Выживание. Как выжить? Конец света.

Последнее обновление: 12.02.2013 в 14:59

Поиск

Рубрики сайта

загрузка...
11 Февраль 2011

Большой Адронный Коллайдер – Прорыв в будущее? Загадки, теории, факты….

Большой Адронный Коллайдер В последние годы первого десятилетия двадцать первого века необычайно популярной стала тема возможности исследования окружающей материи и мира с помощью таинственного устройства, называемого «Большой Адронный Коллайдер (БАК)». Что же это такое? Какие результаты могут получиться в следствии его работы? Какие загадки и открытия может нам преподнести это научное устройство – адронный коллайдер? Давайте посмотрим.

Факты

Что такое коллайдер? Коллайдер – это устройство, предназначенное для разгона элементарных частиц до значения сверх высоких скоростей. Но задача при этом у адронного коллайдера состоит еще в том, что разогнанные частицы, имеющие при этом определенный заряд, направляются адронным коллайдером потоками на встречу друг другу. Что бывает когда, к примеру, два автомобиля мчатся по одной полосе на встречу друг другу? Верно, столкновение. Именно для разгона и столкновения элементарных частиц на сверхвысоких скоростях и энергиях необходимо такое устройство, как адронный коллайдер. Во время столкновений частиц в адронном коллайдере происходят определенные процессы (выброс энергии, разрушение столкнувшихся частиц и рождение новых), что и служит предметом пристального исследования ученых.

Как разгоняют эти частицы? В средние века, наверное, разгоняли бы лошадиными силами или вручную. Но сейчас двадцать первый век! Поэтому разгоняют заряженные частицы до сверхвысоких скоростей в адронном коллайдере при помощи электромагнитного поля. Сверхмощного, естественно. Внешне коллайдер – этакая «здоровенная» труба, внутри которой постарались откачать воздух и добиться почти вакуума. Труба эта по всей протяженности «нашпигованная» магнитами и индукционными обмотками для разгона и удержания на необходимой траектории сверхбыстрых частиц. На данный момент на планете функционирует около полутора десятков протонных коллайдеров, которые используются для исследования процессов в области ядерной физики. Парочка таких устройств есть даже на территории России, в Новосибирске.

А что такое адронный? Опять спросит неугомонный читатель. И будет прав. Потому что знание-это сила! Так вот. Согласно современным представлениям физики об окружающей материи, эта самая материя состоит из протонов, нейтронов (под общим названием нуклеоны) и некоторых других частиц. Вся эта кучка-мала и называется адроны. Они то и определяют различные процессы внутри атомов благодаря взаимодействию друг с другом. То есть составляют основу материи. Соответственно энергии вновь построенного коллайдера по замыслу создателей должно хватить для исследования процессов на уровне адронов. И что бы это подчеркнуть, назвали коллайдер адронным. Все просто, как видите.

Какие они по форме, эти коллайдеры? Это так же просто. Частицы в существующих на данный момент коллайдерах разгоняются или по прямой (линейные коллайдеры) или по кольцу (кольцевые коллайдеры). Естественно, что в кольцевом коллайдере частицу можно «гонять» по кругу достаточно долго, постепенно ее ускоряя. Поэтому логично, что наиболее высокие скорости движения частицы могут получить на кольцевых коллайдерах. При этом стоит немаловажный вопрос – необходима достаточно большая энергия магнитного поля, что бы не только ускорять частицу в коллайдере, но и успевать заворачивать ее по кругу. И чем больше диаметр круга, тем проще разогнать частицу и удержать ее на необходимой траектории в адронном или протонном коллайдере.

До последнего времени самые большие по размеру коллайдеры были у немцев и американцев. По длине они были чуть более шести километров. Но даже эти коллайдеры не позволяли в полной мере добиться нужных энергий разгона частиц для исследования глубинных процессов материи.

Перенесемся в Европу. Швейцария. Женевское озеро. В тысяча девятьсот восемьдесят третьем году прошлого века около этого местечка начинается строительство позитронного коллайдера. Это кольцевой коллайдер длинной около двадцати семи километров. Коллайдер проложен на глубине около ста метров под землей. Интересная подробность: точность прокладки двадцати семи километрового туннеля коллайдера под землей была такова, что при окончании работ, два окончания круга туннеля сошлись с точностью до десяти миллиметров.

В двухтысячном году стало ясно, что данная модель позитронного коллайдера так же не может дать необходимую для экспериментов мощность. Принимается решение демонтировать позитронный коллайдер и смонтировать на его месте другой, адронный. На это проект было потрачено около десяти миллиардов долларов. В проекте строительства и дальнейшей работе Большого адронного коллайдера принимают участие представители, ученые более чем сорока стран.

В конце две тысячи восьмого года работы по монтажу нового коллайдера заканчиваются, и он запускается в работу. Этот новый адронный коллайдер становится самым мощным на планете. Поэтому чаще в отношение этого сооружения звучит название «Большой Адронный Коллайдер».

Запуск в работу Большого адронного коллайдера проводили, естественно, после предварительного испытания. Для начала разогнали группу частиц (протонов) по ходу часов, затем против хода часов в ускорительном туннеле коллайдера. Кроме этого провели тест групп магнитов системы ускорения и управления частицами, выполнили предварительную настройку системы детекторов для обнаружения взаимодействия частиц. Естественно, что для обнаружения взаимодействия частиц нужна соответствующая сложная система аппаратуры, а не ученый с биноклем. Эту аппаратуру адронного коллайдера и настраивали.

Правда не все проходит так гладко, как хотелось бы ученым. После запуска Большой адронный коллайдер работает девять дней… и внезапно выходит из строя. Естественно, сразу стали искать причину выхода из строя адронного коллайдера. Эту причину установили достаточно быстро. Вследствие перенапряжения и броска энергии, происходит плавление контакта одного из магнитов, построенного на эффекте сверхпроводимости. При этом в этом магните адронного коллайдера происходит пробой изолирующего контура системы охлаждения с гелием. Напомним, что эффект сверхпроводимости возникает при сверхнизких температурах. А именно для получения такой сверхнизкой температуры и нужен гелий. Который в сжиженном виде весьма холоден, нужно сказать. И вследствие этого в недра адронного коллайдера, точнее в подземный туннель, вываливается около шести тонн сжиженного газа под названием гелий. Первоначально специалисты говорят, что ремонт адронного коллайдера потребует около двух месяцев. Но в конечном итоге сроки увеличиваются и затраты на ремонт тоже.

Большой Адронный Коллайдер Только к концу две тысячи девятого года Большой адронный коллайдер вновь возобновляет свою работу. И показывает, что этот коллайдер является наиболее могучим ускорителем частиц, чем до него существующие. Большому адронному коллайдеру удалось осуществить разгон частиц протонов до значения более одного целого восемнадцать десятых тераэлектроновольт, что не удавалось сделать на прежних моделях коллайдеров. В первой половине две тысячи десятого года с помощью Большого адронного коллайдера планируется разогнать частицы до значения скоростей потоков частиц в три с половиной тераэлектроновольт. А в перспективе и до семи. Что позволит на таких значительных скоростях энергии протонов в адронном коллайдере наблюдать процессы, подобно происходящим при рождении самой материи вселенной, как предполагают ученые.

Теории

Хорошо, конечно, разогнать частицы так, что бы «шандарахнуло» в адронном нашем коллайдере как следует. Что бы искры от протонов изо всех щелей коллайдера. Но для чего все это? Какие теоретические выкладки есть для анализа результата? Без теоретических выкладок – это ведь все равно, что дать обезьяне гранату и молоток! В физике без теории – никак! Физику без теории все равно что солдату без устава – грустно и скучно. Но ученые физики не унывают и придумывают множество теорий, которые хотят проверить в своем любимом Большом адронном коллайдере. Например, такие.

В результате сверх разгона и столкновения частиц адронов, ученые пытаются обнаружить так называемую «гипотетическую частицу Хиггса». Основываясь на существовании этой частицы, умные ученые-физики выстроили одну из моделей устройства материи окружающего мира, объясняющую множество взаимодействий материи и процессов на ядерном уровне. Открытие этой частицы подтвердило бы эту их теорию. Как это ни странно, теорию существования этой пока не открытой частицы, выдвинул ученый-физик семидесяти-девяти лет, профессор Эдинбургского университета Питер Хиггс. Теорию существования своей замечательной частицы, по его словам, Питер Хиггс придумал, гуляя горными тропинками около Эдинбурга. И назвал эту частицу «бозон Хиггса». Суть его открытия состоит в том, что именно эта частица наделяет свойствами массы все остальные элементарные частицы. Еще мысль этой теории состоит в том, что существует некое поле (поле Хиггса, естественно), неотделимое даже от пустого пространства. Это поле пронизывает абсолютно все пространство. И элементарные частицы, взаимодействуя с этим полем, именно в нем наделяются своей массой. Частицы, которые слабо взаимодействовали с «полем Хиггса», получают мало «бозонов Хиггса» и остаются по массе легкими. Частицы же, которые длительно взаимодействовали с этим полем, получают много «бозонов Хиггса» и становятся по массе тяжелыми. И, хотя профессор является лауреатом множества премий в области физики, не все ученые согласны с его теорией. Например, другой неугомонный Британский физик-ядерщик, профессор Стивен Хоккинг. Он не считает существование таких частиц реальным и даже заключил пари на сотню долларов, что Большой адронный коллайдер не сможет обнаружить существование таких частиц. Но старина Хиггс все равно не унывает. Он говорит журналистам примерно следующее: «Если частица Хиггса не будет обнаружена, это будет означать, что ни я, ни другие мои коллеги, ничего не смыслим в принципах слабых электромагнитных взаимодействий» – говорит неунывающий британский профессор.

Обнаружение «частицы Хиггса» является, конечно, важной, но не единственной задачей для работы адронного коллайдера. Например, планируется исследования процесса столкновений ионов свинца. При этом в результате большой энергии столкновений в адронном коллайдере должна образовываться плазма, подобная веществу при процессе так называемого «Большого взрыва». По теории ученых именно «Большой взрыв» сформировал сгустки первоначальной материи. Анализ столкновений в адронном коллайдере между протонами так же может дать немаловажные результаты. При достижении Большим адронным коллайдером энергии частиц в семь тераэлектронвольт ученые планируют провести так же эксперименты по подтверждению теории суперсимметрии. Помните стишок: «Мы с Тамарой ходим парой, мы с Тамарой – санитары!». Это как раз про эту теорию. Суть ее в том, что у абсолютно любой элементарной частицы есть вторая «пара». Как Чук и Гек. Или Маркс и Энгельс. И среди этих парных «частиц-партнеров» ученые надеются обнаружить и в том числе частицы «темной материи». Но для обнаружения таких частиц необходимо разогнать их до сверхвысоких энергий столкновения соответственно в Большом адронном коллайдере.

Так же ученые стремятся найти подтверждения теории так называемой «Суперсилы». Обычно в Голливудских фильмах супер сила присутствует у супер героев, но здесь речь идет немножечко о другой идее. Суть этой теории состоит в том, что энергия сильных ядерных реакций, гравитационное взаимодействие, взаимодействие электромагнитных волн, слабые электрические взаимодействия объединены в единое целое еще одной силой. Название этой силы Сверхсильное электромагнитное взаимодействие. А содержит эту силу элемент пространства и времени: квант. Вернее как его называют «квантон пространства-времени». И ему как бы подчиняются остальные силы и энергии. И получается такая связка энергий разных видов в пучке пространства и времени – аж дух захватывает. Умные ученые даже подсчитали, что размеры этого самого «квантона пространства-времени» – порядка от десяти до двадцати пяти метров по диаметру. Это вроде бы и является фундаментальным размером, определяющим «минимальный шаг дискретности» пространства и времени. Вот эту теорию так же хотят подтвердить ученые, если смогут, конечно. А основы этой теории придумал еще сам наш дорогой Альберт Энштейн.

Есть и еще теории о возможных процессах в адронном коллайдере. Например, представители научного журнала «Американская наука» подсчитали, что если использовать адронный коллайдер в качестве гигантской СВЧ-печки, то в нем можно разогреть пиццу за тридцать наносекунд. С американцев, кстати, станется и так применить адронный коллайдер.

Ну и в заключении о теориях. Можно представить себе еще одну. Так сказать авторскую. При рассмотрении структуры материи в коллайдере все глубже и глубже внутрь молекул и атомов, ученые видят энергетическое взаимодействие элементарных частиц. Эти элементарные частицы при распаде излучают или поглощают энергию. И, далее показывают, что в свою очередь тоже состоят из более мелких элементарных частиц энергетически связанных и взаимодействующих между собой, и такая цепочка следует бесконечно вниз. В самой основе этой цепочки ученые пытаются обнаружить первооснову материи – элементарную частицу, являющейся основой материи. Из которой состоят все остальные частицы и сама материя. А что если предположить, что такой «первочастицы»…. Не существует? Что если представить, что энергия как, к примеру, вода – имеет «разные агрегатные» состояния? И, так называемая «первочастица» – это не материя…. а состояние энергии в особом «агрегатном состоянии»? И взаимодействие такого рода «связанного энергетического сгустка» со свободной энергией и дает свойства, характеризующие присутствие тех или иных «частиц» более высокого уровня? И такие «энергетические конгломераты» в определенных связках и определенном «агрегатном состоянии энергии» дают свойства протонов, нейтронов, электронов и всех остальных частиц, которые в свою очередь формируют атомы… молекулы…. И так далее выше по цепочке. То есть можно сказать, что так называемая «материя» в конечном итоге – это взаимодействие энергии в «специальном агрегатном» состоянии с энергиями, находящимися в «свободном состоянии». И при определенных условиях, перетекающих из «связанного агрегатного состояния энергии» в «свободное состояние энергии» и обратно. Как следствие этой теории интересный вывод: на самом деле вокруг нас нет ничего, кроме энергии…. Ничего материального нет… и наша увлеченность материальной системой ценностей – бессмысленна.… Кроме того, эта теория замечательно сочетается с некоторыми философскими течениями Востока, согласно которых что бы познать мир, нужно познать нематериальность материального. И что бы узнать, как устроен мир, нужно познать пустоту. А Древние, что не говори, тоже были умными людьми….

Но, вернемся к Большому адронному коллайдеру.

Загадки

Высказываются предположения что:

- Разгон частиц протонов и их столкновение в адронном коллайдере может привести к разрыву кванта времени-пространства.

Ученые отвечают: нет, энергия адронного коллайдера и энергия столкновения протонов не может привести к такому эффекту. Эта энергия слишком ничтожна для того, что бы «пробить брешь» в кванте времени-пространства.

- Эксперименты в Большом адронном коллайдере позволят увидеть первоначальные процессы зарождения материи вселенной.

Ученые отвечают: такие процессы в полном масштабе при данном уровне энергии адронного коллайдера повторить невозможно.

- В адронном коллайдере будут обнаружены частицы Хиггса.

Ученые отвечают: есть сомнения вообще в существовании таких частиц. Поэтому адронный коллайдер не сможет их обнаружить

- Эксперименты на Большом адронном коллайдере могут привести к образованию так называемых «черных дыр» – области высокой гравитации, «засасывающей» в себя даже солнечный свет и с неизученными характеристиками квантона «пространство-время».

Ученые отвечают: нет, возможности получения таких энергий, которые заключаются в «черных дырах», у адронного коллайдера нет.

- Разгон частиц высокой энергии в Большом адронном коллайдере может привести к «Большому взрыву».

Ученые отвечают: Нет, даже всей энергии нашей планеты и энергии всей Солнечной системы не хватит для этого. Тем более энергии адронного коллайдера так же недостаточно для этого.

- Адронный коллайдер позволит изучить возможность путешествий в другие временные пласты.

Ученые отвечают: Нет, такой возможности адронный коллайдер предоставить не может.

И в заключении, загадка эксперимента, практически проведенного в протонном коллайдере. В ноябре две тысячи восьмого года был проведен эксперимент по столкновению потоков протонов и антипротонов. Из имеющихся у физиков представлений, в результате энергетических взаимодействий должно было произойти «рождение» другой пары элементарных частиц, называемых «мюоны». Это частица с «коротким сроком жизни», за который она успевает пролететь очень короткое расстояние. Но, были полученные удивительные результаты. Зарождение мюонов стало происходить не парами, как предполагалось, а «струями». Причем время существования этих частиц было значительно больше, чем предполагали, и запас внутренней энергии позволяло им даже покинуть стенки вакуумной трубы коллайдера и оказаться вне ускорителя. Ученые не могут объяснить результаты полученного эксперимента и планируют провести его повторно уже в Большом адронном коллайдере.

Как мы видим, человечество даже с учетом всех имеющихся на данный момент изобретений еще далеко от понимания полной картины окружающего мира, пространства, времени, материи и энергии. Мир вокруг нас еще хранит множество загадочного и необъяснимого. Одно мы можем сказать пока точно: мы точно знаем, что точно ничего не знаем. Что будет дальше? Какие фундаментальные открытия ждут нас впереди? Как эти открытия отразятся на судьбе человеческой цивилизации? Посмотрим. Есть время подумать. Потому что до очередного схлопывания пространства-времени и материи Вселенной «в точку», время еще есть.

Если у вас есть частный дом или хотя бы дача, то без насоса вам не обойтись. Огромный выбор насосов имеется на сайте http://unishop.by/categories/nasosy/ с указанными ценами и характеристиками. Насосы в хозяйстве играют большую роль. Их используют для выкачки воды из колодцев, органично вписывая в систему водоснабжения и водоотведения, для полива приусадебного уачстка, отвода дренажных вод и прочих нужд. Большой выбор фирм производителей позволит выбрать именно тот агрегат, который идеально подойдет вам по возлагаемым на него задачам и цене.

загрузка...


Подпишись на RSS
rss Подпишитесь на RSS.
загрузка...

Счетчик

Статистика сайта






Яндекс.Метрика