Большой адронный коллайдер реферат

Обновлено: 29.06.2024

Развития экспериментальной техники в физике элементарных частиц широко обсуждаются не только физиками-профессионалами. Что же такое Большой Адронный Коллайдер (сокращенно БАК), зачем он нужен физикам и насколько он может быть полезен или опасен для человечества? Ради чего расходуются столь значительные материальные ресурсы? Поиск единой природы всех взаимодействий, исследование гравитационного… Читать ещё >

Адронный коллайдер ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Введение

Большой адронный коллайдер Большой адронный коллайдер — ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов (ионов свинца), изучения продуктов их соударений.

Коллайдер построен в научно-исследовательском центре на границе Швейцарии и Франции, его строительство началось еще в 2001 году. Протяженность его 27 километров на глубине 50−175 метров. Был запущен осенью 2008 года. Руководитель проекта — Лин Эванс. В строительстве и исследованиях участвовали и участвуют более 10 тыс. учёных и инженеров из 100 стран.

Внутри коллайдера поддерживается температура, которая ниже температуры космоса почти на полтора градуса. Совершенная криогенная система позволяет охлаждать внутренности коллайдера до -271.3 °C. А вот в космосе температура достигает примерно -270 °C. Несмотря на то, что сейчас внутри него царит температура, которая даже ниже, чем в открытом космосе, в результате столкновения пучков протонов внутри будет создаваться температура, в 100 000 выше, чем температура ядра Солнца. На триллионную часть секунды будет возникать температура в 1,5 триллиона °C.

Опровергая теорию Эйнштейна Нейтрино — электрически нейтральная элементарная частица с массой покоя много меньшей массы электрона, способны спонтанно менять один тип на другой. Ученые хотели подсчитать, сколько к концу пути в пучке окажется нейтрино. Результат оказался совершенно неожиданным — нейтрино преодолели положенное расстояние в 732 километра на несколько миллиардных долей секунды раньше, чем если бы передвигались со скоростью света. Точнее, превышение скорости света составило 60 наносекунд. Самим ученым, проводившим эксперимент, результат показался настолько неправдоподобным, что они перепроверили его 15 тысяч раз, рассчитывая найти какую-нибудь ошибку или неточность. Но погрешность в конечном итоге оказалась столь мала, что остался единственный вывод — можно говорить о сенсационном открытии. Однако исследователи не спешат делать громких заявлений, ведь если все это на самом деле признают открытием, теория относительности Эйнштейна превратится в теорию невероятности. Всю физику придется создавать заново. Учитывая эти последствия, физики CERN обратились за помощью к своим коллегам во всем мире, прежде всего в США и Японии, чтобы они перепроверили их наблюдения. Предполагается, что открытие сделает возможными путешествия во времени.

Настоящее климатическое оружие эйнштейн большой адронный коллайдер Некоторые исследователи возлагают вину за аномальную жару нынешнего лета на физиков, которые запускали протоны по гигантскому кольцу. Согласно расследованию резкие и масштабные изменения погоды произошли сразу после максимальных выделений энергии на БАКе в декабре 2009 года, когда температура воздуха упала ниже нормы на 10 градусов в Европе и России. А после дальнейшего увеличения энергии на БАКе весной 2010 года образовались обширные антициклоны, приведшие к убийственному пеклу летом в Центральной России. 27 февраля 2010 года на БАКе возобновились эксперименты после небольшого ремонта — и в Чили произошло землетрясение магнитудой 8 баллов, а на следующий день над Европой пронеслись мощные ураганы.

Заключение

1. И. М. Дрёмин . Физика на Большом адронном коллайдере // УФН: журнал- 2009. — Т. 179. — № 6.

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.

