Какую опасность может представлять Большой адронный коллайдер?
Самый крупный и мощный ускоритель частиц в мире — Большой адронный коллайдер (БАК) — на днях вернулся к работе. После модернизации ускоритель частиц заработал с удвоенной мощностью. Значит ли это, что все страхи, связанные с его первоначальным запуском, возродились в удвоенном количестве?
Хотя этого события ждали по всему миру, есть два человека, которые хранили молчание: Уолтер Вагнер, офицер ядерной безопасности на пенсии, и испанский журналист Луис Санчо. У них есть своя история, связанная с БАК, и, возможно, именно им мы обязаны за все страшилки, связанные с запуском расщепляющей протоны машины.
Еще за несколько месяцев до того, как коллайдер должны были включить впервые в 2008 году, Вагнер и Санчо подали иск против организаций, стоящих за монструозной машиной: Министерство энергетики США, Национальная ускорительная лаборатория Ферми и Национальный научный фонд.
Будет лишним сказать, что потребовалось много мужества и, возможно, немного безумия, чтобы попытаться засудить любую из этих организаций, на которые работают ярчайшие интеллектуалы человечества, не говоря уж о том, чтобы напасть сразу на всех. Особенно после того, как они закончили строительство 30-летнего проекта стоимостью в 6 миллиардов долларов. В защиту мужчин, Вагнер и Санчо пытались спасти мир от неминуемого, как им казалось, уничтожения.
Среди опасений было и то, что БАК может породить миниатюрную черную дыру, которая буквально поглотит Землю. В своем иске они утверждали:
Иск был отклонен, потому что мужчины не смогли доказать наличие «реальной угрозы». Впрочем, на Земле и по сей день остаются люди, которые уверены, что БАК приведет человечество к краху.
Хотя Санчо и Вагнер ошиблись — Земля на месте, БАК работает несколько лет подряд — важно понять, почему научная подоплека работы БАК не подразумевает никаких угроз.
Понять, почему Большой адронный коллайдер не принесет такого уж катастрофического вреда.
Рождение черной дыры
Черные дыры — 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 прежде чем он был включен в первый раз в 2008 году, Вагнер и Санчо опасались, 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? Этого опасаются Вагнер и Санчо.
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.
Рождение странной материи
Странная материя состоит из отдельных гипотетических частиц — страпелек, — которые отличаются от обычной материи, составляющей все, что есть вокруг нас.
Вагнер и Санчо опасаются, что эта странная материя может сливаться с обычной и «может превратить всю Землю в одну большую страпельку». Конечно, опасения Вагнера и Санчо не строятся на их теориях — эти мысли обсуждались в более серьезных научных кругах.
Тем не менее точное поведение странной материи или даже одной страпельки никто не знает; отчасти поэтому страпельки остаются кандидатами на частицы темной материи, которая преобладает в нашей Вселенной.
Для поддержки этой теории физики из Брукхейвенской национальной лаборатории в Нью-Йорке пытаются создать страпельку в Релятивистском коллайдере тяжелых ионов с начала этого века. Пока ни одной страпельки не видели. Но шансы, конечно, всегда есть.
Если Брукхейвенской национальной лаборатории повезет в поисках, остаются опасения, что страпельки, контактируя с обычной материей, начинают цепную реакцию, которая превратит вас, нас и все остальное на Земле в комок странной материи. Сможем ли мы пережить такую трансформацию и что изменится — можно только догадываться. Но неизвестность пугает.
Физики CERN, однако, утверждают, что если Брукхейвену удастся создать страпельку, шансы на то, что она будет взаимодействовать с обычной материей, весьма невелики:
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 Вагнеру 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.
В общем, мы в безопасности.
Следующие несколько месяцев физики проведут наращивая мощность БАК, чтобы она превысила в два раза предельную мощность, с которой БАК работал во время первого запуска. Это не отменяет тот факт, что Земля едва ли будет уничтожена микроскопическими черными дырами, страпельками или магнитными монополями.
Источник: https://Hi-News.ru/research-development/kakuyu-opasnost-mozhet-predstavlyat-bolshoj-adronnyj-kollajder.html
Ожидание и реальность: результаты работы Большого адронного коллайдера
Автор: Яна Жежер | 6 февраля 2018, 14:33
Европейский центр ядерных исследований, или просто ЦЕРН, – место, где рядом с вами в столовой запросто может обедать нобелевский лауреат по физике. Он известен во всем мире благодаря самому мощному ускорителю частиц – Большому адронному коллайдеру. Спустя почти десять лет работы пришло время подвести итог – оправдал ли надежды ученых один из самых амбициозных научных проектов современности?
В 2008 году я училась в десятом классе. Несмотря на то, что в те годы я еще совершенно не интересовалась физикой, волна ажиотажа не смогла обойти меня стороной: из каждого утюга трубили, что вот-вот запустят «машину судного дня».
Что как только Очень Важный Директор поднимет рубильник, образуется черная дыра и нам всем конец.
В день официального старта Большого адронного коллайдера некоторые учителя даже позволили на своих уроках посмотреть репортаж с места событий.
Самого страшного не произошло. По большому счету, не произошло ничего – рубильник был поднят, на экране компьютера заскакали непонятные простому обывателю цифры, а ученые начали праздновать. В общем, зачем запускали, было непонятно.
Несомненно, без Большого адронного коллайдера ученые не смогли бы совершить некоторые знаменательные открытия – в том числе речь идет об обнаружении бозоне Хиггса. Но все ли из запланированного удастся реализовать, и есть ли еще перспективы у БАК – об этом и расскажем.
