Collider Venemaal kiirendab osakesi põrkuvates kiirtes (kokkupõrge sõnast põrkama, tõlkes - põrkama). Seda on vaja nende osakeste omavaheliste löögiproduktide uurimiseks, et teadlased annaksid aine elementaarosakestele tugeva kineetilise energia. Nad tegelevad ka nende osakeste kokkupõrkega, suunates need üksteise vastu.
Loomise ajalugu
Põrkeid on mitut tüüpi: ümmargused (näiteks LHC – Large Hadron Collider Euroopa CERN-is), lineaarsed (prognoositud ILC poolt).
Teoreetiliselt tekkis talade kokkupõrgete kasutamise idee paarkümmend aastat tagasi. Norra füüsik Wideröe Rolf sai 1943. aastal Saksamaal patendi põrkuvate talade ideele. See avaldati alles kümme aastat hiljem.
1956. aastal tegi Donald Kerst ettepaneku kasutada osakeste füüsika uurimiseks prootonkiirte kokkupõrget. Samal ajal kui Gerard O'Neill mõtles akumulatsiooni ära kasutadaheliseb intensiivsete kiirte saamiseks.
Aktiivne töö põrkeseadme loomise projektiga algas samaaegselt Itaalias, Nõukogude Liidus ja Ameerika Ühendriikides (Frascati, INP, SLAC). Esimene kokkupõrge, mis käivitati, oli AdA elektron-positron põrkur, mille ehitas Tushekavo Frascati.
Samas avaldati esimene tulemus alles aasta hiljem (1966. aastal), võrreldes VEP-1 elektronide elastse hajumise vaatlustulemustega (1965, NSVL).
Dubna hadronite põrkur
VEP-1 (kokkupõrked elektronkiired) on masin, mis loodi G. I. Budkeri selgel juhendamisel. Mõni aeg hiljem saadi kiired USAs asuvas gaasipedaalis. Kõik need kolm põrkajat olid katsetavad, need näitasid võimalust uurida nende abil elementaarosakeste füüsikat.
Esimene hadronite põrkur on ISR ehk prootoni sünkrotron, mille CERN käivitas 1971. aastal. Selle energia võimsus oli talas 32 GeV. See oli üheksakümnendatel ainus töötav lineaarne põrkur.
Pärast käivitamist
Venemaal luuakse Tuumauuringute Ühisinstituudi baasil uus kiirenduskompleks. Seda nimetatakse NICA - Nuclotronil põhineva ioonipõrgeti rajatiseks ja see asub Dubnas. Hoone eesmärk on uurida ja avastada barüonide tiheaine uusi omadusi.
Pärast masina käivitumist otsustasid tuumauuringute ühendinstituudi teadlasedMoskva lähedal Dubna suudab luua teatud aineoleku, mis oli Universum esimestel hetkedel pärast Suurt Pauku. Seda ainet nimetatakse kvarkgluoonplasmaks (QGP).
Kompleksi ehitamine tundlikku rajatisse algas 2013. aastal ja käivitamine on kavandatud 2020. aastal.
Peamised ülesanded
Spetsiaalselt Venemaa teaduspäevaks valmistasid JINRi töötajad ette materjalid koolilastele mõeldud haridusüritusteks. Teema kannab nime "NICA – Universe in the Laboratory". Akadeemik Grigori Vladimirovitš Trubnikovi osalusel toimuv videoseeria räägib tulevastest uuringutest, mis viiakse läbi Venemaal hadronipõrgutis koos teiste teadlastega üle maailma.
Selle valdkonna teadlaste kõige olulisem ülesanne on uurida järgmisi valdkondi:
- Osakeste füüsika standardmudeli elementaarkomponentide omavaheliste tihedate vastasmõjude omadused ja funktsioonid, st kvarkide ja gluoonide uurimine.
- QGP ja hadroonse aine vahelise faasisiirde märkide leidmine, samuti barüoonse aine senitundmatute olekute otsimine.
- Töö tiheda interaktsiooni ja QGP sümmeetria põhiomadustega.
Oluline varustus
NICA kompleksi hadronite põrkuri põhiolemus on pakkuda suurt kiirte spektrit: prootonitest ja deuteronitest kuni palju raskematest ioonidest koosnevate kiirteni, nagu kullatuum.
Rasked ioonid kiirendatakse energiaolekuni kuni 4,5 GeV / nukleon ja prootonid - kuni kaksteist ja pool. Kokkupõrke südameks Venemaal on Nuclotron kiirendi, mis on töötanud juba eelmise sajandi üheksakümne kolmandast aastast, kuid mida on oluliselt kiirendatud.
NICA põrkur pakkus mitmeid suhtlemisviise. Üks selleks, et uurida, kuidas rasked ioonid MPD-detektoriga põrkuvad, ja teine, et viia läbi katseid polariseeritud kiirtega SPD rajatises.
Ehitamise lõpetamine
Märgiti, et esimeses katses osalevad teadlased sellistest riikidest nagu USA, Saksamaa, Prantsusmaa, Iisrael ja loomulikult Venemaa. Praegu käib töö NICA kallal üksikute osade paigaldamiseks ja aktiivseks töökorras viimiseks.
Hadronipõrgeti hoone valmib 2019. aastal ning põrkeri enda paigaldamine toimub 2020. aastal. Samal aastal algavad uurimistööd raskete ioonide kokkupõrke uurimisel. Kogu seade hakkab täielikult tööle 2023. aastal.
Venemaa põrkur on vaid üks kuuest meie riigi projektist, mis on saanud megateaduse klassi. 2017. aastal eraldas valitsus selle masina ehitamiseks ligi neli miljardit rubla. Masina põhiehituse maksumuseks hindasid eksperdid kakskümmend seitse ja pool miljardit rubla.
Uus ajastu
JINR High Energy Laboratory füüsikute direktor Vladimir Kekelidze usub, et põrkurprojekt Venemaal annab riigile võimaluse tõusta kõrgeimale tasemelepositsioonid suure energiaga füüsikas.
Hiljuti avastati "uue füüsika" jäljed, mis fikseeriti suure hadronite põrgataja abil ja mis ulatuvad kaugemale meie mikrokosmose standardmudelist. Väideti, et äsja avastatud "uus füüsika" põrkuri tööd ei sega.
Vladimir Kekelidze selgitas ühes intervjuus, et need avastused ei devalveeri NICA tööd, kuna projekt ise loodi eelkõige selleks, et mõista täpselt, kuidas nägid välja universumi sünni esimesed hetked ja samuti, milliseid tingimusi uurimiseks, mis on Dubnas saadaval, pole kusagil mujal maailmas.
Ta ütles ka, et JINR-i teadlased omandavad teaduse uusi tahke, milles nad on otsustanud võtta juhtpositsiooni. Et saabumas on ajastu, mil ei looda mitte ainult uut põrkajat, vaid ka meie riigi kõrgenergiafüüsika arengus uus ajastu.
Rahvusvaheline projekt
Sama režissööri sõnul on töö NICA-s, kus asub Hadronipõrgutaja, rahvusvaheline. Kuna suure energiatarbega füüsikauuringuid viivad meie ajal läbi terved teadusrühmad, mis koosnevad erinevatest riikidest pärit inimestest.
Töötajad kahekümne neljast maailma riigist on juba osalenud selle projekti töös turvalises kohas. Ja selle ime maksumus on ligikaudsete hinnangute kohaselt viissada nelikümmend viis miljonit dollarit.
Uus põrkur aitab teadlastel läbi viia ka uuringuid uue aine, materjaliteaduse, radiobioloogia, elektroonika, kiirteraapia ja meditsiini valdkonnas. Välja arvatudLisaks on see kõik kasulik Roscosmose programmidele, samuti radioaktiivsete jäätmete töötlemisele ja kõrvaldamisele ning uusimate krüogeentehnoloogia ja energiaallikate loomisele, mida on ohutu kasutada.
Higgs Boson
Higgsi boson on niinimetatud Higgsi kvantväljad, mis ilmnevad füüsikas või õigemini selle elementaarosakeste standardmudelis paratamatult elektronõrga sümmeetria ettearvamatu katkemise Higgsi mehhanismi tagajärjel. Selle avastus oli standardmudeli valmimine.
Sama mudeli raames vastutab see elementaarosakeste – bosonite – massi inertsi eest. Higgsi väli aitab selgitada inertsiaalse massi ilmnemist osakestes, st nõrga interaktsiooni kandjates, aga ka massi puudumist kandjas - tugeva interaktsiooni ja elektromagnetilise osakese (gluoon ja footon). Higgsi boson avaldub oma struktuuris skalaarosakesena. Seega on sellel null spin.
Välja avamine
Selle bosoni aksiomatiseeris 1964. aastal Briti füüsik nimega Peter Higgs. Kogu maailm sai tema avastusest teada tema artikleid lugedes. Ja pärast ligi viiskümmend aastat kestnud otsimist ehk 2012. aastal, 4. juulil, avastati osake, mis sellesse rolli sobib. See avastati LHC uuringute tulemusena ja selle mass on ligikaudu 125–126 GeV/c².
Uskumine, et see konkreetne osake on sama Higgsi boson, aitab üsna mõjuvatel põhjustel. 2013. aasta märtsis CERNi erinevad teadlasedteatas, et kuus kuud tagasi leitud osake on tegelikult Higgsi boson.
Värskendatud mudel, mis sisaldab seda osakest, võimaldas konstrueerida kvantrenormaliseeritava väljateooria. Ja aasta hiljem, aprillis, teatas CMS-i meeskond, et Higgsi bosoni lagunemislaiuskraad on alla 22 MeV.
Osakeste omadused
Nagu iga teine tabeliosake, allub Higgsi boson gravitatsioonile. Sellel on värvi- ja elektrilaengud ning, nagu varem mainitud, null spin.
Higgsi bosoni ilmumiseks on neli peamist kanalit:
- Pärast kahe gluooni ühinemist. Ta on peamine.
- Kui paarid WW- või ZZ- liidetakse.
- Tingimusel, et kaasas on W- või Z-boson.
- Esialgne tippkvarkidega.
See laguneb kahe neutriinoga b-antikvargi ja b-kvargi paariks, kaheks elektronpositroni ja/või müon-antimuoni paariks.
2017. aastal, päris juuli alguses, anti EPSi, ATLASe, HEPi ja CMS-i osavõtul toimunud konverentsil sõnum, et lõpuks on hakanud ilmuma märgatavaid vihjeid Higgsi bosoni lagunemise kohta. paar b-kvarki – antikvarki.
Varem oli ebareaalne seda oma silmaga praktikas näha, kuna oli raskusi samade kvarkide tootmise eraldamisel taustal toimuvatest protsessidest erineval viisil. Standardne füüsiline mudel ütleb, et selline lagunemine on kõige sagedasem ehk enam kui pooltel juhtudel. Avatud oktoobris 2017vaibumissignaali usaldusväärne jälgimine. Sellise avalduse tegid CMS ja ATLAS oma avaldatud artiklites.
Masside teadvus
Higgsi avastatud osake on nii oluline, et Leon Lederman (Nobeli preemia laureaat) nimetas seda oma raamatu pealkirjas jumalaosakeseks. Kuigi Leon Lederman ise pakkus oma esialgses versioonis välja "Kuradiosakese", kuid toimetajad lükkasid tema ettepaneku tagasi.
Seda kergemeelset nime kasutatakse meedias laialdaselt. Kuigi paljud teadlased seda heaks ei kiida. Nad usuvad, et nimetus "šampanjapudeli boson" oleks palju sobivam, kuna Higgsi välja potentsiaal meenutab just selle pudeli põhja ja selle avamine toob kindlasti kaasa paljude selliste pudelite täieliku tühjenemise.