Начало работы коллайдера. Экспериментальное доказательство существования бозона Хиггса. Процесс ускорения частиц в коллайдере и потребление энергии. Финансирование проекта и международное сотрудничество. Слухи об опасности. Изучение кварк-глюонной плазмы.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	31.03.2011
Размер файла	26,5 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Тюменская государственная сельскохозяйственная академия

Реферат на тему:

студентка 313 группы

Большой адронный коллайдер - самый мощный в мире ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, построенный Европейским центром по ядерным исследованиям (CERN) в подземном тоннеле протяженностью 27 километров на глубине 50-175 метров на границе Швейцарии и Франции. На нем физики хотят проверить некоторые положения специальной теории физики элементарных частиц. Был запущен осенью 2008 года, однако из-за аварии эксперименты на нем начались только в ноябре 2009 года, а на проектную мощность он вышел в марте 2010 года. Запуск коллайдера привлек внимание не только физиков, но и простых обывателей, поскольку в СМИ высказывались опасения по поводу того, что эксперименты на коллайдере могут привести к концу света.

Цели эксперимента.

· Одна из главных задач БАК - экспериментальное доказательство существования бозона Хиггса. Существование этой частицы было предсказано еще в 1960 году британским физиком Питером Хиггсом. Согласно Стандартной модели, бозон Хиггса фактически создает всю массу во Вселенной, однако для того, чтобы его обнаружить, необходима энергия, которая и будет достигнута на БАК. При столкновении двух заряженных частиц они аннигилируются и выделяется энергия достаточная для "рождения" искомой частицы - бозона Хиггса.

· При помощи БАК физики, возможно, смогут ответить на вопрос, почему видимая материя составляет всего около 4 процентов Вселенной, в то время как остальная часть - это темная материя и "темная энергия", которые участвуют только в гравитационном взаимодействии.

· При помощи БАК физики надеются лучше понять, что представляла из себя Вселенная в первые мгновения после Большого Взрыва.

· Ученые также рассчитывают ответить на другой важный вопрос, стоящий перед Стандартной моделью: почему в существующей Вселенной так мало антиматерии, хотя, теоретически, после Большого Взрыва антиматерии и материи должно было образоваться поровну?

· Возможно, БАК поможет доказать или опровергнуть теорию о том, что кроме привычных нам четырех измерений (пространства и времени) существуют и другие измерения, которые постулируются в "теории струн", описывающей явления, которые выходят за рамки Стандартной модели и ее более простых расширений.

Ученые отмечали, что если на БАК не удастся добиться открытия бозона Хиггса (в прессе его иногда называли "частицей бога") - это поставит под вопрос всю Стандартную модель, что потребует полного пересмотра существующих представлений об элементарных частицах. В то же время, если Стандартная модель будет подтверждена, некоторые области физики потребуют дальнейшей экспериментальной проверки: в частности, нужно будет доказать существование "гравитонов" - гипотетических частиц, которые отвечают за гравитацию.

Большой адронный коллайдер

Большой адромнный колламйдер -- 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, на границе Швейцарии и Франции, недалеко от Женевы. БАК является самой крупной экспериментальной установкой в мире. Руководитель проекта -- Лин Эванс. В строительстве и исследованиях участвовали и участвуют более 10 000 учёных и инженеров более чем из 100 стран.

Большим назван из-за своих размеров: длина основного кольца ускорителя составляет 26659м; 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.

Ускоритель расположен в том же туннеле, который прежде занимал Большой электрон-позитронный коллайдер. Туннель с длиной окружности 26,7 км проложен под землёй на территории Франции и Швейцарии. Глубина залегания туннеля -- от 50 до 175 метров, причём кольцо туннеля наклонено примерно на 1,4 % относительно поверхности земли. Для удержания, коррекции и фокусировки протонных пучков используются 1624 сверхпроводящих магнита, общая длина которых превышает 22 км. Магниты работают при температуре 1,9 K (?271 °C), что немного ниже температуры перехода гелия в сверхтекучее состояние.

Суть экспериментов с БАК в том, чтобы используя мощнейшие электромагниты, разгонять протоны - первоосновные частицы вещества Вселенной, происхождение и строение которых неизвестно - и сталкивать на встречных направлениях, пытаясь наблюдать, что при этом происходит и понять, что оно означает.

Предыстория

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.

Вместо строительства собственных коллайдеров физики разных стран решили объединиться в рамках международного проекта, идея создания которого зародилась еще в 1980-х годах. После окончания экспериментов на швейцарском LEP его оборудование было демонтировано, и на его месте начато строительство Большого адронного коллайдера (БАК, Large Hadron Collider, LHC) - самого мощного в мире кольцевого ускорителя заряженных частиц на встречных пучках, на котором будут сталкиваться пучки протонов с энергиями столкновения до 14 ТэВ и ионы свинца с энергиями столкновения до 1150 ТэВ.

кварк глюонный плазма коллайдер энергия

Светимость БАК во время первого пробега составит всего 1029 частиц/см?·с. Это весьма скромная величина. Однако, после запуска БАК для экспериментальных исследований, светимость будет постепенно повышаться от начальной 5?1032 до номинальной 1,7?1034 частиц/см?·с, что по порядку величины соответствует светимостям современных B-фабрик BaBar (SLAC, США) и Belle (KEK, Япония). Выход на номинальную светимость планируется в 2010 году.

На БАК будут работать 4 основных и 2 вспомогательных детектора:

· ALICE (A Large Ion Collider Experiment)

· ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS)

· CMS (Compact Muon Solenoid)

· LHCb (The Large Hadron Collider beauty experiment)

· TOTEM (TOTal Elastic and diffractive cross section Measurement)

· LHCf (The Large Hadron Collider forward)

· MoEDAL (Monopole and Exotics Detector At the LHC).

ATLAS, CMS, ALICE, LHCb -- большие детекторы, расположенные вокруг точек столкновения пучков. Детекторы TOTEM и LHCf -- вспомогательные, находятся на удалении в несколько десятков метров от точек пересечения пучков, занимаемых детекторами CMS и ATLAS соответственно, и будут использоваться попутно с основными.

Процесс ускорения частиц в коллайдере и потребление энергии

Сгустки проходят полный круг ускорителя быстрее чем за 0,0001 сек, совершая, таким образом, свыше 10 000 оборотов в секунду.

Во время работы коллайдера расчётное потребление энергии составит 180 МВт. Предположительные энергозатраты всего CERNа на 2009 год с учётом работающего коллайдера -- 1000 ГВт·ч, из которых 700 ГВт·ч придётся на долю ускорителя. Эти энергозатраты -- около 10 % от суммарного годового энергопотребления кантона Женева. Сам CERN не производит энергию, имея лишь резервные дизельные генераторы.

Изучение кварк-глюонной плазмы

Ожидается, что примерно один месяц в год будет проходить в ускорителе в режиме ядерных столкновений. Будут происходить не только протон-протонные столкновения, но и столкновения ядер свинца. При неупругом столкновении двух ядер на ультрарелятивистских скоростях на короткое время образуется и затем распадается плотный и очень горячий комок ядерного вещества. Понимание происходящих при этом явлений (переход вещества в состояние кварк-глюонной плазмы и её остывание) нужно для построения более совершенной теории сильных взаимодействий, которая окажется полезной как для ядерной физики, так и для астрофизики.

Проверка экзотических теорий

Также ожидается обнаружение физических явлений вне рамок Стандартной Модели. Планируется исследование свойств W и Z-бозонов, ядерных взаимодействий при сверхвысоких энергиях, процессов рождения и распадов тяжёлых кварков (b и t).

Начало работы коллайдера

Краткий перечень основных научных результатов, полученных в 2010 году:

· при трёх различных энергиях (0,9, 2,36 и 7 ТэВ) изучены основные статистические характеристики протонных столкновений -- количество рождённых адронов, их распределение по быстроте, бозе-эйнштейновские корреляции мезонов, дальние угловые корреляции, вероятность остановки протона;

· показано отсутствие асимметрии протонов и антипротонов;

· обнаружены необычные корреляции протонов, вылетающих в существенно разных направлениях;

· получены ограничения на возможные контактные взаимодействия кварков;

· получены более веские, по сравнению с предыдущими экспериментами, признаки возникновения кварк-глюонной плазмы в ядерных столкновениях;

· исследованы события рождения адронных струй;

· подтверждено существование топ-кварка, ранее наблюдавшегося только на Тэватроне;

· обнаружено два новых канала распада Bs-мезонов.