Эксперимент DELPHI Большого электрон-позитронного коллайдера
Старший брат: Большой электрон-позитронный коллайдер
В конце семидесятых годов XX века физика элементарных частиц развивалась семимильными шагами. Для проверки предсказаний Стандартной модели в 1976 году был предложен проект Большого электрон-позитронного коллайдера (БЭП или LEP – от англ. Large Electron-Positron Collider) в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН, от фр.
CERN – Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire). Среди множества различных конфигураций был выбран вариант расположения будущего эксперимента в подземном тоннеле длиной 27 километров.
Ему предполагалось ускорять электроны и позитроны до энергий порядка десятков и сотен гигаэлектронвольт: встречные пучки пересекались в четырех точках, в которых впоследствии расположились эксперименты ALEPH, DELPHI, OPAL и L3.
С точки зрения физиков энергии никогда не бывает мало: выбранный в итоге для реализации вариант БЭП был компромиссом между стоимостью и мощностью; рассматривались и туннели большей длины, способные сильнее ускорять частицы.
Итоговая энергия могла использоваться для проверки Стандартной модели, но была слишком мала для поиска так называемой «новой физики» – явлений, которые не предсказываются ее законами.
Гораздо лучше для таких целей подходят адронные коллайдеры – ускорители составных частиц вроде протонов, нейтронов и атомных ядер.
Еще в 1977 году, в момент обсуждения БЭП, Джон Адамс, директор ЦЕРН в то время, предлагал сделать туннель шире, и разместить там сразу оба ускорителя – и электрон-позитронный, и адронный. Однако, совет, принимающий итоговые решения, эту идею отклонил, и в 1981 году был утвержден проект Большого электрон-позитронного коллайдера.
Туннель Большого адронного коллайдера
На смену приходит LHC
БЭП проработал больше десяти лет: с 1989 по 2000 год.
Этому времени принадлежит ряд знаменательных экспериментов, таких как подтверждение предсказанных масс переносчиков слабого взаимодействия – W- и Z-бозонов, а также измерение различных параметров Стандартной модели с беспрецедентной точностью.
И уже в 1984 году была проведена конференция «Большой адронный коллайдер в туннеле LEP», посвященная вопросу строительства нового коллайдера после прекращения работы предшественника.
В 1991 году был окончательно утвержден проект Большого адронного коллайдера (БАК или LHC – от англ. Large Hadron Collider), при помощи которого планировалось достигнуть суммарной энергии сталкивающихся частиц в 14 тераэлектронвольт, то есть в сто раз большей, чем развивал Большой электрон-позитронный коллайдер.
В 1992 году была проведена встреча, посвященная научной программе Большого адронного коллайдера: всего было получено двенадцать заявок на различные эксперименты, которые могли бы быть построены на месте четырех точек столкновения пучков.
В течении последующих лет были одобрены два эксперимента общей направленности – ATLAS и CMS, эксперимент ALICE по изучению тяжелых ионов и LHCb, посвященный физике частиц, содержащих b-кварки.
Сооружение Большого адронного коллайдера началось в 2000 году, а первые пучки были получены уже в 2008 году: с тех пор и по сей день, помимо планового отключения, LHC в рабочем режиме ускоряет частицы и набирает данные.
Россия в ЦЕРН
Источник: https://futurist.ru/articles/1360-ozhidanie-i-realynosty-rezulytati-raboti-bolyshogo-adronnogo-kollaydera
Даже ученые против: чем опасен Большой адронный коллайдер
В минувшем сентябре Большой адронный коллайдер отметил свой десятилетний юбилей.
Еще на этапе его проектирования и строительства жители близлежащих населенный пунктов, а также некоторые ученые высказывались против его существования.
Но если недовольство простых граждан можно списать на неосведомленность, то предостережения именитых специалистов заставляют задуматься. Чем же опасно это любимое детище всех физиков планеты?
Большой адронный коллайдер (БАК) расположен на границе двух стран, Швейцарии и Франции, а диаметр этого сооружения превышает 26 километров.
Это самая крупная экспериментальная научная установка в мире, в создании которой принимало участие более 100 стран.
В работе коллайдера задействованы тысячи ученых, поэтому это сооружение в полной мере может служить примером тесного международного сотрудничества физиков со всего мира.
БАК является огромным ускорителем заряженных частиц, на котором проводятся эксперименты из области физики элементарных частиц. Несмотря на все заверения сотрудников, работающих с БАК, ряд авторитетных ученых полагает, что он далеко не безопасен для нашей планеты.
Основные опасения связаны с возникновением черной дыры — области пространства с колоссальным гравитационным притяжением.
И даже сами сотрудники ЦЕРНа (Европейской организации по ядерным исследованиям), которые курируют работу коллайдера, признают, что образование микроскопических черных дыр вполне возможно, но при этом успокаивают тем, что те будут чрезвычайно неустойчивы и быстро исчезнут.
Однако ряд физиков, в том числе известный британский ученый Мартин Рис, полагает, что процесс развития черной дыры может стать неуправляемым и это приведет к тому, что в нее начнет затягивать окружающее пространство.
Кроме черных дыр в результате работы Большого адронного коллайдера могут возникнуть странглеты, или страпельки. Это сжатые объекты, обладающие большой массой. Главная их опасность состоит в том, что они могут трансформировать окружающую материю и превратить планету в сверхплотное образование небольшого диаметра.
Физики, работающие на БАК, заверяют, что они не делают никаких сверхъестественных опытов, а все, что там происходит, можно сравнить с воздействием космических лучей на нашу планету. И даже Стивен Хокинг полагал, что из-за работы коллайдера ничего страшного не случится.
Тем не менее риск развития непредвиденных ситуаций все же существует, ведь физики разгадали далеко не все тайны Вселенной. И неслучайно перед запуском БАК группа ученых подавала иск в Европейский суд по правам человека. Несмотря на то, что иск был отклонен, в научной среде регулярно появляются публикации о предостережениях, связанных с работой этого грандиозного экспериментального центра.
