Zrážač v rusku. Projekt nica (zariadenie na zrážanie iónov na báze nukleotrónov). Spoločný inštitút pre jadrový výskum (jinr) v dubne v moskovskom regióne

Collider v Rusku urýchľuje častice v prichádzajúcich lúčoch (collider zo slova collide, preložené ako collide). Je potrebné, aby sa produkty napätia týchto častíc navzájom študovali, aby vedci dali silnú kinetickú energiu elementárnym časticiam hmoty. Zaoberajú sa tiež zrážkami týchto častíc a smerujú ich proti sebe.

História stvorenia

Existuje niekoľko typov urýchľovačov: prstencový (napríklad LHC je veľký hadrónový urýchľovač v Európskom CERN), lineárny (navrhnutý ILC).

Teoreticky sa myšlienka použiť kolíziu lúčov objavila pred niekoľkými desaťročiami. Videroe Rolf, fyzik z Nórska, získal v Nemecku v roku 1943 patent na myšlienku kolízie lúčov. Bolo uverejnené iba desať rokov.

V roku 1956 Donald Kerst predložil návrh na použitie kolízie protónových lúčov na štúdium fyziky elementárnych častíc. Zatiaľ čo Gerard O ` Neill si myslel, že použije úložné krúžky na získanie intenzívnych lúčov.

Aktívne práce na projekte collider sa začali súčasne v Taliansku, Sovietskom zväze a Spojených štátoch (Frascati, INP, SLAC). Prvý urýchľovač, ktorý bol spustený, bol elektrón-pozitrón AdA, na ktorého stavbu dohliadal Tushekavo Frascati.

Prvý výsledok bol zároveň zverejnený až o rok neskôr (v roku 1966) v porovnaní s výsledkami pozorovania rozptylu elastických elektrónov na VEP-1 (1965, ZSSR).

.

Hadrónový urýchľovač v Dubnej

VEP-1 (counter electron beams) je stroj, ktorý bol vytvorený pod jasným vedením G. A. Budker. O nejaký čas neskôr boli lúče získané v urýchľovači Spojených štátov. Všetky tieto tri zrážače boli testovacie, slúžili na preukázanie možnosti štúdia fyziky elementárnych častíc na ich.

Prvým hadrónovým urýchľovačom je synchrotrón ISR - proton, ktorý v roku 1971 spustil CERN. Jeho energetická sila bola 32 GeV v lúči. Bol to jediný funkčný lineárny urýchľovač v deväťdesiatych rokoch.

Po štarte

Na základe Spoločného inštitútu pre jadrový výskum sa v Rusku vytvára nový akceleračný komplex. Nazýva sa nica-nucleotron based Ion Collider facility a nachádza sa v Dubna. Účelom stavby je študovať a objavovať nové vlastnosti hustej hmoty baryónov.

Po spustení stroja budú vedci zo Spoločného inštitútu pre jadrový výskum v Dubne pri Moskve schopní vytvoriť určitý stav hmoty, ktorým bol vesmír v prvých chvíľach po Veľkom tresku. Táto látka sa nazýva kvark-gluónová plazma (KGP).

Výstavba komplexu v zariadení režimu sa začala v roku 2013 a spustenie je plánované na rok 2020.

Hlavné úlohy

Špeciálne pre Deň vedy v Rusku pripravili zamestnanci JINR materiály pre vzdelávacie podujatia určené pre školákov. Téma sa nazýva "NICA-vesmír v laboratóriu". Videoséria za účasti Akademika Grigorija Vladimiroviča Trubnikova bude rozprávať o budúcom výskume, ktorý sa uskutoční v hadrónovom urýchľovači v Rusku v komunite s ďalšími vedcami z okolo svet.

Najdôležitejšou úlohou výskumníkov v tejto oblasti je študovať tieto oblasti:

1. Vlastnosti a funkcie blízkych interakcií elementárnych zložiek štandardného modelu časticovej fyziky navzájom, to znamená štúdium kvarkov a gluónov.
2. Nájdenie znakov fázového prechodu medzi KGP a hadrónovou hmotou, ako aj hľadanie predtým neznámych stavov baryonickej hmoty.
3. , Práca so základnými vlastnosťami blízkych interakcií a symetrie KGP.

Dôležité vybavenie

Podstatou hadrónového urýchľovača v komplexe NICA je poskytnúť veľké spektrum lúčov: od protónov a deuterónov až po lúče, ktoré pozostávajú z oveľa ťažších iónov, ako je napríklad jadro zlata.

Ťažké ióny sa urýchlia do energetického stavu až na 4,5 GeV/nukleón a protóny-až dvanásť a pol. Srdcom urýchľovača v Rusku je urýchľovač Nuclotron, ktorý funguje od deväťdesiateho tretieho roku minulého storočia, ale bol výrazne zrýchlený.

Urýchľovač NICA poskytol niekoľko spôsobov interakcie. Jedným z nich je štúdium toho, ako sa ťažké ióny navzájom zrážajú na detektore MPD, a druhým je vykonávanie experimentov s polarizovanými lúčmi na inštalácii SPD.

Dokončenie stavby

Poznamenalo sa, že na prvom experimente sa zúčastňujú vedci z krajín ako USA, Nemecko, Francúzsko, Izrael a samozrejme Rusko. Teraz v NICA prebiehajú práce na inštalácii a uvedení jednotlivých dielov do aktívneho pracovného stavu.

Budova pre hadrónový urýchľovač bude dokončená v roku 2019 a inštalácia samotného urýchľovača sa uskutoční v roku 2020. V tom istom roku sa začnú výskumné práce na štúdiu kolízií iónov s vysokou hmotnosťou. Celé zariadenie bude plne funkčné v roku 2023.

Urýchľovač v Rusku je iba jedným z až šiestich projektov v našej krajine, ktorým bola pridelená trieda megascience. V roku 2017 vláda pridelila takmer štyri miliardy rubľov pre konštrukciu tohto stroja. Náklady na základnú konštrukciu automobilu odhadli odborníci na dvadsaťsedem a pol miliardy rubľov.

Nová éra

Vladimir Kekelidze, riaditeľ fyzikov vysokoenergetického laboratória JINR, verí, že projekt collider v Rusku poskytne krajine príležitosť dostať sa na najvyššie pozície v oblasti vysokoenergetickej fyziky.

Najnovšie články "nová fyzika bola objavená", ktoré boli zaznamenané Large Hadron Collider a idú nad rámec štandardného modelu nášho mikrokozmu. Bolo uvedené, že novo objavený "nová fyzika" nebude zasahovať do práce zrážača.

Vladimir Kekelidze v rozhovore vysvetlil, že tieto objavy neznehodnotia prácu NICA, pretože on sám . Projekt bol vytvorený predovšetkým s cieľom presne pochopiť, ako vyzerali veľmi počiatočné momenty vzniku vesmíru, a tiež to, že také podmienky pre výskum, aké sú k dispozícii v Dubne, neexistujú nikde inde na svete.

Povedal tiež, že vedci z JINR ovládajú nové aspekty vedy, v ktorých sú odhodlaní zaujať vedúce postavenie. Že prichádza éra, v ktorej sa nevytvára len nový urýchľovač, ale nová éra vo vývoji fyziky vysokých energií pre našu krajinu.

Medzinárodný projekt

Podľa toho istého režiséra budú práce na NICA, kde sa nachádza hadrónový urýchľovač, medzinárodné. Pretože výskum vysokoenergetickej fyziky v našej dobe vykonávajú celé vedecké tímy, ktoré pozostávajú z ľudí z rôznych krajín.

Zamestnanci z dvadsiatich štyroch krajín sveta sa už podieľali na práci na tomto projekte v zariadení režimu. A náklady na tento zázrak sú podľa približných odhadov päťsto štyridsaťpäť miliónov dolárov.

Nový urýchľovač tiež pomôže vedcom pri vykonávaní výskumu v oblasti tvorby novej hmoty, materiálovej vedy, rádiobiológie, elektroniky, lúčovej terapie a medicíny. Okrem toho to všetko bude prínosom pre programy "Roscosmos", rovnako ako spracovanie a zneškodňovanie rádioaktívneho odpadu a vytváranie nových zdrojov kryogénnej technológie a energie, ktoré budú bezpečné na používanie.

Higgsov Bozón

Higgsov bozón sú takzvané Higgsove kvantové polia, ktoré sa nevyhnutne objavujú vo fyzike, respektíve v jej štandardnom modeli elementárnych častíc, v dôsledku Higgsovho mechanizmu nepredvídateľného narušenia elektroslabej symetrie. Jeho objavom bolo dokončenie štandardu.

V rámci toho istého modelu je zodpovedný za zotrvačnosť hmotnosti elementárnych častíc-bozónov. Higgsovo pole pomáha vysvetliť výskyt inertnej hmoty v časticiach, to znamená nosičov slabej interakcie , ako aj absenciu hmoty v nosiči-častice silnej interakcie a elektromagnetickej (gluón a fotón). Higgsov bozón svojou štruktúrou sa prejavuje sám ako skalárna častica. Má teda nulovú rotáciu.

Otváracie Polia

Tento bozón bol axiomatizovaný už v roku 1964 fyzikom pôvodom z Británie menom Peter Higgs. Celý svet sa dozvedel o jeho objave čítaním jeho článkov. A po takmer päťdesiatich rokoch hľadania, teda v roku 2012, 4. júla, bola objavená častica, ktorá zodpovedá tejto úlohe. Bol objavený ako výsledok výskumu LHC a jeho hmotnosť je približne 125-126gev / c2.

Existujú celkom dobré dôvody domnievať sa, že táto konkrétna častica je Higgsov bozón. V roku 2013, v marci, rôzni vedci z CERNu uviedli, že častica, ktorá bola nájdená pred šiestimi mesiacmi, je v skutočnosti Higgsov bozón.

Aktualizovaný model, ktorý obsahuje túto časticu, umožnil zostrojiť kvantovú renormalizovateľnú teóriu poľa. A o rok neskôr, v apríli, skupina CMS vydala správu, že šírka rozpadu otvoreného Higgsovho bozónu je menšia ako 22 MeV.

Vlastnosti Častíc

Rovnako ako každá iná častica z tabuľky, aj Higgsov bozón podlieha gravitácii. Má poplatky za farbu a elektrinu, ako aj, ako už bolo spomenuté, nulovú rotáciu.

Existujú štyri hlavné kanály pre vzhľad Higgsovho bozónu:

1. Po fúzii dvoch gluónov. On je hlavný.
2. Pri zlúčení párov WW-alebo ZZ-.
3. S podmienkou sprevádzania W-alebo Z-bozónu.
4. S prítomnými špičkovými kvarkami.

Rozpadá sa na pár b-antikvark A B-kvark, na dva páry elektrón-pozitrón a/alebo mión-antimuón s dvoma neutrínami.

V roku 2017, začiatkom júla, sa na konferencii za účasti EPS, ATLAS, HEP a CMS objavila správa, že sa konečne začali objavovať viditeľné náznaky, že Higgsov bozón sa rozpadá na pár b-kvark-antikvark.

Predtým bolo nereálne vidieť to na vlastné oči v praxi kvôli ťažkostiam s oddelením zrodu rovnakých kvarkov iným spôsobom od procesov v pozadí. Štandardný fyzikálny model naznačuje, že takýto rozpad je najčastejší, to znamená viac ako polovica prípadov. V októbri 2017 bolo otvorené sebavedomé pozorovanie signálu rozpadu. Takéto vyhlásenie urobili CMS a ATLAS vo svojich publikovaných článkoch.

Vedomie masy

Častica objavená Higgsom je taká dôležitá, že Leon Lederman (laureát Nobelovej ceny) v názve svojej knihy ju nazval časticou Božou. Hoci Leon Lederman sám vo svojej pôvodnej verzii ponúkol "častica diabla", , redaktori však jeho návrh odmietli.

V médiách sa tento frivolný názov používa pomerne široko. Aj keď to mnohí vedci neschvaľujú. Veria, že meno "boson fľaše šampanského by bol oveľa úspešnejší", , pretože potenciál Higgsovho poľa pripomína dno práve tejto fľaše a jej otvorenie určite povedie k úplnému vypusteniu mnohých takýchto fliaš.