-голямото експериментално съоръжение в света за провеждане на изследвания, предназначено да докаже или опровергае многобройните научни хипотези, възникнали в теоретичната физика през последните години.
Последните строителни работи бяха завършени тук през ноември 2006 г., но първото официално пускане стана едва през септември 2008 г. Естествено беше използвана само част от проектния капацитет.
Смърт в черна дупка
Не всичко в работата на устройството обаче веднага мина гладко. Малко след изстрелването на коллайдера, през септември, се случи авария, която го деактивира цяла година. Много журналисти бързо обявиха мистичните причини за инцидента: уж по-висшите сили няма да търпят намеса в светилището на природата - нейния микрокосмос. Въпреки това специалистите на института спокойно дадоха напълно земно обяснение на провала - окабеляването просто не можеше да го издържи.
Това обяснение не се хареса на представителите на медиите. Много от тях, които обаче нямат достатъчно основания, предсказаха ужасни последици за света, ако тестовете на коллайдера продължат. Истинска истерия се разгъна около колара. Някой твърди, че тестването ще отвори вратата към свят на неизследвана тъмна енергия и тъмна материя, която запълва вакуума на Вселената. И това ще доведе до непредвидими последици. Някой извика, че експериментите неизбежно ще доведат до появата на черни дупки, които с непрекъснато нарастваща скорост ще поемат първо самият институт, а след това и цялата ни планета. Нищо и никой няма да бъдат спасени, освен ако не избягате от черна дупка със скорост, превишаваща скоростта на светлината. Но, както знаете, нищо на Земята не може да се движи с такава скорост. Както и да е, учените проявиха истинска смелост,не се поддават на предупрежденията на аматьори и въпреки това изстрелват уреда.
Чудо-тунел
Промоционално видео:
LHC е истинско чудо на съвременните технологии. Представете си гигантско устройство с невероятна сложност, разположено в кръг в подземен тунел. Вътре в тръбите, съставляващи LHC, лъчите от заредени частици се движат с огромна скорост в противоположни посоки. Тунелът е дълъг почти 27 километра и е разположен на дълбочина от 50 до 175 метра, наклонен към повърхността на земята. Системата включва ускорители, които позволяват на частиците да се ускорят до скоростта, изисквана от изследователите, магнити, които задържат потока на частиците в желаната посока, и сензори, които позволяват да се определи местоположението на частиците и техните характеристики.
Въпреки микроскопичния размер на самото изследвано вещество, всичко в LHC е поразително по своя мащаб. Например детектори с височина 25 метра, работната температура на магнитите е -271 ° C, консумацията на енергия е равна на 10% от общото годишно потребление в малка страна, фантастичната скорост на групичките частици, която позволява 10 000 оборота в секунда.
Като работен материал се използват протони и комбинации от оловни протони и неутрони или тежки йони. Частиците се движат с невероятна скорост, близка до скоростта на светлината, което без VAK би било възможно само при нагряване до милиони градуси по Целзий - при условия, близки до условията за появата на Вселената. По време на движението частиците се сблъскват една с друга и се разпръскват в различни посоки, но под формата на кварки, които са десетки хиляди пъти по-малки от протоните. Следователно устройството се е наричало коллайдер, от английската дума collide - „да се сблъскат“. Вярно е, че кварците почти моментално се комбинират в нови частици - толкова бързо, че учените нямат време да ги обмислят. Това обаче е подходящо за всички, тъй като изучаването на свойствата на новите частици е напълно достатъчно, за да се получат данни за свойствата на кварки.
Гатанките никога не стават по-малки
С помощта на ВАК учените се надяват да получат потвърждение на много хипотези. Например, все още има разгорещени дебати за това от какво е направена материята, тоест за всичко, което е наоколо, включително и самите нас. Доскоро се смяташе, че т. Нар. Теория на Стандартния модел за изграждането на Вселената е старателно проучена. Учените все още не са получили отговори на всичките си въпроси. Например те разсъждават каква е природата на масата, как масата се е образувала след Големия взрив, което е породило космоса, как възникват материята и антиматерията и защо те не се разбират помежду си, какво е тъмна енергия и тъмна материя, къде, как и как защо те възникват.
В същото време през последните години се появиха нови научни хипотези, които надхвърлят стандартния модел и се опитват да отговорят на тези много въпроси. Е, например, известната теория на струните, според която около нас има огромен брой други измерения, които са усукани до такава степен, че ние просто дори не знаем за тяхното съществуване. Но цели светове съществуват вътре в тези най-тънки струни. Ако тази теория, благодарение на Висшата атестационна комисия, намери своето потвърждение, тогава може да успеем да намерим отговора на много мистерии от нашата история и съвременност. Е, например, защо преди около 40 000 години изведнъж изчезнаха неандерталците, които дотогава много хилядолетия доста мирно съжителстваха на нашата планета заедно с човешки предци - кроманьонци. Или където НЛО се появяват на небето над главите ни,тяхното движение нарушава всички известни закони на физиката и където те изчезват толкова внезапно, колкото се появяват. А корабите, плаващи в Бермудския триъгълник, в пълно спокойствие, но без душа на борда? А прочутият експеримент във Филаделфия? Списъкът с мистериозни явления, свързани с появата и изчезването на хора и предмети, продължава и продължава.
Между другото, по време на един от експериментите учените откриха, че някои от протоните по пътя към детектора … просто са изчезнали. Тоест, въпросът е изчезнал. Защо това не е потвърждение на теорията на струните?
Магически тухли или за ползите от ходенето в планината
В допълнение, в стандартния модел има още една закачалка. Изглежда, че учените са стигнали до дъното на най-малките, така наречените елементарни частици, които изграждат Вселената. Но не, не беше там! По-просто казано, от училищните уроци по физика всички знаем, че всяко вещество се състои от молекули, молекули от атоми и атоми, от своя страна се състоят от още по-малки частици - протони и неутрони, които също се наричат адрони (оттук и името - Адронен колайдер), които от своя страна се състоят от кварки. Но има, оказва се, още по-малка частица - бозонът, кръстен на известния индийски учен Шатиндранат Бозе, член на Лондонското кралско общество, който предложи съществуването му в средата на миналия век.
Няколко десетилетия по-късно шотландският теоретичен физик Питър У. Хигс, професор от Университета в Единбург, разработва теорията на Бозе и от своя страна предложи бозонът да преобразува фотона на полето в частица на материята с маса. С други думи, нещо се получава от нищо с помощта на бозон.
И така, бозоните на Хигс оттук нататък трябва да станат в основата на Стандартния модел - самите тухли, от които е изграден всеки природен обект с помощта на магическа сила, наречена от учените суперсиметрия. Той вече е наречен или „частица на Бога“, след това „прокълната частица“. А някои шегаджии дори го нарекоха „бозон“бутилка шампанско “.
Досега обаче съществуването на бозона не е доказано експериментално. Интересното е, че идеята за ролята на бозона в молекулярните процеси дойде при Хигс, докато пътуваше в планините на Единбург. Ето какво означава чист въздух в комбинация с упражнения!
И така, една от целите на WAK е просто да потвърди съществуването на този много бозон на Хигс. Намирането на физици е като намирането на най-важната липсваща връзка в човешката еволюция за антрополозите. Намерих го - и всичко в картината на Вселената веднага става на мястото си. Последната клетка на пъзела е затворена. Както и да е, през последните месеци специалистите на Центъра вече направиха много открития и дори повече, според техните прогнози, ще бъдат направени съвсем скоро. Например, учените са се доближили до потвърждаването на митичното неутралино и са на път да направят сензационно откритие за съществуването на тъмна материя.
Мислим, че ще успеят. Можем само да им пожелаем късмет!
Списание: Тайните на 20 век №3. Автор: Сергей Суханов