Также в 2010 году были предприняты попытки обнаружить следующие гипотетические объекты:

· лёгкие чёрные дыры;

Финансирование проекта и международное сотрудничество

Отмечалось, что проект масштаба БАК не под силу создать одной стране. Он создавался усилиями не только 20 государств-участников CERN: в его разработке принимали участие более 10 тысяч ученых из более чем ста стран земного шара. С 2009 года проектом БАК руководит генеральный директор CERN Рольф-Дитер Хойер.

Бюджет проекта по состоянию на ноябрь 2009 года составил 6 млрд долларов. Именно столько было инвестировано в строительство установки, которое продолжалось семь лет. Ускоритель частиц создавался под руководством Европейской организации ядерных исследований. В проекте задействовано 700 специалистов из России. Общая стоимость заказов, которые получили российские предприятия, по некоторым оценкам, достигает 120 млн долларов.

В создании БАК принимает участие и Россия как член-наблюдатель CERN: в 2008 году на Большом адронном коллайдере работало около 700 российских ученых, в их числе были сотрудники ИФВЭ. Россия принимает активное участие как в строительстве БАК, так и в создании всех детекторов, которые должны работать на коллайдере.

Слухи об опасности

Ученые неоднократно заявляли о том, что вероятность конца света ничтожно мала. Была даже собрана специальная Группа оценки безопасности БАК, которая провела анализ и выступила с отчетом о вероятности катастроф, к которым могут привести эксперименты на БАК. Как сообщили ученые, столкновения протонов на БАК будут не опаснее, чем столкновения космических лучей со скафандрами космонавтов: они имеют иногда даже большую энергию, чем та, что может быть достигнута в БАК. А что касается гипотетических черных дыр, то они "рассосутся", не долетев даже до стенок коллайдера.

Впрочем, слухи о возможных катастрофах все равно держали общественность в напряжении. На создателей коллайдера даже подавали в суд: самые известные иски принадлежали американскому юристу и врачу Вальтеру Вагнеру и профессору химии из Германии Отто Ресслеру . Они обвиняли CERN в том, что своим экспериментом организация подвергают опасности человечество и нарушают гарантированное Конвенцией по правам человека "право на жизнь", однако иски были отклонены. Пресса сообщала, что из-за слухов о скором конце света после запуска БАК в Индии покончила с собой 16-летняя девушка.

Будущие проекты

В 2013 году CERN планирует модернизировать БАК, установив на него более мощные детекторы и увеличив общую мощность коллайдера. Проект модернизации называют Супер большим адронным коллайдером (Super Large Hadron Collider, SLHC). Также планируется строительство Международного линейного коллайдера (International Linear Collider, ILC). Его труба будет длиной в несколько десятков километров, и он должен быть дешевле БАК за счет того, что в его конструкции не требуется применять дорогостоящие сверхпроводящие магниты. Строить ILC, возможно, будут в Дубне.

Также некоторые специалисты CERN и ученые США и Японии предлагали после окончания работы БАК начать работу над новым Очень большим адронным коллайдером (Very Large Hadron Collider, VLHC).

Человечество сейчас сталкивается с целым рядом проблем, каждая из которых грозит глобальной катастрофой: экологические кризисы, нарастающая нестабильность мира по отношению к социальным, военным и техногенным катастрофам, процессы деградации в морально-этической сфере. Вряд ли стоит концентрировать свое внимание на проблемах надуманных - полезнее заняться решением реальных.

Подобные документы

Создание большого адронного коллайдера, ускорителя заряженных частиц на встречных пучках. Предназначение его для разгона протонов и ионов, изучение продуктов их соударений. Изучение космических лучей, моделируемых с помощью несталкивающихся частиц.

презентация [1,1 M], добавлен 16.04.2015

Большой Адронный Коллайдер, зачем он нужен физикам и насколько он может быть полезен или опасен для человечества. Связь между экспериментами на БАКе и явлениями планетарного. Опровергая теорию относительности Эйнштейна. Настоящее климатическое оружие.

