Collider in Rusland versnelt deeltjes in botsende bundels (botsing van het woord botsen, in vertaling - botsen). Het is nodig om de impactproducten van deze deeltjes met elkaar te bestuderen, zodat wetenschappers sterke kinetische energie geven aan elementaire materiedeeltjes. Ze hebben ook te maken met de botsing van deze deeltjes, waardoor ze tegen elkaar worden gericht.
Geschiedenis van de schepping
Er zijn verschillende soorten versnellers: circulair (bijvoorbeeld LHC - Large Hadron Collider in het Europese CERN), lineair (geprojecteerd door ILC).
Theoretisch ontstond het idee om de botsing van balken te gebruiken een paar decennia geleden. Wideröe Rolf, een natuurkundige uit Noorwegen, kreeg in 1943 in Duitsland een patent op het idee van botsende balken. Het werd pas tien jaar later gepubliceerd.
In 1956 deed Donald Kerst een voorstel om de botsing van protonenbundels te gebruiken om deeltjesfysica te bestuderen. Terwijl Gerard O'Neill dacht te profiteren van de cumulatieveringen om intense stralen te krijgen.
Actief werk aan het project om een versneller te maken begon gelijktijdig in Italië, de Sovjet-Unie en de Verenigde Staten (Frascati, INP, SLAC). De eerste versneller die gelanceerd werd, was de AdA elektron-positron versneller, gebouwd door Tushekavo Frascati.
Tegelijkertijd werd het eerste resultaat pas een jaar later (in 1966) gepubliceerd, vergeleken met de resultaten van de waarneming van de elastische verstrooiing van elektronen bij VEP-1 (1965, USSR).
Dubna Hadron Collider
VEP-1 (botsende elektronenbundels) is een machine die is gemaakt onder de duidelijke leiding van G. I. Budker. Enige tijd later werden de balken verkregen bij het gaspedaal in de Verenigde Staten. Al deze drie botsers waren testtoestellen, ze dienden om de mogelijkheid aan te tonen om elementaire deeltjesfysica te bestuderen met behulp van hen.
De eerste hadron-botser is de ISR, de proton-synchrotron, gelanceerd in 1971 door CERN. Het energievermogen was 32 GeV in de straal. Het was de enige werkende lineaire botser in de jaren negentig.
Na lancering
Er wordt in Rusland een nieuw versnellingscomplex gecreëerd op basis van het Joint Institute for Nuclear Research. Het heet NICA - Nuclotron-gebaseerde Ion Collider-faciliteit en is gevestigd in Dubna. Het doel van het gebouw is om nieuwe eigenschappen van de dichte materie van baryonen te bestuderen en te ontdekken.
Nadat de machine is opgestart, wetenschappers van het Joint Institute for Nuclear Research inDubna bij Moskou zal een bepaalde toestand van materie kunnen creëren, die het heelal was in de allereerste momenten na de oerknal. Deze stof wordt quark-gluonplasma (QGP) genoemd.
De bouw van het complex in een gevoelige faciliteit begon in 2013 en de lancering is gepland voor 2020.
Hoofdtaken
Speciaal voor de Dag van de Wetenschap in Rusland heeft het JINR-personeel materiaal voorbereid voor educatieve evenementen bedoeld voor schoolkinderen. Het onderwerp heet "NICA - Het universum in het laboratorium". De videosequentie met de deelname van academicus Grigory Vladimirovich Trubnikov zal vertellen over toekomstig onderzoek dat zal worden uitgevoerd bij de Hadron Collider in Rusland in een gemeenschap met andere wetenschappers van over de hele wereld.
De belangrijkste taak voor onderzoekers op dit gebied is het bestuderen van de volgende gebieden:
- Eigenschappen en functies van nauwe interacties van de elementaire componenten van het standaardmodel van de deeltjesfysica met elkaar, dat wil zeggen, de studie van quarks en gluonen.
- Het vinden van tekenen van een faseovergang tussen QGP en hadronische materie, evenals het zoeken naar voorheen onbekende toestanden van baryonische materie.
- Werken met de basiseigenschappen van nauwe interacties en QGP-symmetrie.
Belangrijke uitrusting
De essentie van de hadronversneller in het NICA-complex is om een groot bundelspectrum te verschaffen: van protonen en deuteronen tot bundels die uit veel zwaardere ionen bestaan, zoals de goudkern.
Zware ionen worden versneld tot energietoestanden tot 4,5 GeV/nucleon, en protonen - tot twaalf en een half. Het hart van de versneller in Rusland is de Nuclotron-versneller, die sinds het drieënnegentigste jaar van de vorige eeuw in bedrijf is, maar aanzienlijk is versneld.
De NICA-botser zorgde voor verschillende manieren van interactie. Een om te bestuderen hoe zware ionen botsen met de MPD-detector, en de andere om experimenten uit te voeren met gepolariseerde bundels in de SPD-faciliteit.
Voltooiing van de bouw
Er werd opgemerkt dat wetenschappers uit landen als de VS, Duitsland, Frankrijk, Israël en natuurlijk Rusland deelnemen aan het eerste experiment. Er wordt momenteel gewerkt aan NICA om afzonderlijke onderdelen te installeren en in werkende staat te brengen.
Het gebouw voor de hadronversneller zal in 2019 worden voltooid en de installatie van de versneller zelf zal in 2020 worden uitgevoerd. In datzelfde jaar wordt gestart met het onderzoek naar de botsing van zware ionen. Het hele apparaat zal in 2023 volledig operationeel zijn.
De versneller in Rusland is slechts een van de zes projecten in ons land die de megawetenschapsklas hebben gekregen. In 2017 heeft de regering bijna vier miljard roebel toegewezen voor de bouw van deze machine. De kosten van de basisconstructie van de machine werden door experts geschat op zevenentwintig en een half miljard roebel.
Nieuw tijdperk
Vladimir Kekelidze, directeur van fysici bij het JINR High Energy Laboratory, gelooft dat het colliderproject in Rusland het land de kans zal geven om naar de hoogsteposities in hoge-energiefysica.
Onlangs zijn er sporen van 'nieuwe fysica' ontdekt, die zijn vastgesteld door de Large Hadron Collider en die verder gaan dan het standaardmodel van onze microkosmos. Er werd gezegd dat de nieuw ontdekte "nieuwe fysica" de werking van de versneller niet zou verstoren.
In een interview legde Vladimir Kekelidze uit dat deze ontdekkingen het werk van NICA niet zouden devalueren, aangezien het project zelf in de eerste plaats werd gecreëerd om precies te begrijpen hoe de allereerste momenten van de geboorte van het heelal eruit zagen, en ook welke voorwaarden voor onderzoek, die beschikbaar zijn in Dubna, bestaan nergens anders ter wereld.
Hij zei ook dat JINR-wetenschappers nieuwe facetten van de wetenschap beheersen, waarin ze vastbesloten zijn een leidende positie in te nemen. Dat er een tijdperk aanbreekt waarin niet alleen een nieuwe versneller wordt gecreëerd, maar ook een nieuw tijdperk in de ontwikkeling van hoge-energiefysica voor ons land.
Internationaal project
Volgens dezelfde directeur zal het werk aan NICA, waar de Hadron Collider zich bevindt, internationaal zijn. Omdat hoogenergetisch natuurkundig onderzoek in onze tijd wordt uitgevoerd door hele wetenschappelijke teams, die bestaan uit mensen uit verschillende landen.
Werknemers uit vierentwintig landen van de wereld hebben al deelgenomen aan het werk aan dit project in een beveiligde faciliteit. En de kosten van dit wonder bedragen, volgens geschatte schattingen, vijfhonderdvijfenveertig miljoen dollar.
De nieuwe versneller zal wetenschappers ook helpen bij het uitvoeren van onderzoek op het gebied van nieuwe materie, materiaalkunde, radiobiologie, elektronica, stralingstherapie en geneeskunde. BehalveBovendien zal dit alles ten goede komen aan de Roscosmos-programma's, evenals de verwerking en verwijdering van radioactief afval en de creatie van de nieuwste bronnen van cryogene technologie en energie die veilig kunnen worden gebruikt.
Higgs Boson
Het Higgs-deeltje is de zogenaamde Higgs-kwantumvelden, die met noodzaak verschijnen in de natuurkunde, of liever, in zijn standaardmodel van elementaire deeltjes, als gevolg van het Higgs-mechanisme van onvoorspelbare verbreking van elektrozwakke symmetrie. De ontdekking ervan was de voltooiing van het standaardmodel.
In het kader van hetzelfde model is het verantwoordelijk voor de traagheid van de massa van elementaire deeltjes - bosonen. Het Higgs-veld helpt bij het verklaren van het verschijnen van een traagheidsmassa in deeltjes, dat wil zeggen dragers van de zwakke interactie, evenals de afwezigheid van massa in de drager - een deeltje met sterke interactie en elektromagnetisch (gluon en foton). Het Higgs-deeltje openbaart zich in zijn structuur als een scalair deeltje. Het heeft dus nul spin.
Veldopening
Dit boson werd in 1964 axiomatiseerd door een Britse natuurkundige genaamd Peter Higgs. De hele wereld leerde over zijn ontdekking door zijn artikelen te lezen. En na bijna vijftig jaar zoeken, dus in 2012, werd op 4 juli een deeltje ontdekt dat bij deze rol past. Het werd ontdekt als resultaat van onderzoek bij de LHC en de massa is ongeveer 125-126 GeV/c².
Geloven dat dit specifieke deeltje hetzelfde Higgs-deeltje is, helpt heel goed. In maart 2013 hebben verschillende onderzoekers van CERNmeldde dat het deeltje dat zes maanden geleden werd gevonden eigenlijk het Higgs-deeltje is.
Het bijgewerkte model, dat dit deeltje bevat, maakte het mogelijk om een kwantum-renormaliseerbare veldtheorie te construeren. En een jaar later, in april, rapporteerde het CMS-team dat het Higgs-deeltje een vervalbreedte had van minder dan 22 MeV.
Partikeleigenschappen
Net als elk ander deeltje van de tafel, is het Higgs-deeltje onderhevig aan de zwaartekracht. Het heeft ladingen van kleur en elektriciteit, evenals, zoals eerder vermeld, nul spin.
Er zijn vier hoofdkanalen voor het verschijnen van het Higgs-deeltje:
- Nadat de fusie van twee gluonen plaatsvindt. Hij is de belangrijkste.
- Wanneer paren WW- of ZZ- samenvoegen.
- Met de voorwaarde om een W- of Z-boson te vergezellen.
- Met top-quarks aanwezig.
Het verv alt in een paar b-antiquark en b-quark, in twee paar elektron-positron en/of muon-antimuon met twee neutrino's.
In 2017, helemaal begin juli, op een conferentie met de deelname van EPS, ATLAS, HEP en CMS, werd het bericht gemaakt dat er eindelijk merkbare hints waren begonnen te verschijnen dat het Higgs-deeltje aan het vervallen was tot een paar b-quark-antiquark.
Vroeger was het onrealistisch om dit met eigen ogen in de praktijk te zien vanwege de moeilijkheden om de productie van dezelfde quarks op een andere manier te scheiden van de processen op de achtergrond. Het standaard fysieke model zegt dat een dergelijk verval het meest voorkomt, dat wil zeggen in meer dan de helft van de gevallen. Geopend in oktober 2017betrouwbare waarneming van het vervalsignaal. Een dergelijke verklaring werd afgelegd door CMS en ATLAS in hun vrijgegeven artikelen.
Bewustzijn van de massa
Het door Higgs ontdekte deeltje is zo belangrijk dat Leon Lederman (Nobelprijswinnaar) het in de titel van zijn boek het God-deeltje noemde. Hoewel Leon Lederman zelf, in zijn originele versie, het "Devil Particle" voorstelde, maar de redactie zijn voorstel verwierp.
Deze frivole naam wordt veel gebruikt in de media. Al keuren veel wetenschappers dit niet goed. Ze zijn van mening dat de naam "champagnefles boson" veel passender zou zijn, aangezien het potentieel van het Higgs-veld lijkt op de bodem van deze fles, en het openen ervan zal zeker leiden tot het volledig leeglopen van veel van dergelijke flessen.