Источник: http://travelask.ru/blog/posts/13791-dazhe-uchenye-protiv-chem-opasen-bolshoy-adronnyy-kollayder
Очень большой коллайдер. Афера, наука или смертельная опасность?
Научные исследования невозможны без экспериментальной проверки. Это относится ко всем областям науки, в особенности к науке об окружающем нас мире – физике.
Конец XIX – начало XX века был самым блистательным периодом для физики.
Практически вся современная физика зародилась в то время, горизонты человечества расширились настолько, что казалось вот-вот и будет построена теория, объясняющая абсолютно все процессы в мире.
Но, увы, достаточно быстро выяснилось, что законы микро- и макромира не просто сильно различаются, но иногда и противоречат друг другу в рамках одной теории.
Грубо говоря, законы, действующие для звёзд и галактик не применимы к протонам и электронам.
Следствием этого явления стала не просто узкая специализация физиков, но и весьма предубеждённые взгляды сторонников одной теории к поклонникам другой.
В конце ХХ века в лагере физиков-ядерщиков была предложена так называемая «стандартная модель» – сборник законов и правил поведения всяческих элементарных частиц. У модели сразу же появилось огромное количество сторонников и все стали говорить, что именно она – ключ к пониманию всего. То, что модель вообще не учитывала одно из фундаментальных воздействий – гравитацию, никого не смущало.
Было решено срочно провести эксперименты по проверке этой модели, что и было исполнено. Все они хоть и подтверждали модель, но, давали немножко разные результаты.
Тогда было предложено сделать огромный ускоритель частиц, превышающий размерами всё, что было сделано до него и всё проверить на нём.
Эта идея была высказана в далёком 1984 году, однако, строить подобного гиганта (получившего название Большого адронного коллайдера, или БАК) желающих не нашлось.
Целых десять лет авторы проекта бегали и искали спонсоров и возможных подрядчиков. Наконец-то, в мае 1994 года проекту было дано добро. Однако, строить его не спешили.
Дело в том, что в середине 90-х годов было найдено ещё одно фундаментальное взаимодействие – темная энергия, а в 1998 году подтверждена взаимосвязь между тёмной энергией и темной материей.
Ничего из этого в стандартной модели не было предусмотрено, и судьба огромнейшего экспериментального ускорителя вообще повисла на волоске. Действительно, зачем строить огромную махину, которая не просто отстала от своей теории лет на 15, да ещё и теория оказалась совсем уж «неполной».
Однако, проекту повезло. Во-первых, в ЦЕРНе (Европейская организация по ядерным исследованиям) сменилось руководство. А во-вторых, успешно завершились эксперименты на электрон-позитронном коллайдере.
Он был демонтирован, тем самым освободив туннель для размещения в нём БАК. Около 8 лет длилось строительство монстра и его испытания на малых энергиях.
Не обошлось без аварий и ЧП, однако, человеческих жертв удалось избежать.
И вот тут началась настоящая чертовщина. Из большинства запланированных экспериментов удалось произвести всего два: открытие бозона Хиггса и повторение получения топ-кварка (кстати, полученного за 15 лет до этого в США на установке раз в 50 меньшей, чем БАК). На этом скромный список достижений БАК считается законченным.
Все остальные результаты ограничиваются лишь скромным: «уточнены параметры модели», «уточнены массы» и прочее. Как-то странно наблюдать столь вялые результаты от столь амбициозного проекта.
При том, что с 2014 года БАК работает на полную мощность (а это примерно 200 МВт энергии – потребление средних размеров города) без каких-бы то ни было перерывов.
Какие же эксперименты проводятся на БАКе, что о них не сообщается широкой публике? Дело в том, что даже попасть с экскурсионными целями на этот объект невозможно.
Не говоря уже о том, что провести на нём какие-то эксперименты, даже согласованные с ЦЕРН.
Складывается впечатление, что либо БАК используется, как ширма для каких-то махинаций, либо, производящиеся на нём эксперименты представляют угрозу для человечества и о них лучше не сообщать общественности.
Одним из вариантов таких экспериментов является получение микроскопических чёрных дыр. Чёрная дыра является объектом, который затягивает в себя окружающее вещество, не давая ничему выйти из него.
Каждый раз, поглощая вещество, чёрная дыра увеличивается в размерах и сила её притяжения становится больше, она поглощает ещё больше вещества и так далее по нарастающей.
Несмотря на то, что время существования микроскопических чёрных дыр очень мало и теоретически они ничего не успеют поглотить, перед тем как испариться, не думаю, что кто-то из жителей Земли вообще хотел бы проводить такой эксперимент на своей родной планете.
Не менее опасным может быть ещё один эксперимент на коллайдере. Суть его заключается в том, что гипотетически можно синтезировать вещество, состоящее из s-кварков.
Его основной особенностью является то, что соединяясь с любым другим веществом, оно превращает его в так называемое «странное вещество», обладающее избытком этих кварков.
Таким образом, всё вещество нашей планеты (и мы сами в том числе) можем превратиться в одну гигантскую молекулу этого «странного вещества».
Ну и классическими вариантами апокалипсиса, начинающимися с коллайдера, могут быть вырвавшиеся на свободу из его сердцевины потоки антиматерии, способные уничтожить всё живое в радиусе нескольких километров и вызвать череду цепных реакций, способных уничтожить всю Землю целиком…
По оценкам многих учёных данные варианты хоть и имеют место быть, всё же являются маловероятными.
Тот же Стивен Хокинг считает, что для создания чёрной дыры, которую мы смогли бы зафиксировать, нужна энергия, примерно на три порядка (то есть в тысячу раз) большая, чем так, которую способен выдавать БАК.
С другой стороны, Резерфорд и Эйнштейн тоже ошибались, планируя сроки освоения человечеством атомной энергии только в XXI веке.