реферат [18,4 K], добавлен 20.09.2013

Ускорители заряженных частиц — устройства для получения заряженных частиц больших энергий, один из основных инструментов современной физики. Проектирование и испытание предшественников адронного коллайдера, поиск возможности увеличения мощности систем.

реферат [685,8 K], добавлен 01.12.2010

Энергия как главная составляющая жизни человека. "Традиционные" виды альтернативной энергии: энергия Солнца и ветра, морских волн, приливов и отливов. Ветроэнергетические установки: общий вид, принцип действия, преимущества. Большой адронный коллайдер.

презентация [1,1 M], добавлен 21.05.2015

Устройство вещества и принцип комбинирования, структура протона. Схема коллайдера LHC, туннель и сегмент ускорительного кольца. Общий вид детектора ATLAS. Распад хиггсовского бозона в детекторе CMS. Столкновение двух ядер (Pb+Pb) в детекторе ALICE.

презентация [7,8 M], добавлен 23.02.2014

Планетарная модель атома Резерфорда. Состав и характеристика атомного ядра. Масса и энергия связи ядра. Энергия связи нуклонов в ядре. Взаимодействие между заряженными частицами. Большой адронный коллайдер. Положения теории физики элементарных частиц.

курсовая работа [140,4 K], добавлен 25.04.2015

Возникновение плазмы. Квазинейтральность плазмы. Движение частиц плазмы. Применение плазмы в науке и технике. Плазма - ещё мало изученный объект не только в физике, но и в химии (плазмохимии), астрономии и многих других науках.

На протяжении двадцатого века ученые пытались найти в науке ответ на вопрос об устройстве мира. Этот процесс был похож на поиск смысла жизни: огромное множество теорий, предположений и даже безумных идей.

К каким же выводам пришли ученые к началу XXI века? Весь мир состоит из элементарных частиц, которые представляют собой конечные формы всего сущего, то есть то, что нельзя расщепить на более мелкие элементы. К ним относятся протоны, электроны, нейтроны и так далее. Эти частицы находятся между собой в постоянном взаимодействии.

Ученые всего мира, даже с учетом всех имеющихся на данный момент изобретений, еще далеки от понимания полной картины окружающего нас пространства, времени, материи и энергии. Создание Большого адронного коллайдера поможет науке продвинуться вперед и узнать много нового о возникновении нашей планеты.

Проблема исследования состоит в том, что многие из нас, не зная о предназначении Большого адронного коллайдера, считают, что он способен уничтожить нашу Землю.

Цель исследования : доказать, что Большой адронный коллайдер не несет опасности человечеству.

Гипотеза: адронный коллайлер – путь к прогрессу.

Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи:

Методы исследования: теоретический, эмпирический, метод изучения информации с помощью Интернет-ресурсов

Практическая значимость моего исследования :

Интернет – Всемирная паутина.

Быт – фильтры для очистки воды.

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. За годы своей работы ускоритель принес физике ряд открытий. На основе результатов этих исследований был сделан вывод о сходстве механизмов электромагнитного и слабого взаимодействий, вследствие чего начались теоретические работы по объединению этих взаимодействий в электрослабое.

Основное кольцо ускорителя находится на глубине около ста метров под землей. В 2001 году планировалось потратить на проект 3 млрд. 700 млн. евро для проведения экспериментов. Сегодня на проект потрачено 10 млрд. евро. Столько же стоит построить космическую станцию. Участниками проекта является свыше 22 стран, еще несколько десятков стран, так или иначе, принимают участие в работе организации, и в частности – на Большом адронном коллайдере. Запуск Большого адронного коллайдера осуществлен в 2008 году.

Физикам Европейского центра ядерных исследований (CERN) удалось создать и удержать в течение длительного времени антиматерию , что может помочь им разгадать одну из величайших тайн в науке. Ученым удалось воссоздать в вакууме 38 атомов антиводорода , некоторые из которых просуществовали одну десятую долю секунды, что дало ученым достаточно данных для их изучения. Антиводород получали и раньше (впервые удалось двум группам ученых в 2002 году), однако такие атомы мгновенно вступали с атомами обычного вещества в реакцию аннигиляции, приводящей к полному переходу массы в энергию.

В июле 2012 года, после ряда 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 причине 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".

Долгий путь протонов берет свое начало в дуоплазматроне – первой ступени ускорителя, куда поступает водород в виде газа. Дуоплазматрон представляет собой разрядную камеру, где через газ проводится электрический разряд. Так водород, состоящий всего из одного электрона и одного протона, теряет свой электрон. Таким образом образуется плазма – вещество, состоящее из заряженных частиц – протонов. Конечно, получить чистую протонную плазму сложно, поэтому далее образованная плазма, включающая также облако молекулярных ионов и электронов, проходит фильтрацию для выделения облака протонов. Под действием магнитов протонная плазма сбивается в пучок. Переходы между кольцами ускорителей происходят посредством электромагнитных полей, создаваемых мощными магнитами. Основное кольцо коллайдера состоит из двух параллельных линий, в которых частицы движутся по кольцевой орбите в противоположном направлении. За сохранение круговой траектории частиц и направление их в точки столкновения отвечают около 10 000 магнитов, масса некоторых из них достигает 27 тонн. Столкновение частиц происходит в четырех точках основного кольца LHC, в которых располагаются четыре детектора: ATLAS, CMS, ALICE и LHCb.

ATLAS – является одним из двух детекторов общего назначения на Большом адронном коллайдере (LHC). Он исследует широкий спектр физики: от поиска бозона Хиггса до частиц, которые могут составлять темную материю. Хотя он имеет те же научные цели, что и эксперимент CMS, ATLAS использует иные технические решения и другую конструкцию магнитной системы.

CMS – является детектором общего назначения на Большом адронномколлайдере (LHC). Как и ATLAS, имеет широкую физическую программу, начиная от изучения стандартной модели (включая бозон Хиггса) до поиска частиц, которые могут составлять темную материю. Хотя он имеет те же научные цели, что и эксперимент ATLAS, CMS использует иные технические решения и другую конструкцию магнитной системы.

ALICE – представляет собой детектор тяжелых ионов на кольцах большого адронного коллайдера (LHC). Он предназначен для изучения физики сильно взаимодействующего вещества при экстремальных плотностях энергии, где образуется фаза вещества, называемая кварк-глюонной плазмой.

Вместо того, чтобы окружать всю точку столкновения с помощью закрытого детектора, как ATLAS и CMS, эксперимент LHCb использует серию сабдетекторов для обнаружения преимущественно передних частиц – тех, которые были направлены вперед в результате столкновения в одном направлении. Первый сабдетектор установлен близко к точке столкновения, а остальные – один за другим на расстоянии 20 метров.

Раскрытие мифов об адронном коллайдере

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. Опровержение мифа: 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, следовательно, странное вещество. Поэтому миф 3 несостоятелен.

Возможные будущие открытия Большого адронного коллайдера

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.

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.

Польза Большого адронного коллайдера человечеству

Развитие новых технологий, на основе нано частиц, которые найдут своё применение в химии, биологии, медицине – всё это поможет воплотить в жизнь Большой андронный коллайдер. У учёных существуют также теории на фундаментальном уровне. Проверка этих теорий тоже будет проведена не без помощи коллайдера, а это может открыть тайну возникновения нашей Вселенной.

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 млд лет бомбардируемся 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.

В ходе работы над данным вопросом я пришел к выводу, что гипотеза верна.

Большой адронный коллайдер. На квантовом рубеже: Дон Линкольн — Москва, Попурри, 2011 г.
Большой адронный коллайдер: Джесси Рассел — Москва, 2012 г.
Большой атлас Земли. Большой атлас Вселенной Марко Мажрани, Леопольдо Бенаккио — Москва, БММ, 2006 г.

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

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.

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.

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.

Читайте также: