Большой адронный коллайдер путь к апокалипсису или прогрессу реферат

Обновлено: 07.07.2024

Большой адронный коллайдер (LHC, от английского Large Hadron Collider) – одна из наиболее впечатляющих по своим масштабам экспериментальных установок современной физики. БАК – самый мощный в мире ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов (ионов свинца) и изучения продуктов их соударений. Коллайдер построен в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований (CERN), на границе Швейцарии и Франции, недалеко от Женевы.

Большим назван из-за своих размеров: длина основного кольца ускорителя составляет 26,659 м; адронным — из-за того, что он ускоряет адроны, то есть частицы, состоящие из кварков; коллайдером (англ. collide — сталкиваться) — из-за того, что пучки частиц ускоряются в противоположных направлениях и сталкиваются в специальных точках столкновения.

Содержание работы

Введение 3
Предыстория 4
История строительства и эксплуатация LHC 6
Цели эксперимента 9
Финансирование проекта 11
Технические характеристики 13
Детекторы 15
Распределенная компьютерная сеть GRID 17
Вывод 18
Список литературы 19

Файлы: 1 файл

Большой адронный коллайдер.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

КАФЕДРА БУХГАЛТЕРСКОГО УЧЕТА

проф., д. экон. наук

должность, уч. степень, звание

БОЛЬШОЙ АДРОННЫЙ КОЛЛАЙДЕР

по дисциплине: КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Введение

БАК будет ускорять протоны до самых высоких энергий, когда-либо достигавшихся в ускорителях, сталкивать их лоб в лоб 30 млн раз в секунду, создавая при каждом столкновении тысячи частиц, разлетающихся почти со скоростью света.

С 2009 года проектом БАК руководит генеральный директор CERN Рольф-Дитер Хойер.

В международном во всех отношениях проекте БАК участвуют 20 государств — членов ЦЕРН в Европе, государства-наблюдатели, такие как США, Япония, Россия, а также другие страны, например Канада и Китай.

Физики ожидают, что БАК откроет новую эру в физике элементарных частиц, и это поможет найти ответ на главные загадки строения материи и энергии во Вселенной.

Предыстория

Впервые ускорители частиц стали использоваться в науке в конце 20-х годов XX века для исследования свойств материи. Первый кольцевой ускоритель, циклотрон, был создан в 1931 году американским физиком Эрнестом Лоуренсом (Ernest Lawrence). В 1932 году англичанин Джон Кокрофт (John Cockcroft) и ирландец Эрнест Уолтон (Ernest Walton) при помощи умножителя напряжения и первого в мире ускорителя протонов сумели впервые осуществить искусственное расщепление ядра атома: при бомбардировке лития протонами был получен гелий. Ускорители частиц работают за счет электрических полей, которые используются для ускорения (во многих случаях до скоростей, приближенных к скорости света) и удержания на заданной траектории заряженных частиц (например, электронов, протонов или более тяжелых ионов). Простейший бытовой пример ускорителей - это телевизоры с электронной лучевой трубкой.

Ускорители используются для разнообразных экспериментов, в том числе для получения сверхтяжелых элементов. Для исследования элементарных частиц также используются коллайдеры (от collide - "столкновение") - ускорители заряженных частиц на встречных пучках, предназначенные для изучения продуктов их соударений. Ученые придают пучкам большие кинетические энергии. При столкновениях могут образоваться новые, ранее неизвестные частицы. Специальные детекторы призваны уловить их появление. На начало 1990-х годов наиболее мощные коллайдеры действовали в США и Швейцарии. В 1987 году в США недалеко от Чикаго был запущен коллайдер Тэватрон (Tevatron) с максимальной энергией пучка 980 гигаэлектронвольт (ГэВ). Он представляет собой подземное кольцо длиной 6,3 километра. В 1989 году в Швейцарии под эгидой Европейского центра по ядерным исследованиям (CERN) был введен в эксплуатацию Большой электрон-позитронный коллайдер (LEP). Для него на глубине 50-175 метров в долине Женевского озера был построен кольцевой тоннель длинной 26,7 километра, в 2000 году на нем удалось добиться энергии пучка в 209 ГэВ.

В СССР в 1980-е годы был создан проект Ускорительно-накопительного комплекса (УНК) - сверхпроводящего протон-протонного коллайдера в Институте физики высоких энергий (ИФВЭ) в Протвино. Он превосходил бы по большинству параметров LEP и Тэватрон и должен был позволить разгонять пучки элементарных частиц с энергией 3 тераэлектронвольта (ТэВ). Его основное кольцо длиной 21 километр было построено под землей в 1994 году, однако из-за нехватки средств проект в 1998 году был заморожен, построенный в Протвино тоннель - законсервирован (были достроены только элементы разгонного комплекса), а главный инженер проекта Геннадий Дуров уехал на работу в США. По мнению некоторых российских ученых, если бы УНК был достроен и введен в строй, не было бы необходимости в создании более мощных коллайдеров: высказывалось предположение, что для получения новых данных о физических основах мироустройства достаточно было преодолеть на ускорителях порог энергии в 1 ТэВ. США тоже отказались от строительства собственного Сверхпроводимого суперколлайдера (SSC) в 1993 году, причем по финансовым соображениям.

История строительства и эксплуатация LHC

Вместо строительства собственных коллайдеров физики разных стран решили объединиться в рамках международного проекта, идея создания которого зародилась еще в 1984 году и была официально одобрена десятью годами позже. Больше десяти лет специалисты по физике элементарных частиц с нетерпением ждали шанса исследовать диапазон, где энергии достигают тераэлектронвольт (1 ТэВ = 10 12 эВ), — терадиапазон. При таких энергиях, возможно, проявятся новые физические явления, такие как неуловимые частицы Хиггса (ответственные, как полагают, за существование массы у других частиц), а также частицы, которые образуют темную материю, составляющую большую часть вещества во Вселенной. БАК позволит проникнуть в физику самых малых расстояний (вплоть до нанонанометра, или 10 –18 м) и достичь самых высоких из когда-либо исследованных энергий.

Процесс ввода в действие предполагает на первом этапе получение одного пучка, затем двух и, наконец, их столкновение; переход от низких энергий до терамасштаба; от пробных пучков малой интенсивности к более мощным, пригодным для получения экспериментальных данных с достаточной скоростью. На каждом этапе этого пути будут появляться трудности, которые предстоит преодолевать коллективу из 5 тыс. ученых, инженеров и студентов, участвующих в гигантском проекте.

После окончания экспериментов на швейцарском LEP его оборудование было демонтировано, и на его месте в 2001 году начато строительство Большого адронного коллайдера (БАК, Large Hadron Collider, LHC).

Строительство специальной криогенной линии для охлаждения магнитов закончено 19 ноября 2006 года. 27 ноября этого же года установлен в туннеле последний сверхпроводящий магнит.

11 августа 2008 года успешно завершена первая часть предварительных испытаний. Во время испытаний пучок заряженных частиц прошёл чуть более трёх километров по одному из колец БАК.

10 сентября 2008 года был произведён официальный запуск коллайдера. Запущенные пучки протонов успешно прошли весь периметр коллайдера по и против часовой стрелки.

12 сентября 2008 года команде БАК удалось запустить и непрерывно удерживать циркулирующий пучок. На этом задача по установлению циркулирующего пучка завершилась, и физики приступили к подробным тестам магнитной системы.

21 октября 2008 года состоялась торжественная церемония официального открытия (инаугурация) БАК.

16 октября 2009 года завершено охлаждение всех восьми секторов коллайдера.

20 ноября 2009 года — впервые после аварии 19 сентября 2008 года пучок протонов успешно прошёл по всему кольцу Большого адронного коллайдера.

29-30 ноября учёные довели энергию каждого из пучков протонов до значения 1180 ГэВ. Таким образом, БАК стал самым мощным ускорителем частиц в мире.

9 декабря 2009 года — столкновения пучков протонов на рекордной энергии — 2,36 ТэВ.

4 января 2010 года - возобновились технические работы на БАК после рождественских каникул.

В феврале-марте 2010-го года ожидается окончание технических работ, закрытие коллайдера на несколько дней и начало рабочих столкновений вперемешку с тестовыми. Энергия протонов при этом не будет превышать 3.5ТэВ на пучок. В таком режиме коллайдер должен проработать до лета или осени 2011-го года, когда будет закрыт на долговременный ремонт. Ремонт займёт год или более длительное время. После ремонта ожидается повышение энергии протонов до проектной энергии в 7 ТэВ на пучок.

В ускорителе предполагается сталкивать протоны с суммарной энергией 14 ТэВ (то есть 14 тераэлектронвольт или 14·10 12 электронвольт) в системе центра масс налетающих частиц, а также ядра свинца с энергией 5,5 ГэВ (5,5·10 9 электронвольт) на каждую пару сталкивающихся нуклонов. На начало 2010-го года БАК уже несколько превзошел по энергии протонов предыдущего рекордсмена — протон-антипротонный коллайдер Тэватрон, который в настоящее время работает в Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми (США). В будущем, когда наладка оборудования будет завершена, БАК будет самым высокоэнергичным ускорителем элементарных частиц в мире, на порядок превосходя по энергии остальные коллайдеры.

Цели эксперимента

Основной целью строительства БАК было уточнение или опровержение Стандартной модели - теоретической конструкции в физике, описывающей элементарные частицы и три из четырех фундаментальных взаимодействия: сильное, слабое и электромагнитное, за исключением гравитационного. Формирование Стандартной модели было завершено в 1960-1970-х годах, и все сделанные с тех пор открытия, по мнению ученых, описывались естественными расширениями этой теории. При этом Стандартная модель объясняла, каким образом взаимодействуют элементарные частицы, но не отвечала на вопрос, почему именно так, а не иначе.

Большой адронный коллайдер — путь к апокалипсису или прогрессу?

Цель проекта: Доказать, что адронный коллайдер не представляет опасности для человечества.

Задачи проекта:

Адронный коллайдер- это тороидальный ускоритель элементарных частиц. Пока что самый большой в мире. Его будут использовать, чтобы проводить физические опыты: столкновение пучков различных частиц. В результате будут получаться другие частицы, а их свойства будут тщательно изучаться. Вероятно, получат самые тяжелые элементы, более плотно изучат образование черных дыр (их уже получали на меньших ускорителях).

Принцип работы адронного коллайдера

Скорость частиц в БАК на встречных пучках близка к скорости света в вакууме. Разгон частиц до таких больших скоростей достигается в несколько этапов. На первом этапе низкоэнергетичные линейные ускорители Linac 2 и Linac 3 производят инжекцию протонов и ионов свинца для дальнейшего ускорения. Затем частицы попадают в PS-бустер и далее в сам PS (протонный синхротрон) , приобретая энергию в 28 ГэВ. После этого ускорение частиц продолжается в SPS (протонный суперсинхротрон) , где энергия частиц достигает 450 ГэВ. Затем пучок направляют в главное 26,7-километровое кольцо и в точках столкновения детекторы фиксируют происходящие события.

Раскрытие мифов об адронном коллайдере :

Большой адронный коллайдер –это не завод для получения антивещества, невозможно получения антивещества в огромном количестве. Поэтому миф 1 несостоятелен.

Существует предположение, что при столкновении частиц на скоростях, близких к скорости света возможно образование черной дыры, которая поглотит наш мир. Это утверждение также несостоятельно, потому что для образования черной дыры необходимо сжать объект в миллионы раз. При столкновении частиц в коллайдере, частицы до такого размера не сжимаются. Но даже при образовании микроскопической черной дыры, сила её гравитации ничтожно мала и неспособна разрушить нашу вселенную.

Для образования черной дыры необходима энергия 10 в 23 степени. В коллайдере энергия 10 в 13 степени. Поэтому миф 2 несостоятелен.

Странгены- сгустки странного вещества. Согласно этому мифу столкновение странгена с ядром обычного атома, превращает атом в странную материю, в результате этого столкновения во все стороны разлетаются новые капли этого вещества. Цепная реакция охватывает всю планету и все живое. По этой версии странное вещество заразит весь мир и мир погибнет.