Как бы то ни было, Коллайдер вызывает сейчас много вопросов и недоумевающих интонаций в суждениях.
Налицо либо грандиозная махинация учёного мира, либо какой-то неприятный сюрприз, приготовленный человечеству учёной братией.
Даже сторонники его постройки немного недоумевают по поводу скудости научных результатов, а самые неугомонные уже замахиваются на постройку более мощного коллайдера, диаметром около 100 км…
Послесловие.
Ходят слухи, что создатель того самого электрон-позитронного ускорителя, располагавшегося в туннеле до помещения туда БАКа, предложил ЦЕРНу после окончания экспериментов на БАКе, разобрать его и снова установить в туннель своё устройство, поскольку при небольшой модификации оно будет выполнять все функции БАК с гораздо меньшими затратами. ЦЕРН согласился, точнее, рассматривает это, как один из вариантов.
Источник: http://tainy.net/56947-ochen-bolshoj-kollajder-afera-nauka-ili-smertelnaya-opasnost.html
БАК: 5 вещей, которых вы не знали
Большой Адронный Коллайдер (БАК) сейчас является одной из самых горячих тем для новостных сайтов.
Возникновение черной дыры из-за начала работы этого устройства как-то уже не так страшит людей, как в прошлом году, и сейчас больше всего обсуждают злосчастный кусок булочки, который непонятно как попал в святая святых БАК.
Давайте посмотрим, какие есть интересные факты об этом чудо-устройстве.
Но для начала кратко о самом БАКе:
Большой адронный коллайдер (Large Hadron Colliders) — это гигантское сооружение, построенное на 100-метровой глубине на границе Франции и Швейцарии.
Коллайдер представляет собой 27-километровый кольцевой туннель, в котором установлен ускоритель заряженных частиц в виде гигантской трубы.
В ней с помощью 120 мощных электромагнитов предполагается разогнать до близкой к световой скорости (99,9%) встречные пучки протонов.
Ученые ЦЕРН считают, что эксперимент позволит в миниатюре воспроизвести «Большой взрыв», который 13,7 миллиардов лет назад положил начало Вселенной. Кроме этого, они надеются обнаружить две новые частицы, неизвестные ранее человечеству и в последствии открыть путь к путешествиям во времени.
Новый ускоритель рассчитан на энергии, прежде не подвластные человечеству. С его помощью можно будет получить новые частицы, которые сейчас неизвестны, новые состояния вещества.На кольце ускорителя установлены четыре детекторные станции — ATLAS, CMS, ALICE и LHCb. Это своего рода ловушки и суперсовременные исследовательские лаборатории одновременно.
Они призваны помочь ученым обнаружить и инструментально зарегистрировать ожидаемые (предсказанные) теоретиками эффекты при столкновении частиц сверхвысокой энергии, идентифицировать их. А также, вполне возможно, выявить и попытаться объяснить абсолютно новые явления и состояния.
Каждый такой детектор — высотой с многоэтажный дом и в буквальном смысле напичкан электроникой. Достаточно сказать, что CMS весит 12,5 тыс. тонн, спроектирован и построен при сотрудничестве 2250 физиков из 33 стран.
Факт 1. 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.
Такая температура поддерживается во-первых для того, чтобы титаново-ниобиевые кабели практически полностью теряли сопротивление. Во-вторых, благодаря такой низкой температуре возникает явление сверхпроводимости, благодаря чему возникает магнитное поле, способное разогнать протоны практически до скорости света (99.9999991% от с).
Факт 2. БАК может саботировать самого себя
Вообще говоря, физики как таковые делятся на две группы: физики-теоретики и физики-экспериментаторы. Представители экспериментальной физики недолюбливают теоретиков, а теперь между ними так вообще почти война началась. Почему? Да потому что теоретики высказали идею, что БАК может саботировать собственную работу.
Есть теория, высказанная серьезными учеными, согласно которым Бог/природа возмущены намерением человека отыскать тот самый бозон Хиггинса, основу мироздания, и теперь может произойти что-то, что уничтожит машину. Конечно, экстравагантная теория, но все же интересно.
Факт 3.
БАК может помочь Хокингу получить Нобелевскую премию
Наверное, большинство наших читателей знают, кто такой Стивен Хокинг – гениальный физик, мозг которого настолько же силен, насколько его тело немощно. Болезнь не мешает Хокингу писать книги, которые тут же становятся бестселлерами, причем не только среди ученых, но и среди обычных людей, которые интересуются новостями из мира науки.
Так вот, в 1974 году Хокинг опубликовал статью в журнале Nature, которая называлась «Взрываются ли черные дыры?». В этой статье он предсказывал, что смерть черной дыры провоцирует выделение большого количества термального излучения.
Так вот, если в результате работы БАК миниатюрная дыра все же возникнет (этого боятся многие), то у ученых будет возможность проследить, что случится после «схлопывания» такой дыры. В принципе, ученые утверждают, что волноваться нечего, и черная миниатюрная дыра «умрет» прежде, чем ее смогут зафиксировать датчики. В общем, достаточно интересная проблема.
Если все это окажется так, как и предсказывал Хокинг, он получит Нобелевскую премию.
Факт 4. БАК может стать самой горячей точкой Солнечной системы
Конечно, не весь Адронный Коллайдер.
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 100000 выше, чем температура ядра Солнца. На триллионную часть секунды будет возникать температура в 1,5 триллиона °C.
Факт 5. Работа БАК вполне соответствует уравнению Эйнштейна
Все мы в школе учили формулу E=mc2, из которой следует, что любой перенос энергии связан с переносом массы. Интересным моментом во всем этом является то, что справедливо и обратное выражение, то есть m=E/c2, – «превращение» массы в энергию.
Именно на этом представлении основано объяснение так называемого «дефекта массы». В механических, тепловых и электрических процессах он слишком мал и потому остается незамеченным. На микроуровне он проявляется в том, что сумма масс составных частей атомного ядра может оказаться больше массы ядра в целом.
Недостаток массы превращается в энергию связи, необходимую для удержания составных частей. Атомная энергия есть не что иное, как превратившаяся в энергию масса.
Физически все это выражается следующим образом: при разгоне пучков протонов и их столкновении, возникают частицы, масса которых превышает первоначальную массу этих протонов.Ситуацию объясняет следующий пример: представьте, что на улице столкнулось два Харлея.
Так вот, в результате получается не два сломанных Харлея, а один целехонький автобус, масса которого, понятно, превышает массу первоначальных элементов. Вот так все это интересно выглядит.
Понравился пост? Поделись с друзьями! 🙂
* 27-11-2009 * Dakota * 8 608 * 15
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт фото и видео приколов БУГАГА.РУ, как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться, либо зайти на сайт под своим именем.
Зарегистрированные пользователи имеют ряд преимуществ, в том числе могут комментировать посты и почти не видят рекламу.
Источник: https://bugaga.ru/interesting/1146718567-bak-5-veshhej-kotoryx-vy-ne-znali.html
Адронный коллайдер зачем нужен? Для чего нужен большой адронный коллайдер
Многие простые жители планеты задают себе вопрос о том, для чего нужен большой адронный коллайдер. Непонятные большинству научные исследования, на которые потрачено много миллиардов евро, вызывают настороженность и опаску.
Может, это и не исследования вовсе, а прототип машины времени или портал для телепортации инопланетных существ, способной изменить судьбу человечества? Слухи ходят самые фантастичные и страшные. В статье мы попытаемся разобраться, что такое адронный коллайдер и для чего он создавался.
Амбициозный проект человечества
Большой адронный коллайдер на сегодня является мощнейшим на планете ускорителем частиц. Он находится на границе Швейцарии и Франции. Точнее под нею: на глубине 100 метров залегает кольцевой тоннель ускорителя длиной почти 27 километров. Хозяином экспериментального полигона стоимостью, превышающей 10 миллиардов долларов, является Европейский центр ядерных исследований.
Огромное количество ресурсов и тысячи физиков-ядерщиков занимаются тем, что ускоряют протоны и тяжёлые ионы свинца до скорости, близкой к световой, в разных направлениях, после чего сталкивают их друг с другом. Результаты прямых взаимодействий тщательно изучаются.
Предложение создать новый ускоритель частиц поступило ещё в 1984 году. Десять лет велись различные дискуссии насчет того, что будет собой представлять адронный коллайдер, зачем нужен именно такой масштабный исследовательский проект.
Только после обсуждения вопросов особенностей технического решения и требуемых параметров установки проект был утверждён.
Строительство начали только в 2001 году, выделив для его размещения подземные коммуникации прежнего ускорителя элементарных частиц – большого электрон-позитронного коллайдера.
Зачем нужен большой адронный коллайдер
Взаимодействие элементарных частиц описывается по-разному. Теория относительности вступает в противоречия с квантовой теорией поля. Недостающим звеном в обретении единого подхода к строению элементарных частиц является невозможность создания теории квантовой гравитации. Вот зачем нужен адронный коллайдер повышенной мощности.
Общая энергия при столкновении частиц составляет 14 тераэлектронвольт, что делает устройство значительно более мощным ускорителем, чем все существующие сегодня в мире. Проведя эксперименты, ранее невозможные по техническим причинам, учёные с большой долей вероятности смогут документально подтвердить или опровергнуть существующие теории микромира.
Изучение кварк-глюонной плазмы, образующейся при столкновении ядер свинца, позволит построить более совершенную теорию сильных взаимодействий, которая сможет кардинально изменить ядерную физику и методы познания звёздного пространства.
Бозон Хиггса
В далёком 1960 году физик из Шотландии Питер Хиггс разработал теорию поля Хиггса, согласно которой частицы, попадающие в это поле, подвергаются квантовому воздействию, что в физическом мире можно наблюдать как массу объекта.
Если в ходе экспериментов удастся подтвердить теорию шотландского ядерного физика и найти бозон (квант) Хиггса, то это событие может стать новой отправной точкой для развития жителей Земли.
А открывшиеся возможности человека, управляющего гравитацией, многократно превысят все видимые перспективы развития технического прогресса. Тем более что передовых учёных больше интересует не само наличие бозона Хиггса, а процесс нарушения электрослабой симметрии.
Как он работает
Чтобы экспериментальные частицы достигли немыслимой для поверхности скорости, почти равной скорости света в вакууме, их разгоняют постепенно, каждый раз увеличивая энергию.
Сначала линейные ускорители делают инжекцию ионов и протонов свинца, которые после подвергают ступенчатому ускорению. Частицы через бустер попадают в протонный синхротрон, где получают заряд в 28 ГэВ.
На следующем этапе частицы попадают в супер-синхротрон, где энергия их заряда доводится до 450 ГэВ. Достигнув таких показателей, частицы попадают в главное многокилометровое кольцо, где в специально расположенных местах столкновения детекторы подробно фиксируют момент соударения.
Кроме детекторов, способных зафиксировать все процессы при столкновении, для удержания протонных сгустков в ускорителе используют 1625 магнитов, обладающих сверхпроводимостью. Общая их длина превышает 22 километра. Специальная криогенная камера для достижения эффекта сверхпроводимости поддерживает температуру −271 °C. Стоимость каждого такого магнита оценивается в один миллион евро.
Цель оправдывает средства
Для проведения таких амбициозных экспериментов и был построен самый мощный адронный коллайдер. Зачем нужен многомиллиардный научный проект, человечеству рассказывают с нескрываемым восторгом многие учёные. Правда, в случае новых научных открытий, скорее всего, они будут надёжно засекречены.
Даже можно сказать, наверняка. Подтверждением сему является вся история цивилизации. Когда придумали колесо, появились боевые колесницы. Освоило человечество металлургию – здравствуйте, пушки и ружья!
Все самые современные разработки сегодня становятся достоянием военно-промышленных комплексов развитых стран, но никак не всего человечества.
Когда учёные научились расщеплять атом, что появилось первым? Атомные реакторы, дающие электроэнергию, правда, после сотен тысяч смертей в Японии.
Жители Хиросимы однозначно были против научного прогресса, который забрал у них и их детей завтрашний день.
Техническое развитие выглядит насмешкой над людьми, потому что человек в нём скоро превратится в самое слабое звено. По теории эволюции, система развивается и крепнет, избавляясь от слабых мест.
Может получиться в скором времени так, что нам не останется места в мире совершенствующейся техники.
Поэтому вопрос «зачем нужен большой адронный коллайдер именно сейчас» на самом деле — не праздное любопытство, ибо вызван опасением за судьбу всего человечества.
Вопросы, на которые не отвечают
Зачем нам большой адронный коллайдер, если на планете миллионы умирают от голода и неизлечимых, а порой и поддающихся лечению болезней? Разве он поможет побороть это зло? Зачем нужен адронный коллайдер человечеству, которое при всём развитии техники вот уже как сто лет не может научиться успешно бороться с раковыми заболеваниями? А может, просто выгоднее оказывать дорогие медуслуги, чем найти способ исцелить? При существующем миропорядке и этическом развитии лишь горстке представителей человеческой расы весьма необходим большой адронный коллайдер. Зачем он нужен всему населению планеты, ведущему безостановочный бой за право жить в мире, свободном от посягательств на чью-либо жизнь и здоровье? История об этом умалчивает…
Опасения научных коллег
Есть другие представители научной среды, высказывающие серьёзные опасения по поводу безопасности проекта. Велика вероятность того, что научный мир в своих экспериментах, в силу своей ограниченности в знаниях, может утратить контроль над процессами, которые даже толком не изучены.
Такой подход напоминает лабораторные опыты юных химиков – всё смешать и посмотреть, что будет. Последний пример может закончиться взрывом в лаборатории. А если такой «успех» постигнет адронный коллайдер?
Зачем нужен неоправданный риск землянам, тем более что экспериментаторы не могут с полной уверенностью сказать, что процессы столкновений частиц, приводящие к образованию температур, превышающих в 100 тысяч раз температуру нашего светила, не вызовут цепной реакции всего вещества планеты?! Или просто вызовут цепную ядерную реакцию, способную фатально испортить отдых в горах Швейцарии или во французской Ривьере…
Информационная диктатура
Настораживает, что голоса действительно учёных и разбирающихся в ядерной физике людей попросту изолируют от общественности. Средства массовой информации проходят мимо, не пытаясь даже освещать вопрос с этой точки зрения.
Для чего нужен большой адронный коллайдер, когда человечество не может решить менее сложные задачи? Попытка замалчивания альтернативного мнения только подтверждает возможность непредсказуемости хода событий.
Наверное, там, где впервые появился человек, в него и была заложена эта двойственная особенность — делать благо и вредить себе одновременно. Быть может, нам ответ дадут открытия, которые подарит адронный коллайдер? Зачем нужен был этот рискованный эксперимент, будут решать уже наши потомки.
Источник: http://svegienovosti.ru/2018/12/14/adronnyj-kollajder-zachem-nuzhen-dlya-chego-nuzhen-bolshoj-adronnyj-kollajder/
Зачем вообще нужен Большой адронный коллайдер?
В этом году ученые планируют воспроизвести в ядерной лаборатории те далекие первозданные условия, когда еще не было протонов и нейтронов, а существовала сплошная кварк-глюонная плазма.
Иными словами, исследователи надеются увидеть мир элементарных частиц в том виде, каким он был всего через доли микросекунд после Большого взрыва, то есть после образования Вселенной. Программа называется «Как все началось».
Кроме того, уже более 30 лет в научном мире выстраиваются теории, объясняющие наличие массы у элементарных частиц. Одна из них предполагает существование бозона Хиггса. Эту элементарную частицу называют еще божественной.
Как сказал один из сотрудников ЦЕРН, «поймав следы Хиггс-бозона, я приду к собственной бабушке и скажу: посмотри-ка, пожалуйста, — из-за этой маленькой штучки у тебя столько лишних килограммов». Но экспериментально существование бозона пока не подтверждено: все надежды — на ускоритель LHC.
Большой адронный коллайдер – ускоритель частиц, благодаря которому физики смогут проникнуть так глубоко внутрь материи, как никогда ранее.
Суть работ на коллайдере заключается в изучении столкновения двух пучков протонов с суммарной энергией 14 ТэВ на один протон. Эта энергия в миллионы раз больше, чем энергия, выделяемая в единичном акте термоядерного синтеза.
Кроме того, будут проводиться эксперименты с ядрами свинца, сталкивающимися при энергии 1150 ТэВ.
Ускоритель БАК обеспечит новую ступень в ряду открытий частиц, которые начались столетие назад. Тогда ученые еще только обнаружили всевозможные виды таинственных лучей: рентгеновские, катодное излучение.
Откуда они возникают, одинаковой ли природы их происхождение и, если да, то какова она?
Сегодня мы имеем ответы на вопросы, позволяющие гораздо лучше понять происхождение Вселенной. Однако в самом начале XXI века перед нами стоят новые вопросы, ответы на которые ученые надеются получить с помощью ускорителя БАК.
И кто знает, развитие каких новых областей человеческих знаний повлекут за собой предстоящие исследования. А пока же наши знания о Вселенной недостаточны.
Комментирует член-корреспондент РАН из Института физики высоких энергий Сергей Денисов: — В этом коллайдере участвует много российских физиков, которые связывают определенные надежды с открытиями, которые могут там произойти.
Основное событие, которое может случиться – это открытие так называемой гипотетической частицы Хиггса (Питер Хиггс — выдающийся шотландский физик. ). Роль этой частицы чрезвычайно важна. Она ответственна за образование массы других элементарных частиц.
Если такую частицу откроют, то это будет величайшим открытием. Оно подтвердило бы так называемую Стандартную модель, которая сейчас широко используется для описания всех процессов в микромире.
Пока эта частица не будет открыта, эту модель нельзя считать полностью обоснованной и подтвержденной. Это, конечно, самое первое, чего ученые ожидают от этого коллайдера (LHC).
Хотя, вообще говоря, никто не считает эту Стандартную модель истиной в последней инстанции.
И, скорее всего, по мнению большинства теоретиков, она является приближением или, иногда говорят, «низкоэнергетическим приближением» к более Общей теории, которая описывает мир на расстояниях в миллион раз меньших, чем размер ядер.
Это примерно как теория Ньютона является «низкоэнергетическим приближением» к теории Эйнштейна – теории относительности. Вторая важная задача, связанная с коллайдером – это попытаться перейти за пределы этой самой Стандартной модели, то есть совершить переход к новым пространственно-временным интервалам.
Источник: http://track-traiding.com/why
Разогнать Вселенную
Большой адронный коллайдер называют либо «машиной Судного дня», либо ключом к тайне Вселенной, но его значимость не подвергается сомнению.
Как сказал когда-то знаменитый британский мыслитель Бертран Рассел: «Наука – это то, что вы знаете, философия – то, чего не знаете». Казалось бы, что истинно научное знание давно отделилось от своих истоков, которые можно найти в философских изысканиях Древней Греции, но это не совсем так.
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 безумный 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.
На момент начала нашего столетия оно выражалось в 4 фундаментальных типах: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. Первое описывается Общей теорией относительности, другие три объединяются в рамках Стандартной модели (квантовая теория).
Было также сделано предположение о существовании еще одного взаимодействия, впоследствии названного «поле Хиггса».
Постепенно стала формироваться идея объединения всех фундаментальных взаимодействий в рамках «теории всего», которая изначально воспринималась как шутка, но быстро переросла в мощное научное направление.
Зачем это нужно? Всё просто! Без понимания того, как функционирует мир, мы словно муравьи в искусственном гнезде – не выберемся за пределы своих возможностей.
Человеческое знание не может (ну, или пока не может, если вы оптимист) охватить устройство мира целиком.
Одной из самых знаменитых теорий, претендующих на «объятие всего», считается теория струн. Она подразумевает, что вся Вселенная и наша с вами жизнь многомерна. Несмотря на разработанную теоретическую часть и поддержку знаменитых физиков, таких, как Брайан Грин и Стивен Хокинг, она не имеет экспериментального подтверждения.
Ученые, спустя десятилетия, устали вещать с трибун и решили построить то, что раз и навсегда должно расставить все точки над «i». Для этого и была создана крупнейшая в мире экспериментальная установка – Большой адронный коллайдер (БАК).
«К коллайдеру!»
Ускоритель в Лаборатории Ферми. Вид на ускорительный центр Fermilab, США. Теватрон (кольцо на заднем плане) и кольцо-инжектор. Над подземными тоннелями видны кольцевые пруды, рассеивающие избыточное тепло от оборудования. Fermilab, Reidar Hahn / wikimedia.org (CC0 1.0)
Что такое коллайдер? Если говорить научным языком, то это – ускоритель заряженных частиц, предназначенный для разгона элементарных частиц для дальнейшего понимания их взаимодействия. Если говорить ненаучным языком – это большая арена (или песочница, если вам угодно), на которой ученые сражаются за подтверждение своих теорий.
Впервые идея столкнуть элементарные частицы и посмотреть, что будет, появилась у американского физика Дональда Вильяма Керста (Donald William Kerst) в 1956 году.
Он предположил, что благодаря этому ученым удастся проникнуть в тайны Вселенной.
Казалось бы, что плохого в том, чтобы столкнуть между собой два пучка протонов с суммарной энергией в миллион раз больше, чем от термоядерного синтеза? Времена были соответствующие: холодная война, гонка вооружений и все такое.
История создания БАК
Идея создания ускорителя для получения и исследования заряженных частиц появилась еще в начале 1920-х годов, но первые прототипы были созданы только к началу 1930-х.
Изначально они представляли собой высоковольтные линейные ускорители, то есть заряженные частицы двигались прямолинейно. Кольцевой вариант был представлен в 1931 году в США, после чего похожие устройства стали появляться в ряде развитых стран – Великобритании, Швейцарии, СССР.
Они получили название циклотроны, и стали в дальнейшем активно использоваться для создания ядерного оружия.
Нужно отметить, что стоимость строительства ускорителя частиц неимоверно высокая. Европа, игравшая во время холодной войны не первостепенную роль, поручила его создание Европейской организации по ядерным исследованиям (на русском часто читается как ЦЕРН), которая в дальнейшем занялась и строительством БАК.
ЦЕРН была создана на волне беспокойства мирового сообщества в отношении ядерных исследований в США и СССР, которые могли привести к всеобщему истреблению. Поэтому ученые решили объединить усилия и направить их в мирное русло. В 1954 году ЦЕРН получила своё официальное рождение.
В 1983 году под эгидой ЦЕРН были открыты бозоны W и Z, после чего вопрос об открытии бозонов Хиггса стал лишь делом времени.
В том же году началась работа над строительством Большого электрон-позитронного коллайдера (БЭПК), который сыграл первостепенную роль в изучении обнаруженных бозонов.
Однако уже тогда стало ясно, что мощности созданного устройства в скором времени окажутся недостаточными. И в 1984 году было принято решение о строительстве БАК, сразу после того, как БЭПК будет демонтирован. Это и произошло в 2000 году.
Строительство БАК, начавшееся в 2001 году, облегчалось тем, что оно происходило на месте бывшего БЭПК, в долине Женевского озера. В связи с вопросами финансирования (в 1995 году стоимость оценивалась в 2,6 млрд швейцарских франков, к 2001 превысила 4,6 млрд, в 2009 составила 6 млрд долларов).
На данный момент БАК располагается в туннеле с длиной окружности 26,7 км и проходит через территории сразу двух европейских стран – Франции и Швейцарии. Глубина туннеля варьируется от 50 до 175 метров. Нужно также отметить, что энергия столкновения протонов в ускорителе достигает 14 тераэлектронвольт, что в 20 раз больше достигнутых результатов при использовании БЭПК.
«Любопытство – не порок, но большое свинство»
27-километровый туннель коллайдера ЦЕРН, расположен в 100 метрах под землей недалеко от Женевы. Здесь будут находиться огромные сверхпроводящие электромагниты. Справа транспортные вагоны. Juhanson / wikipedia.org (CC BY-SA 3.0)
Зачем нужна эта рукотворная «машина Судного дня»? Ученые рассчитывают увидеть мир таким, каким он был сразу после Большого взрыва, то есть в момент образования материи.
Цели, которые поставили перед собой ученые при строительстве БАК:
- Подтверждение или опровержение Стандартной модели с целью дальнейшего создания «теории всего».
- Доказательство существования бозона Хиггса как частицы пятого фундаментального взаимодействия. Она, согласно теоретическим изысканиям, должна влиять на электрическое и слабое взаимодействие, нарушая их симметрию.
- Изучение кварков, представляющих собой фундаментальную частицу, которая в 20 тысяч раз меньше состоящих из них протонов.
- Получение и исследование темной материи, составляющей большую часть Вселенной.
Это далеко не единственные цели, возложенные учеными на БАК, но остальные больше относятся к смежным или сугубо теоретическим.
Чего удалось достичь?
Несомненно, наиболее крупным и значимым достижением стало официальное подтверждение существования бозона Хиггса.
Открытие пятого взаимодействия (поля Хиггса), которое, по утверждениям ученых, влияет на приобретение массы всеми элементарными частицами.
Считается, что при нарушении симметрии в процессе воздействия поля Хиггса на другие поля, бозоны W и Z становятся массивными. Открытие бозона Хиггса настолько велико по своей значимости, что ряд ученых дал им название «божественные частицы».
Кварки объединяются в частицы (протоны, нейтроны и другие), которые получили название адроны. Именно они ускоряются и сталкиваются в БАК, откуда и пошло его название. В процессе работы коллайдера было доказано, что выделить кварк из адрона попросту невозможно.
Если вы попытаетесь это сделать, то просто вырвете из, например, протона другой вид элементарной частницы – мезон. Несмотря на то что это лишь один из адронов и ничего нового в себе не несет, дальнейшее изучение взаимодействия кварков должно осуществляться именно небольшими шагами.
В исследованиях фундаментальных законов функционирования Вселенной спешка опасна.
Хоть сами кварки и не были открыты в процессе использования БАК, но их существование до определенного момента воспринималось как математическая абстракция. Первые такие частицы были найдены в 1968 году, но лишь в 1995-ом официально доказано существование «истинного кварка».
Результаты экспериментов подтверждаются возможностью их воспроизвести.
Поэтому достижение БАК аналогичного результата воспринимается не как повтор, а как закрепляющее доказательство их существования! Хотя проблема с реальностью кварков никуда и не исчезла, ведь их просто нельзя выделить из адронов.
Какие планы?
Основная задача по созданию «теории всего» решена не была, но теоретическая проработка возможных вариантов её проявления ведется.
До сих пор одной из проблем объединения Общей теории относительности и Стандартной модели остается разная область их действия, в связи с чем вторая не учитывает особенности первой.
Поэтому важен выход за пределы Стандартной модели и достижения грани Новой физики.
Суперсимметрия – ученые считают, что она связывает бозонное и фермионное квантовые поля, да так, что они могут превращаться друг в друга.
Именно подобная конверсия выходит за рамки Стандартной модели, так как существует теория, что в основе симметричного отображения квантовых полей лежат гравитоны.
Они, соответственно, могут являться элементарной частицей гравитации.
Бозон Мадала – гипотеза о существовании бозона Мадала предполагает, что имеется еще одно поле. Только если бозон Хиггса взаимодействует с известными частицами и материей, то бозон Мадала – с темной материей. Несмотря на то что она занимает большую часть Вселенной, её существование не входит в рамки Стандартной модели.
Микроскопическая черная дыра – одно из исследований БАК заключается в создании черной дыры. Да-да, именно той черной, всепоглощающей области в космическом пространстве. Благо, что значительных достижений в этом направлении сделано не было.
На сегодняшний день Большой адронный коллайдер представляет собой многоцелевой исследовательский центр, на основе работы которого создаются и экспериментально подтверждаются теории, которые помогут нам лучше понять устройство мира.
Вокруг ряда проводимых исследований, которые клеймятся опасными, нередко поднимаются волны критики, в том числе со стороны Стивена Хокинга, но игра определенно стоит свеч.
Мы не сможем плыть в черном океане под названием Вселенная с капитаном, у которого ни карты, ни компаса, ни элементарных знаний об окружающем мире.
Источник: https://sciencepop.ru/razognat-vselennuyu/
Загрузка...
