Collider Ռուսաստանում արագացնում է մասնիկները բախվող ճառագայթների մեջ (բախվել բառից, թարգմանաբար՝ բախվել): Դա անհրաժեշտ է, որպեսզի ուսումնասիրեն այս մասնիկների ազդեցությունը միմյանց հետ, որպեսզի գիտնականները նյութի տարրական մասնիկներին ուժեղ կինետիկ էներգիա փոխանցեն: Նրանք նաև զբաղվում են այս մասնիկների բախմամբ՝ դրանք ուղղելով միմյանց դեմ։
Արարման պատմություն
Կա բախիչների մի քանի տեսակներ՝ շրջանաձև (օրինակ՝ LHC - մեծ հադրոնային կոլայդեր եվրոպական CERN-ում), գծային (նախագծված է ILC-ի կողմից):
Տեսականորեն ճառագայթների բախումն օգտագործելու գաղափարն առաջացել է մի քանի տասնամյակ առաջ: Նորվեգիացի ֆիզիկոս Վիդերյո Ռոլֆը 1943 թվականին Գերմանիայում արտոնագիր ստացավ բախվող ճառագայթների գաղափարի համար: Այն հրապարակվեց միայն տասը տարի անց:
1956 թվականին Դոնալդ Քերսթը առաջարկեց օգտագործել պրոտոնային ճառագայթների բախումը մասնիկների ֆիզիկան ուսումնասիրելու համար։ Մինչ Ջերարդ Օ'Նիլը մտածում էր օգտվել կուտակայինիցօղակներ՝ ինտենսիվ ճառագայթներ ստանալու համար։
Ակտիվ աշխատանքը կոլայդեր ստեղծելու նախագծի վրա սկսվել է միաժամանակ Իտալիայում, Խորհրդային Միությունում և Միացյալ Նահանգներում (Frascati, INP, SLAC): Գործարկված առաջին բախիչը AdA էլեկտրոն-պոզիտրոնային բախիչն էր, որը կառուցվել է Տուշեկավո Ֆրասկատիի կողմից:
Միևնույն ժամանակ, առաջին արդյունքը հրապարակվեց միայն մեկ տարի անց (1966թ.)՝ համեմատած VEP-1-ում էլեկտրոնների առաձգական ցրման դիտարկման արդյունքների հետ (1965թ., ԽՍՀՄ):.
Դուբնա հադրոնային կոլայդեր
VEP-1 (բախվող էլեկտրոնային ճառագայթներ) մեքենա է, որը ստեղծվել է G. I. Budker-ի հստակ ղեկավարությամբ: Որոշ ժամանակ անց ճառագայթները ձեռք են բերվել ԱՄՆ-ի արագացուցիչում: Բոլոր այս երեք բախողները փորձնական էին, դրանք ծառայեցին ցույց տալու դրանց միջոցով տարրական մասնիկների ֆիզիկան ուսումնասիրելու հնարավորությունը։
Առաջին հադրոնային բախիչը ISR-ն է՝ պրոտոնային սինքրոտրոնը, որը գործարկվել է 1971 թվականին CERN-ի կողմից: Նրա էներգիայի հզորությունը ճառագայթում 32 ԳեՎ էր։ Դա իննսունականների միակ գործող գծային բախիչն էր։
գործարկումից հետո
Ռուսաստանում ստեղծվում է արագացման նոր համալիր՝ Միջուկային հետազոտությունների միացյալ ինստիտուտի հիման վրա։ Այն կոչվում է NICA - Nuclotron-ի վրա հիմնված Ion Collider հաստատություն և գտնվում է Դուբնայում: Շենքի նպատակն է ուսումնասիրել և բացահայտել բարիոնների խիտ նյութի նոր հատկությունները։
Մեքենայի գործարկումից հետո Միջուկային հետազոտությունների միացյալ ինստիտուտի գիտնականներըՄերձմոսկովյան Դուբնան կկարողանա ստեղծել նյութի որոշակի վիճակ, որը Տիեզերքն էր Մեծ պայթյունից հետո իր առաջին իսկ պահերին: Այս նյութը կոչվում է քվարկ-գլյուոնային պլազմա (QGP):
Համալիրի շինարարությունը զգայուն օբյեկտում սկսվել է 2013 թվականին, իսկ գործարկումը նախատեսվում է 2020 թվականին։
Հիմնական առաջադրանքներ
Հատուկ Ռուսաստանում գիտության օրվա կապակցությամբ JINR-ի աշխատակազմը պատրաստել է նյութեր դպրոցականների համար նախատեսված ուսումնական միջոցառումների համար։ Թեման կոչվում է «NICA – Տիեզերքը լաբորատորիայում»։ Ակադեմիկոս Գրիգորի Վլադիմիրովիչ Տրուբնիկովի մասնակցությամբ տեսահոլովակը կպատմի ապագա հետազոտությունների մասին, որոնք կիրականացվեն Ռուսաստանում հադրոնային կոլայդերում աշխարհի այլ գիտնականների հետ համայնքում։
Այս ոլորտում հետազոտողների առջեւ ծառացած ամենակարևոր խնդիրը հետևյալ ոլորտների ուսումնասիրությունն է.
- Մասնիկների ֆիզիկայի ստանդարտ մոդելի տարրական բաղադրիչների միմյանց հետ սերտ փոխազդեցության հատկությունները և գործառույթները, այսինքն՝ քվարկների և գլյուոնների ուսումնասիրությունը։
- Գտնել QGP-ի և հադրոնային նյութի միջև փուլային անցման նշաններ, ինչպես նաև բարիոնային նյութի նախկինում անհայտ վիճակների որոնում:
- Աշխատանք սերտ փոխազդեցությունների և QGP համաչափության հիմնական հատկությունների հետ:
Կարևոր սարքավորումներ
ՆԻԿԱ համալիրում հադրոնային բախիչի էությունը ճառագայթների մեծ սպեկտր ապահովելն է՝ պրոտոններից և դեյտրոններից մինչև ճառագայթներ, որոնք բաղկացած են շատ ավելի ծանր իոններից, ինչպիսին է ոսկու միջուկը::
Ծանր իոնները կարագացվեն մինչև 4 էներգետիկ վիճակներ,5 ԳէՎ/նուկլեոն, իսկ պրոտոնները՝ մինչև տասներկուուկես։ Ռուսաստանում բախողի սիրտը Nuclotron արագացուցիչն է, որը գործում է անցյալ դարի իննսուներորդ տարվանից, սակայն զգալիորեն արագացել է։։
NICA կոլայդերն ապահովում էր փոխազդեցության մի քանի եղանակներ: Մեկը ուսումնասիրելու համար, թե ինչպես են ծանր իոնները բախվում MPD դետեկտորի հետ, իսկ մյուսը փորձարկումներ իրականացնելու բևեռացված ճառագայթներով SPD կայանում:
Շինարարության ավարտ
Նշվեց, որ առաջին փորձին մասնակցում են գիտնականներ այնպիսի երկրներից, ինչպիսիք են ԱՄՆ-ը, Գերմանիան, Ֆրանսիան, Իսրայելը և, իհարկե, Ռուսաստանը։ Ներկայումս աշխատանքներ են տարվում NICA-ում առանձին մասերի տեղադրման և ակտիվ աշխատանքային վիճակի բերելու համար:
Հադրոնային կոլայդերի կառուցումը կավարտվի 2019 թվականին, իսկ բուն կոլայդերի տեղադրումը կիրականացվի 2020 թվականին։ Նույն թվականին կսկսվեն ծանր իոնների բախման ուսումնասիրության հետազոտական աշխատանքները։ Ամբողջ սարքն ամբողջությամբ կաշխատի 2023 թվականին։
Ռուսաստանում բախվողը մեր երկրի վեց նախագծերից միայն մեկն է, որոնք արժանացել են մեգագիտության դասին: 2017 թվականին կառավարությունը գրեթե չորս միլիարդ ռուբլի է հատկացրել այս մեքենայի կառուցման համար։ Մեքենայի հիմնական շինարարության արժեքը փորձագետները գնահատել են քսանյոթ ու կես միլիարդ ռուբլի:
Նոր դարաշրջան
Վլադիմիր Կեկելիձեն, JINR Բարձր էներգիայի լաբորատորիայի ֆիզիկոսների տնօրենը, կարծում է, որ Ռուսաստանում բախվող նախագիծը երկրին հնարավորություն կտա բարձրանալ ամենաբարձր մակարդակին.դիրքեր բարձր էներգիայի ֆիզիկայում։
Վերջերս հայտնաբերվել են «նոր ֆիզիկայի» հետքեր, որոնք ամրագրվել են Մեծ հադրոնային կոլայդերի կողմից և դրանք դուրս են գալիս մեր միկրոտիեզերքի ստանդարտ մոդելից։ Նշվում էր, որ նոր հայտնաբերված «նոր ֆիզիկան» չի խանգարի բախիչի աշխատանքին։
Հարցազրույցում Վլադիմիր Կեկելիձեն բացատրեց, որ այս հայտնագործությունները չեն արժեզրկեն NICA-ի աշխատանքը, քանի որ նախագիծն ինքնին ստեղծվել է հիմնականում նրա համար, որ հստակ հասկանա, թե ինչպես են եղել Տիեզերքի ծննդյան հենց սկզբնական պահերը, և նաև, թե ինչ պայմաններ հետազոտության համար, որոնք առկա են Դուբնայում, գոյություն չունեն աշխարհում ոչ մի այլ վայրում:
Նա նաև ասաց, որ JINR-ի գիտնականները տիրապետում են գիտության նոր կողմերին, որոնցում նրանք վճռական են առաջատար դիրք գրավելու հարցում: Որ գալիս է մի դարաշրջան, որտեղ ոչ միայն ստեղծվում է նոր բախիչ, այլ մեր երկրի համար բարձր էներգիայի ֆիզիկայի զարգացման նոր դարաշրջան։
Միջազգային նախագիծ
Նույն տնօրենի խոսքով՝ NICA-ի վրա, որտեղ գտնվում է Հադրոնային կոլայդերը, աշխատանքները միջազգային են լինելու։ Քանի որ մեր ժամանակներում բարձր էներգիայի ֆիզիկայի հետազոտություններն իրականացվում են ամբողջ գիտական թիմերի կողմից, որոնք բաղկացած են տարբեր երկրներից ժամանած մարդկանցից։
աշխարհի քսանչորս երկրների աշխատակիցներն արդեն մասնակցել են այս նախագծի աշխատանքներին ապահով հաստատությունում: Եվ այս հրաշքի արժեքը, մոտավոր հաշվարկներով, հինգ հարյուր քառասունհինգ միլիոն դոլար է։
Նոր կոլայդերը նաև կօգնի գիտնականներին հետազոտություններ իրականացնել նոր նյութի, նյութերագիտության, ռադիոկենսաբանության, էլեկտրոնիկայի, ճառագայթային թերապիայի և բժշկության ոլորտներում: ԲացառությամբԲացի այդ, այս ամենը օգուտ կբերի Roscosmos ծրագրերին, ինչպես նաև ռադիոակտիվ թափոնների վերամշակմանը և հեռացմանը, ինչպես նաև կրիոգենի տեխնոլոգիայի և էներգիայի վերջին աղբյուրների ստեղծմանը, որոնք անվտանգ կլինեն օգտագործման համար:
Հիգսի բոզոն
Հիգսի բոզոնը այսպես կոչված Հիգսի քվանտային դաշտերն են, որոնք անհրաժեշտությամբ հայտնվում են ֆիզիկայում, ավելի ճիշտ՝ տարրական մասնիկների իր ստանդարտ մոդելում՝ էլեկտրաթույլ համաչափության անկանխատեսելի խախտման Հիգսի մեխանիզմի հետևանքով։ Նրա հայտնագործությունը ստանդարտ մոդելի ավարտն էր։
Նույն մոդելի շրջանակներում պատասխանատու է տարրական մասնիկների՝ բոզոնների զանգվածի իներցիայի համար։ Հիգսի դաշտն օգնում է բացատրել մասնիկների մեջ իներցիոն զանգվածի տեսքը, այսինքն՝ թույլ փոխազդեցության կրողներ, ինչպես նաև կրիչում զանգվածի բացակայությունը՝ ուժեղ փոխազդեցության մասնիկ և էլեկտրամագնիսական (գլյուոն և ֆոտոն): Հիգսի բոզոնն իր կառուցվածքում բացահայտվում է որպես սկալյար մասնիկ։ Այսպիսով, այն ունի զրո պտույտ։
Դաշտի բացում
Այս բոզոնը աքսիոմատիկացվել է դեռևս 1964 թվականին բրիտանացի ֆիզիկոս Փիթեր Հիգս անունով: Նրա հայտնագործության մասին ողջ աշխարհն իմացավ՝ կարդալով նրա հոդվածները։ Եվ գրեթե հիսուն տարվա փնտրտուքներից հետո, այսինքն՝ 2012 թվականին հուլիսի 4-ին հայտնաբերվեց այս դերին համապատասխանող մասնիկ։ Այն հայտնաբերվել է LHC-ում կատարված հետազոտությունների արդյունքում, և դրա զանգվածը մոտավորապես 125-126 ԳէՎ/c² է։
Հավատալը, որ այս կոնկրետ մասնիկը նույն Հիգսի բոզոնն է, շատ լավ պատճառներ է: 2013թ. մարտին CERN-ի տարբեր հետազոտողներհաղորդում է, որ վեց ամիս առաջ հայտնաբերված մասնիկը իրականում Հիգսի բոզոնն է։
Նորացված մոդելը, որն իր մեջ ներառում է այս մասնիկը, հնարավորություն տվեց կառուցել քվանտային վերանորմալացվող դաշտի տեսություն: Եվ մեկ տարի անց՝ ապրիլին, CMS թիմը հայտնեց, որ Հիգսի բոզոնն ուներ 22 ՄէՎ-ից պակաս քայքայման լայնություն։
մասնիկների հատկություններ
Ինչպես սեղանի ցանկացած այլ մասնիկ, Հիգսի բոզոնը ենթակա է գրավիտացիայի: Այն ունի գույնի և էլեկտրականության լիցքեր, ինչպես նաև, ինչպես արդեն նշվեց, զրոյական պտույտ ունի։
Հիգսի բոզոնի առաջացման չորս հիմնական ալիք կա.
- Երկու գլյուոնների միաձուլումից հետո տեղի է ունենում: Նա գլխավորն է։
- Երբ WW- կամ ZZ- զույգերը միաձուլվում են:
- W- կամ Z- բոզոնին ուղեկցելու պայմանով։
- Թոփ քվարկների առկայությամբ:
Այն քայքայվում է b-հակակվարկի և b-քվարկի զույգի, երկու զույգ էլեկտրոն-պոզիտրոնի և/կամ մյուոն-հակիմունի երկու նեյտրինոների հետ:
2017-ին, հուլիսի հենց սկզբին, EPS-ի, ATLAS-ի, HEP-ի և CMS-ի մասնակցությամբ կոնֆերանսի ժամանակ հաղորդագրություն ստացվեց, որ նկատելի ակնարկներ վերջապես սկսել են հայտնվել, որ Հիգսի բոզոնը քայքայվում է b-քվարկ-հակակվարկ զույգ:
Ավելի վաղ անիրատեսական էր դա տեսնել ձեր սեփական աչքերով գործնականում, քանի որ դժվարանում էր առանձնացնել նույն քվարկների արտադրությունը ֆոնային գործընթացներից տարբեր կերպ: Ստանդարտ ֆիզիկական մոդելն ասում է, որ նման քայքայումն ամենահաճախն է, այսինքն՝ դեպքերի կեսից ավելին։ Բացվել է 2017 թվականի հոկտեմբերինքայքայման ազդանշանի հուսալի դիտարկում: Նման հայտարարություն են արել CMS-ը և ATLAS-ն իրենց հրապարակած հոդվածներում։
Զանգվածների գիտակցությունը
Հիգսի հայտնաբերած մասնիկը այնքան կարևոր է, որ Լեոն Լեդերմանը (Նոբելյան մրցանակակիր) իր գրքի վերնագրում այն անվանել է Աստծո մասնիկ։ Թեև ինքը՝ Լեոն Լեդերմանը, իր սկզբնական տարբերակում առաջարկել է «Սատանայի մասնիկը», սակայն խմբագիրները մերժել են նրա առաջարկը։
Այս անլուրջ անվանումը լայնորեն կիրառվում է լրատվամիջոցներում։ Թեև շատ գիտնականներ դա հավանություն չեն տալիս: Նրանք կարծում են, որ «շամպայնի շշերի բոզոն» անվանումը շատ ավելի տեղին կլիներ, քանի որ Հիգսի դաշտի ներուժը նման է հենց այս շշի հատակին, և դրա բացումը անպայման կհանգեցնի բազմաթիվ նման շշերի ամբողջական ցամաքմանը։։