В коллайдере получают кварки: down, up, очарованные, странные кварки. Кварки не заперты в частицы. Кварки – это то, из чего сделаны другие элементарные частицы. Мы состоим из протонов и нейтронов. В их составе два кварка down, up. Есть странный кварк. Есть частицы, в которые входит странный кварк.

В коллайдере сталкиваются протоны и нейтроны, которые не способны при своем столкновении породить странный кварк, а следовательно и странное вещество. Поэтому миф 3 несостоятелен.

Что подарил миру адронный коллайдер или в чем его польза?

2. Медицина- нанофильтры для очистки крови.

4. Быт-фильтры для очистки воды.

6. Коллайдер поможет понять почему у всего есть масса.

Главное доказательство того, что все коллайдеры безопасны, содержится в самой природе. Но существует коллайдер , гораздо мощнее того, который работает в ЦЕРНе и имя ему – Вселенная.

Мы уже около 5 млрд лет бомбордируемся элементарными частицами, космическими лучами, солнечным ветром, энергия которых в миллиарды раз сильнее чем тех, которые создаются современными ускорителями.

На площадь, примерно равной площади Москвы, прилетают частицы с высокой энергией примерно 1 раз в год, и это происходит все время, пока существует Земля.

Если бы происходило что-нибудь плохое, то Земля давно исчезла бы давно, но Земля все ещё существует.

БОЛЬШОЙ АДРОННЫЙ КОЛЛАЙДЕР

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Мой проект посвящён одному из самых великих сооружений человечества, самому крупному и мощному ускорителю частиц – большому адронному коллайдеру.

Актуальность: человечество даже с учетом всех имеющихся на данный момент изобретений еще далеко от понимания полной картины окружающего мира, пространства, времени, материи и энергии. В мире есть ещё множество загадочного и необъяснимого. Большинство не представляют значимости такого проекта как БАК. По мнению ученых создание большого адронного коллайдера поможет науке продвинуться вперед и узнать много нового о возникновении нашей планеты. Но есть и те, кто считает, что БАК опасен для человечества и несет огромный риск для нашей планеты. Что же такое большой адронный коллайдер, зачем он нужен физикам и насколько он может быть полезен или опасен для человечества?

Цель проекта: познакомить людей с устройством и принципом работы большого адронного коллайдер. Выяснить опасен ли он для человечества.

Задачи:

1.Изучить литературу по истории физики элементарных частиц

2.Узнать устройство и принцип работы БАК.

3.Выяснить цель создания БАК.

4.Выяснить к какому прогрессу нас сможет привести БАК.

5.Узнать в чем опасность его использования.

Гипотеза: большой адронный коллайдер не несет угрозы для человечества.

Объект исследования: экспериментальная установка, квантовая физика.

Методы исследования: теоретический, метод изучения информации с помощью Интернета.

БОЛЬШОЙ АДРОННЫЙ КОЛЛАЙДЕР.

Ускорители заряженных частиц. Данные устройства нашли широкое применение в различных областях науки и промышленности. На сегодняшний день во всем мире их насчитывается более 30 тысяч. Для физика ускорители заряженных частиц служат инструментом фундаментальных исследований структуры атомов, характера ядерных сил, а также свойств ядер, которые в природе не встречаются. Однако для проведения более сложных опытов нужны ускорители, способные разогнать частицы до высоких энергий, имеющие большую мощность. Одним из таких является большой адронный коллайдер.

Большой адронный коллайдер, сокращённо БАК — ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов (ионов свинца) и изучения продуктов их соударений. Коллайдер построен в ЦЕРНе (Европейский совет ядерных исследований), находящемся около Женевы, на границе Швейцарии и Франции. БАК является самой крупной экспериментальной установкой в мире, а также самым сложным устройством, когда-либо созданным человеком. В строительстве и исследованиях участвовали и участвуют более 10 тысяч учёных и инженеров более чем из 100 стран (в том числе и из России).

