Didelis hadronų greitintuvas: naujienos, teorijos ir viskas, ką reikia žinoti

Giliai po Šveicarijos ir Prancūzijos siena masyvi žiedo formos instaliacija neįtikėtinu greičiu pučia daleles viena į kitą. Mokslininkai stebi šiuos susidūrimus, leisdami jiems stebėti neįtikėtinai mažas daleles, kurios iš esmės sudaro tikrovės audinį, be galo trumpą laiką. Ši didžiulė struktūra žinoma kaip Didysis hadronų greitintuvas (LHC) ir suteikė fizikams neįtikėtinų įžvalgų apie mūsų visatos fizinę sandarą.

Be to, atrodo, kad kiekviena antraštė apie LHC kelia grėsmę arba panaikinti dabartinį fizikos modelį, arba atverti pasaulio pabaigą tarpdimensiniame erdvėlaikyje. Atsižvelgiant į tai, kaip apie dalelę yra informacijos (ir dezinformacijos). Collider, sudarėme šį paprastą, bet išsamų vadovą, kuriame išdėstyta viskas, ką galbūt norėsite žinoti apie tai.

Kas yra Didysis hadronų greitintuvas?

Didysis hadronų greitintuvas buvo pastatytas 1998–2008 m. ir pirmą kartą pradėjo veikti 2009 m. lapkričio 20 d. metus trukęs vėlavimas dėl incidento, kai dėl elektros gedimo į aušinimo sistemą buvo išleistos kelios tonos skysto helio aušinimo skysčio. tunelis. Didžiulis projektas kainavo stulbinančius 9 milijardus dolerių, todėl tai buvo pati brangiausia kada nors pastatyta mašina.

Kaip rodo pavadinimas, LHC itin dideliu greičiu vienas į kitą daužo mažų dalelių, tokių kaip hadronai, spindulius, t. y. mažas daleles, sudarytas iš dar mažesnių subatominių dalelių, žinomų kaip kvarkai. Šie dalelių pluoštai paleidžiami su maždaug 13 teraelektronvoltų (TeV) bendros energijos, todėl susidaro neįtikėtinai tankios dalelės, kurios yra apie 1 000 000 kartų karštesnės už Saulės šerdį. Tai viena iš daugelio priežasčių, kodėl konstrukcija yra po žeme ir kodėl ji atšaldoma iki 1,9 laipsnio Kelvino arba beveik 1,9 laipsnio virš absoliutaus nulio.

Tačiau tai nėra vieninteliai įspūdingi skaičiai, susiję su LHC.

Per visą 17 mylių kilpą apie 1600 magnetų išlinksta ir nukreipia spindulius aplink didžiulį tunelį ir vienas į kitą. Magnetai sudaryti iš mažų suvyniotų variu dengto niobio-titano gijų, kurios, jei būtų išardytos, penkis kartus pasiekti Saulę ir atgal, o liko pakankamai apvynioti mėnulį ir kelis kartus atgal gerai.

Visa ta magnetinė medžiaga padeda pagreitinti dalelių pluoštus iki itin didelio greičio, tik vengiant šviesos greičio. Kai jie susiduria tokiu greičiu, mažos dalelės sprogsta į subatomines daleles, dūžta ir atsimuša. vienas kitą didelės energijos aplinkoje, kuri yra panaši į visatos sąlygas Didžiojo metu Bang. Šių sprogimų metu mokslininkai ieško naujų įkalčių, kaip veikia visata.

Siekdamas surinkti ir analizuoti didžiulį LHC pagamintų duomenų kiekį, pasaulinis 170 skaičiavimo centrų tinklas, išsidėstęs 36 šalyse, kasmet sutraukia dešimtis petabaitų duomenų. Tinklo tinklelis yra toks didelis, kad šiuo metu jam priklauso Gineso pasaulio rekordas – didžiausias paskirstytas kompiuterių tinklas Žemėje.

Higgso bozonas ir kiti LHC atradimai

Šiuo metu mes naudojame standartinį dalelių fizikos modelį, kad paaiškintume, kaip veikia dalelių fizika. Standartinis modelis, kurį XX amžiuje suformulavo įvairūs mokslininkai, iki šiol išliko nuosekliai paaiškinant mums tiesiogiai stebimas visatos dalis – tai tik apie 5 proc. visata. Dėl to SM lieka neįskaityti likę 95 procentai visatos, įskaitant tamsiąją medžiagą ir tamsiąją energiją bei visas galimas jėgas ar jų sąveiką.

Netgi mūsų dalys gali pastebėkite, kad turite dar neatsakytų klausimų. Standartinis modelis net neatsižvelgia į gravitaciją ir yra nesuderinamas su reliatyvumo teorija. Aišku, mums liko daug ko išmokti.

Štai čia ateina LHC. Iki šiol LHC eksperimentai patvirtino Higso bozono, dar žinomo kaip „Dievo dalelė“, egzistavimą, kuris buvo svarbus teorinis standartinio modelio aspektas, kuris niekada nebuvo pastebėtas, kol nepatvirtino bandymas LHC liepos 4 d. 2012. Higgso bozonas yra nepagaunama didelės masės dalelė, kuri suteikia masę visai materijai visatoje – iš esmės tai leidžia daiktams fiziškai egzistuoti.

Kitos dalelės, tokios kaip egzotiški hadronai X(3872), Z(4430), Zc (3900) ir Y(4140), taip pat buvo aptiktos. pastebėta atliekant LHC testus, taip pat daugybė kitų galimų elementariųjų dalelių, kurios dar turi būti patvirtino.

Higgso bozono atradimas buvo didelis žingsnis į priekį siekiant suprasti fizinius Visatos dėsnius, tačiau tai taip pat sukėlė dar daugiau klausimų ir problemų. Tiesą sakant, didžioji dalis to, ką LHC atskleidė apie dalelių fiziką, sukelia daugiau klausimų nei atsakymų apskritai. Taigi mokslininkai ir toliau naudoja LHC, kad kartu susprogdintų daleles, tikėdamiesi rasti atsakymus.

LHC ir dalelių susidūrimo saugumas

Žinoma, dirbant su tokiais dideliais energijos kiekiais ir brangia, galinga įranga, kyla klausimas: ar visa tai saugu? Trumpas atsakymas yra „taip“, bet tai nesutrukdė žmonėms kelti hipotezės apie daugybę pasaulio pabaigos scenarijų.

Žinomi mokslininkai, tokie kaip Stephenas Hawkingas ir Neilas Degrasse'as Tysonas, pasiūlė galimus katastrofiškus įvykius, kurie gali įvykti dėl LHC naudojimas, įskaitant mini juodųjų skylių susidarymą, Žemės sunaikinimą ir destruktyvių teorinių dalelės, žinomos kaip „keistai“. Hawkingas taip pat perspėjo, kad Higgso bozonas yra pavojingas ir potencialiai destruktyvus atradimas, todėl jis turėtų būti paliktas vienas.

Tačiau dvi Amerikos fizikos draugijos patvirtintos apžvalgos, kurias užsakė Europos branduolinių tyrimų organizacija (CERN), pašalino LHC nuo bet kokių saugos problemų. Tiesą sakant, kaip nurodyta ataskaitose, dalelių susidūrimai, kuriuos sukelia LHC, nuolat vyksta visoje visatoje ir yra panašūs į susidūrimai tarp itin didelės energijos kosminių spindulių ir Žemės, vykstantys daug didesniu greičiu nei LHC įvykdo.

Susijęs:Matyt, užtenka vieno mažo gyvūno, kad išjungtumėte Didįjį hadronų greitintuvą

Toks pagrindinių mokslo veikėjų susirūpinimas sukėlė sąmokslo teorijų, susijusių su LHC, gausą. Kūrybiškesnės interneto teorijos teigia, kad CERN naudoja LHC, kad atidarytų portalus į pragarą, perkeltų mus į alternatyvias realijas ir bendrautų su piktavališkomis būtybėmis. Tačiau tai tik subraižo paviršių. Tai, kad mokslininkai atvirai diskutuoja apie galimybę, kad LHC padeda atrasti kelių visatų ar kitų mūsų pačių dimensijų įrodymus, tik prideda prie sąmokslo ugnies.

Svarbus daugelio šių sąmokslo teorijų aspektas yra CERN ryšys su indų kūrinijos deive. ir sunaikinimas, Šiva, kuri tarnauja kaip LHC talismanas ir turi statulą prie įėjimo į LHC. Daugelis teigia, kad tai yra subtilus pripažinimas, kad CERN vyksta kažkas daug kitokio. Iš tikrųjų statulos buvimas lengvai paaiškinamas; tai buvo Indijos vyriausybės dovana švenčiant LHC užbaigimą ir CERN veltinį Šivos, kaip kūrimo ir naikinimo deivės, statusas buvo tinkama LHC metafora funkcija.

Kas laukia LHC ir dalelių fizikos

Taigi dabar, kai mokslininkai panaudojo LHC, kad surastų Higso bozoną, kas bus toliau su superstruktūra? Higso bozono atradimas yra tik pradžia. Tyrėjai tikisi rasti kitų tipų bozonų ir kitų elementariųjų dalelių ir panaudoti LHC, kad pradėtų bandyti supersimetrijos teorija, kuri teigia, kad kiekviena materijos dalelė turi kitą, didesnį atitikmenį kažkur kitur visata.

LHC taip pat planuojama atnaujinti iki didelio šviesumo kažkada po 2022 m., o tai padidins spektrą, kuriame bus matomi rezultatai. Paprastais žodžiais tariant, tai reiškia, kad tyrėjai galės geriau stebėti bandymus, nes tuneliai bus geriau apšviesti.

Tai svarbu dėl akivaizdžių priežasčių, tačiau didžiausią susirūpinimą kelia tai, kad LHC gali pritrūkti galimų atradimų, atsižvelgiant į dabartinį jo šviesumą. Ankstyvajame greitintuvo gyvenime atradimų skaičius yra daug didesnis nei vėliau, nes dalykų, kuriuos galima pamatyti esant tam tikram šviesumui, skaičius yra ribotas. Vienintelis būdas padidinti galimų atradimų skaičių yra pagerinti objekto šviesumą arba jo prietaisų stiprumą. Atnaujinimas turėtų leisti išnagrinėti dar daugiau mįslingų dalelių fizikos aspektų.

Mokslininkai netgi tikisi vieną dieną panaudoti LHC, kad galėtų pažvelgti į tamsiosios materijos sferas ir ištirti potencialius, paslėptus visatos matmenis. Žinoma, tai toli, bet vėlgi, Higso bozono egzistavimo patvirtinimas kažkada buvo laikomas svajone. Neplanuota kalambūra.

Redaktorių rekomendacijos

• Viskas, ką reikia žinoti apie Boeing 737 Max 8 lėktuvą
• Štai viskas, ką reikia žinoti apie Boring Company
• Kas yra dirbtinis neuroninis tinklas? Štai viskas, ką reikia žinoti
• SpaceX BFR projektas: viskas, ką reikia žinoti, įskaitant pirmuosius skrydžius
• CERN mokslininkai matė Higso bozono dalelės irimą