Идея создания коллайдера появилась ещё в 1984 году. Десять лет велись различные дискуссии насчет того, что будет собой представлять адронный коллайдер, зачем нужен именно такой масштабный исследовательский проект. В 1994 проект одобрили. А строительство начали только в 2001 году, выделив для его размещения подземные коммуникации прежнего ускорителя элементарных частиц – большого электрон-позитронного коллайдера. Основное кольцо ускорителя находится на глубине около ста метров под землей. В 2001 году планировалось потратить на проект 3 млрд. евро и 700 млн. евро для проведения экспериментов. Сегодня на проект потрачено 10 млрд. евро. Столько же стоит построить космическую станцию.

Как работает:

В основе работы БАК, как и всех ускорителей, заложено взаимодействие заряженных частиц с электрическим и магнитным полями. Электрическое поле способно напрямую совершать работу над частицей, то есть увеличивать ее энергию. Магнитное же поле, создавая силу Лоренца, лишь отклоняет частицу, не изменяя ее энергии, и задает орбиту, по которой движутся частицы.

Скорость частиц в БАК близка к скорости света в вакууме. Разгон частиц до таких больших скоростей достигается в несколько этапов. На первом этапе низкоэнергетичные линейные ускорители производят инжекцию протонов и ионов свинца для дальнейшего ускорения. Затем частицы через бустер попадают в протонный синхротрон, где получают заряд в 28 ГэВ (Электронвольт [эВ] внесистемная единица измерения энергии, широко используемая в атомной и квантовой физике. — энергия, приобретаемая электроном при прохождении разности потенциалов 1 вольт.). После этого ускорение частиц продолжается в протонном суперсинхротроне, где энергия частиц достигает 450 ГэВ. Затем пучок направляют в главное 26,7-километровое кольцо.

Всё кольцо коллайдера разделено на восемь равных секторов, на каждом из которых стоят в ряд магниты, управляющие движением пучка протонов. Под воздействием магнитного поля элементарные частицы не улетают прочь по касательной, а остаются внутри кольца. Кроме того, специальные фокусирующие магниты не дают протонам во время движения колебаться в продольном направлении и задевать стенки вакуумной трубы, в которой осуществляется движение.

Всего вдоль тоннеля установлено 1624 магнита. Их протяженность в общей сложности превышает 22 км, длина каждого магнита около 15 метров. Магниты используются двух видов — квадропульные (392 шт.) и дипольные (1232 шт.). Именно дипольные магниты удерживают частицы, тогда как квадропульные магниты нужны для того, что бы максимально повысить шансы на взаимодействие частиц, которые может произойти в местах пересечения труб. Для достижения требуемых величин напряженности магнитного поля магниты пришлось делать со сверхпроводящими обмотками. Поэтому для проведения в рабочее состояние их необходимо охлаждать до температуры 1,9 К (или -271,3 градуса по Цельсию). Это ниже, чем температура в открытом космическом пространстве (2,7 К или -270,5 градуса по Цельсию). Чтобы охладить 36800 тонн конструкции и получить космический холод в земных условиях, для БАК пришлось создать мощнейшую криогенную систему, содержащую более 40000 герметичных сварных швов, и использующую 10000 тонн жидкого азота и 130 тонн жидкого гелия. В четырех местах пучки из двух труб ускорителя пересекаются, и в этих местах происходит столкновение протонов.

Для регистрации частиц, которые образовались во время столкновения, были сконструированы специальные приборы — детекторы. Их шесть. По сути это гигантские цифровые фотокамеры с разрешением в 150 мегапикселей, способные делать 600 миллионов кадров в секунду.

Цели создания.

Еще в начале XX века в физике появились две основополагающие теории — общая теория относительности Альберта Эйнштейна, которая описывает Вселенную на макроуровне и квантовая теория поля, которая описывает Вселенную на микроуровне. Однако проблема в том, что эти теории несовместимы друг с другом. Например, для адекватного описания происходящего в черных дырах нужны обе теории, а они вступают в противоречие.

Эйнштейн многие годы пытался разработать единую теорию поля, но безуспешно, поскольку игнорировал квантовую механику. В конце 1960-х годов физикам удалось разработать Стандартную модель, которая объединяет три из четырех фундаментальных взаимодействий — сильное, слабое и электромагнитное. Однако четвертое — гравитационное взаимодействие, по-прежнему описываются только в терминах общей теории относительности. Стандартная модель не может объяснить, почему одни частицы имеют большую массу, а другие не имеют ее вовсе. Есть гипотеза, что за массу отвечает особая частица — бозон Хиггса (предсказанный шотландским физиком Питером Хиггсом в 1964 году в рамках Стандартной модели).

Таким образом, в настоящее время фундаментальные взаимодействия описываются двумя общепринятыми теориями: общей теорией относительности и стандартной моделью. И, несмотря на предпринимаемые физиками усилия, их объединения пока достичь не удалось. Нет экспериментального подтверждения выдвигаемых гипотез — проблемы в том, что для проведения соответствующих экспериментов нужны энергии, недостижимые на современных ускорителях заряженных частиц.

Мощность Большого адронного коллайдера позволяет физикам рассчитывать по крайней мере на то. что они смогут найти убедительные подтверждения верности Стандартной модели. В столкновениях пучков тяжелых ядер физики надеются создать и условия Большого взрыва — отправной точки развития Вселенной. Считается, что в первые мгновения после взрыва существовала лишь кваркглюонная плазма, при этом в небольшом объеме пространства энергия оказывается столь велика, что весь этот объем заполнен кварками (внутренними составляющими протона) и глюонами (элементарными частицами, переносчиками сильного взаимодействия). Кварки в этом состоянии непрерывно аннигилируют и вновь рождаются из вакуума. Говоря о таком состоянии, трудно сказать — отнести это состояние к веществу или к состоянию самого пространства.

Чего удалось достичь ?

4 июля 2012 года, после трех лет экспериментов на Большом адронном коллайдере физики ЦЕРНа объявили об открытии "частицы, по своим параметрам очень похожей на бозон Хиггса". Эта частица не имеет электрического заряда и нестабильна. На тот момент ученым не было в точности ясно, насколько открытая ими частица соответствует предсказаниям Стандартной модели. К марту 2013 года физики получили достаточно данных о частице, чтобы официально объявить, что это бозон Хиггса.

8 октября 2013 года британскому физику Питеру Хиггсу и бельгийцу Франсуа Энглеру, открывшему механизм нарушения электрослабой симметрии (благодаря этому нарушению элементарные частицы могут иметь массу), была присуждена Нобелевская премия по физике за "теоретическое открытие механизма, который обеспечил понимание происхождения масс элементарных частиц".

В февральской 2015 года публикации в журнале Physical Review Letters физики заявили, что возможной причиной практически полного отсутствия антиматерии во Вселенной и преобладания обычной видимой материи могли послужить движения поля Хиггса – особой структуры, где "живут" бозоны Хиггса. Российско-американский физик Александр Кусенко из университета Калифорнии в Лос-Анджелесе (США) и его коллеги полагают, что им удалось найти ответ на эту вселенскую загадку в тех данных, которые были собраны Большим адронным коллайдером во время первого этапа его работы, когда был обнаружен бозон Хиггса, знаменитая "частица бога".

14 июля 2015 года стало известно, что специалисты Европейского центра ядерных исследований после ряда экспериментов на Большом адронном коллайдере объявили об открытии ранее предсказанной российскими учеными новой частицы, называемой пентакварком. Изучение свойств пентакварков позволит лучше понять, как устроена обычная материя. Возможность существования пентакварков предсказали сотрудники Петербургского института ядерной физики имени Константинова Дмитрий Дьяконов, Максим Поляков и Виктор Петров.

Чего мы сможем достичь в будущем ?

Помимо того, что мы, возможно, сможем понять Вселенную, большой адронный коллайдер может привести человечество к большому прогрессу, а именно:

1.МЕЖЗВЕЗДНЫЕ ПЕРЕЛЕТЫ.

Физики теоретически хотят доказать что энергия и материя имеют единую природу и, что существует возможность перехода из состояния энергии в материю и обратно. Преобразование энергии в материю (аннигиляция),в будущем позволит создать фотонные двигатели, которые, в свою очередь, позволят нам быстро путешествовать к другим звездам

2.ПРОСТОЙ ВЫХОД В КОСМОС.

Благодаря опытам, нам станет доступно управление гравитацией, в частности антигравитация. В случае успеха, перед человечеством откроются революционные возможности, начиная фантастическими ховербордами и летающими машинами, и заканчивая доступностью путешествий в космос.

3.МАШИНА ВРЕМЕНИ.

КАКУЮ ОПАСНОСТЬ МОЖЕТ ПРЕДСТАВЛЯТЬ БОЛЬШОЙ АДРОННЫЙ КОЛЛАЙДЕР?

1.Рождение чёрной дыры.

Чёрная дыра — область в пространстве-времени, сила гравитационного притяжения которой настолько сильна, что даже объекты, движущиеся со скоростью света, не могут ее покинуть. Это чрезвычайно плотные компактные объекты с массой от 4 до 170 миллионов раз превышающей солнечную. Хотя черные дыры по определению огромны, вполне возможно хотя бы в теории, что небольшое количество материи — десятки микрограммов — могут быть упакованы достаточно плотно, чтобы создать черную дыру. Это и будет примером микроскопической черной дыры.

До сих пор никто не наблюдал и не производил микроскопических черных дыр — даже БАК. Но некоторые ученые опасаются , что разгон субатомных частиц до 99,99% скорости света и последующее их столкновение могут создать настолько плотное месиво частиц, что появится черная дыра.

Физики CERN сообщают, что общая теория относительности Эйнштейна предполагает, что на БАК невозможно произвести такое экзотическое явление. Но что, если Эйнштейн ошибался?

Даже если так, другая теория, разработанная известным астрофизиком Стивеном Хокингом, предсказывает, что даже если микроскопическая черная дыра образуется внутри БАК, она мгновенно распадется, не представляя никакой угрозы для существования Земли.

В 1974 году Хокинг предсказал, что черные дыры не просто пожирают материю, но и выплевывают ее в виде чрезвычайно высокоэнергетического излучения Хокинга. Согласно теории, чем меньше черная дыра, тем больше излучения Хокинга она выдает в космос, постепенно сходя на нет. Таким образом, микроскопическая черная дыра, став наименьшей, исчезнет, прежде чем сможет нанести ущерб и уничтожить нас. Возможно, по этой причине мы и не видели микроскопических черных дыр.

2.Рождение странной материи. Страпельки.

Предполагается, что страпельки, в отличие от обычных атомных ядер, могут оказаться устойчивыми по отношению к спонтанному делению даже при больши́х массах. Если это верно, то страпельки могут достигать макроскопических и даже астрономических размеров и масс.

Предполагается также, что столкновение страпельки с ядром какого-нибудь атома может вызывать его превращение в странную материю, которое сопровождается выделением энергии. В результате во все стороны разлетаются всё новые страпельки, что теоретически может привести к цепной реакции. Высказываются опасения, что данный процесс каталитического превращения обычной материи в странную может привести к превращению в странную всей материи, из которой состоит наша планета.

Физики CERN, однако, утверждают, что если и удастся создать страпельку, шансы на то, что она будет взаимодействовать с обычной материей, весьма невелики:

3.Рождение магнитных монополей.

В природе магниты обладают двумя концами — северным и южным полюсом. Но в конце 19 века физик Пьер Кюри, муж Марии Кюри, предположил, что нет никаких причин того, почему частица с одним магнитным полюсом не может существовать.

Спустя более полувека такая частица под названием магнитный монополь никогда не создавалась в природе и не наблюдалась в природе. То есть она сугубо гипотетическая. Но это не помешало некоторым предположить, что мощная машина вроде БАК может создать первый в истории магнитный монополь, который может уничтожить Землю.

Теория того, что монополь может уничтожать протоны — субатомные строительные блоки всей материи во Вселенной — спекулятивная в лучшем случае, объясняют физики CERN. Но допустим, эта теория верна. В таком случае эта частица будет обладать массой, которая слишком велика, чтобы БАК мог создать такую частицу.

ВЫВОД.

Большой адронный коллайдер – важный проект, который способствует развитию такой великой науки как физика. Что же касается опасности его использования, то исходя из приведённый фактов, я могу сделать вывод, что БАК не представляет человечеству опасности . Процессы, которые на нём происходят, происходят и в естественной природе. Примером может послужить бомбардировка Земли космическими частицами. В нашей атмосфере, как и на самой Земле происходит множество столкновений заряженных частиц, которые прилетают к нам из космоса и имеют огромные энергии сопоставимые с теми, что имеют частицы в коллайдере. Однако, это не приводит к катастрофическим последствиям – это естественное природное явление и огромных черных дыр при этом не возникает. Из этого можно сделать вывод, что гипотеза подтвердилась.

ПРИМЕЧАНИЕ:

Адроны — класс частиц, состоящих из кварков.

Бозоны — частицы с целым значением спина; бозонами являются все переносчики взаимодействий.

Глюоны — частицы-переносчики взаимодействия, связывающие кварки в адронах.

Кварки — фундаментальные частицы материи.

Коллайдер — ускоритель, в котором сталкиваются два встречных пучка частиц.

Синхротрон — кольцевой ускоритель частиц с орбитой постоянного радиуса.

Стандартная модель — современная теория элементарных частиц; охватывает электрослабое и сильное взаимодействия.

Теория электрослабого взаимодействия — описывает электромагнитное и слабое взаимодействия как разные проявления одного взаимодействия.

Электронвольт =1,6 х 10–19 Дж — энергия, приобретаемая электроном при прохождении разности потенциалов 1 вольт.

Большой Адронный Коллайдер (LHC) – гигантский научный инструмент в окрестностях Женевы, находящийся на глубине 100м под землей на границе между Швейцарией и Францией. Этот самый большой в мире ускоритель элементарных частиц направлен на изучение мельчайших известных науке частиц – фундаментальных строительных блоков. Он перевернёт наше понимание микро мира от атомов до бескрайности Вселенной.

Два луча субатомных частиц называемых ‘адроны’ будут двигаться внутри кругового ускорителя в противоположных направлениях, с каждым кругом набирая энергию, разгоняясь почти до скорости света. Физики используют LHC чтобы воссоздать модель Большого Взрыва, столкнув два луча фронтально на очень высоком уровне энергии. Команды учёных физиков со всего мира проанализируют частицы, образовавшиеся в результате столкновения, в ряде экспериментов с использованием особых детекторов.

Существует множество теорий касающихся LHC, в частности какие последствия ждут нас в результате этих столкновений. С уверенностью можно утверждать, что с новым ускорителем откроется новый мир физики. Десятилетиями Стандартная Модель физики элементарных частиц верно служила учёным-физикам, и как средство понимания фундаментальных законов природы, но увы, она не даёт полного представления. Лишь экспериментальные данные, добытые с помощью LHC, помогут значительно продвинуться в понимании Вселенной.

Учёные смогут, наконец, получить ответы на безответные вопросы – Что такое масса? Из чего состоит 96% вселенной? Почему больше не существует антиматерия? (будут устанавливаться различия между материей и антиматерией) Что представляла собой материя в первую секунду жизни Вселенной?

Однако, по мнению двух малоизвестных американских учёных, запуск Большого адронного коллайдера может привести к Апокалипсису. Уолтер Вагнер и Луис Санчо подали иски в суд на Европейскую организацию по ядерным исследованиям. Они считают, что в результате столкновения частиц с такой энергией в ускорителе может образоваться чёрная дыра, которая будет расти и сначала всосет в себя сам коллайдер, Швейцарию, Европу, а за ними и всю планету Земля.

Тем не менее, по мнению российских учёных, появление таких дыр почти невероятно. Рукотворные временные завихрения не имеют ничего общего с астрономическими чёрными дырами. Они ничтожно малы и способны существовать меньше секунды.

В любом случае нам с вами остаётся лишь гадать станет ли реальным очередной миф о конце света. Есть кстати официальный сайт, где можно узнать, сколько осталось до запуска Большого адронного коллайдера… или до апокалипсиса?

Читайте также: