Istoria creării acceleratorului, pe care astăzi îl cunoaștem sub numele de Large Hadron Collider, începe în 2007. Inițial, cronologia acceleratoarelor a început cu ciclotronul. Aparatul era un dispozitiv mic care se potrivea cu ușurință pe masă. Apoi istoria acceleratoarelor a început să se dezvolte rapid. Au apărut sincrofazotronul și sincrotronul.

În istorie, poate cea mai distractivă a fost perioada 1956-1957. În acele vremuri, știința sovietică, în special fizica, nu rămânea în urma fraților străini. Folosind experiența acumulată de-a lungul anilor, un fizician sovietic pe nume Vladimir Veksler a făcut o descoperire în știință. El a creat cel mai puternic sincrofazotron la acea vreme. Puterea sa de funcționare a fost de 10 gigaelectronvolți (10 miliarde de electronvolți). După această descoperire, au fost create exemple serioase de acceleratoare: marele colisionar electron-pozitron, acceleratorul elvețian, în Germania, SUA. Toate au avut un scop comun - studiul particulelor fundamentale ale quarcilor.

Large Hadron Collider a fost creat în primul rând datorită eforturilor unui fizician italian. Numele lui este Carlo Rubbia, laureat al Premiului Nobel. În timpul carierei sale, Rubbia a lucrat ca director la Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară. S-a decis construirea și lansarea unui colisionator de hadron exact la locul centrului de cercetare.

Unde este ciocnitorul de hadron?

Civizorul este situat la granița dintre Elveția și Franța. Circumferința sa este de 27 de kilometri, motiv pentru care se numește mare. Inelul de accelerație merge adânc de la 50 la 175 de metri. Civizorul are 1232 de magneți. Sunt supraconductoare, ceea ce înseamnă că din ele poate fi generat câmpul maxim pentru overclock, deoarece practic nu există un consum de energie în astfel de magneți. Greutatea totală a fiecărui magnet este de 3,5 tone cu o lungime de 14,3 metri.

Ca orice obiect fizic, Large Hadron Collider generează căldură. Prin urmare, trebuie să fie răcit în mod constant. Pentru aceasta, se menține o temperatură de 1,7 K cu 12 milioane de litri de azot lichid. În plus, 700 de mii de litri sunt folosiți pentru răcire și, cel mai important, se folosește presiunea, care este de zece ori mai mică decât presiunea atmosferică normală.

O temperatură de 1,7 K pe scara Celsius este de -271 de grade. O astfel de temperatură este aproape aproape de ceea ce se numește limita minimă posibilă pe care o poate avea un corp fizic.

Interiorul tunelului nu este mai puțin interesant. Există cabluri de niobiu-titan cu capacități supraconductoare. Lungimea lor este de 7600 de kilometri. Greutatea totală a cablurilor este de 1200 de tone. Interiorul cablului este o încurcătură de 6300 de fire cu o distanță totală de 1,5 miliarde de kilometri. Această lungime este egală cu 10 unități astronomice. De exemplu, este egal cu 10 astfel de unități.

Dacă vorbim despre locația sa geografică, atunci putem spune că inelele ciocnitorului se află între orașele Saint-Genis și Fornay-Voltaire, situate pe partea franceză, precum și Meyrin și Vessourat - pe partea elvețiană. Un inel mic, numit PS, trece de-a lungul graniței în diametru.

Sensul existenței

Pentru a răspunde la întrebarea „Pentru ce este ciocnitorul de hadron”, trebuie să apelați la oameni de știință. Mulți oameni de știință spun că aceasta este cea mai mare invenție din întreaga perioadă a existenței științei și că fără ea, știința pe care o cunoaștem astăzi pur și simplu nu are sens. Existența și lansarea lui Large Hadron Collider este interesantă, deoarece atunci când particulele se ciocnesc în ciocnitorul de hadron, are loc o explozie. Toate cele mai mici particule se împrăștie în direcții diferite. Se formează noi particule care pot explica existența și semnificația multor lucruri.

Primul lucru pe care oamenii de știință au încercat să-l găsească în aceste particule prăbușite a fost particula elementară, prezisă teoretic de fizicianul Peter Higgs, numită Această particulă uimitoare este un purtător de informații, așa cum se crede. Este, de asemenea, numită „particulă a lui Dumnezeu”. Descoperirea sa i-ar aduce pe oamenii de știință mai aproape de înțelegerea universului. De menționat că în 2012, pe 4 iulie, Hadron Collider (lansarea sa a fost parțial cu succes) a ajutat la detectarea unei particule similare. Până în prezent, oamenii de știință încearcă să o studieze mai detaliat.

Cât timp...

Desigur, se pune imediat întrebarea de ce oamenii de știință au studiat aceste particule atât de mult timp. Dacă există un dispozitiv, atunci îl puteți rula și de fiecare dată luați din ce în ce mai multe date noi. Cert este că munca ciocnitorului de hadron este o plăcere costisitoare. O lansare costă mult. De exemplu, consumul anual de energie este de 800 milioane kWh. Această cantitate de energie este consumată de un oraș de aproximativ 100.000 de locuitori, la standarde medii. Și asta fără a lua în calcul costurile de întreținere. Un alt motiv este că la Hadron Collider, explozia care are loc atunci când protonii se ciocnesc este asociată cu obținerea unei cantități mari de date: computerele citesc atât de multe informații încât este nevoie de mult timp pentru a procesa. Chiar și în ciuda faptului că puterea computerelor care primesc informații este mare chiar și după standardele actuale.

Următorul motiv nu este mai puțin cunoscut.Oamenii de știință care lucrează cu colizionatorul în această direcție sunt siguri că spectrul vizibil al întregului univers este de doar 4%. Se presupune că cele rămase sunt materie întunecată și energie întunecată. Încercarea experimentală să demonstreze că această teorie este corectă.

Ciocnitorul de hadroni: pro sau contra

Teoria avansată a materiei întunecate a pus sub semnul întrebării siguranța existenței ciocnitorului de hadron. A apărut întrebarea: „Ciocnitorul de hadron: pro sau contra?” I-a îngrijorat pe mulți oameni de știință. Toate marile minți ale lumii sunt împărțite în două categorii. „Oponenții” au prezentat o teorie interesantă conform căreia, dacă o astfel de materie există, atunci trebuie să aibă o particulă opusă. Și când particulele se ciocnesc în accelerator, apare o parte întunecată. Exista riscul ca partea întunecată și partea pe care o vedem să se ciocnească. Atunci ar putea duce la moartea întregului univers. Cu toate acestea, după prima lansare a Hadron Collider, această teorie a fost parțial ruptă.

Următorul ca importanță este explozia universului, sau mai bine zis, nașterea. Se crede că în timpul unei coliziuni se poate observa cum s-a comportat universul în primele secunde de existență. Cum arăta după originea Big Bang-ului. Se crede că procesul de ciocnire a particulelor este foarte asemănător cu cel care a fost chiar la începutul nașterii universului.

O altă idee la fel de fantastică pe care oamenii de știință o testează sunt modelele exotice. Pare incredibil, dar există o teorie care sugerează că există și alte dimensiuni și universuri cu oameni ca noi. Și, în mod ciudat, accelerația poate ajuta și aici.

Mai simplu spus, scopul existenței acceleratorului este de a înțelege ce este universul, cum a fost creat, de a dovedi sau de a infirma toate teoriile existente despre particule și fenomene înrudite. Desigur, acest lucru va dura ani de zile, dar cu fiecare lansare apar noi descoperiri care răstoarnă lumea științei.

Fapte despre accelerator

Toată lumea știe că acceleratorul accelerează particulele la 99% din viteza luminii, dar nu mulți oameni știu că procentul este de 99,9999991% din viteza luminii. Această cifră uimitoare are sens datorită designului perfect și a magneților puternici de accelerație. Există, de asemenea, câteva fapte mai puțin cunoscute de remarcat.

Cele aproximativ 100 de milioane de fluxuri de date care provin de la fiecare dintre cei doi detectori principali pot umple mai mult de 100.000 de CD-uri în câteva secunde. În doar o lună, numărul de discuri ar fi ajuns la o înălțime atât de mare încât, dacă ar fi fost pliate într-un picior, ar fi suficient să ajungă pe Lună. Prin urmare, s-a decis să se colecteze nu toate datele care provin de la detectoare, ci doar cele care vor permite utilizarea sistemului de colectare a datelor, care de fapt acționează ca un filtru pentru datele primite. S-a decis să se înregistreze doar 100 de evenimente care au avut loc în momentul exploziei. Aceste evenimente vor fi înregistrate în arhiva centrului de calcul al sistemului Large Hadron Collider, care se află în Laboratorul European pentru Fizica Particulelor Elementare, care este și locația acceleratorului. Evenimentele care au fost înregistrate nu vor fi înregistrate, ci cele care prezintă cel mai mare interes pentru comunitatea științifică.

Post procesare

După scriere, vor fi procesați sute de kilobytes de date. Pentru aceasta, sunt folosite peste două mii de calculatoare situate la CERN. Sarcina acestor calculatoare este de a procesa datele primare și de a forma o bază din ele care va fi convenabilă pentru analize ulterioare. În plus, fluxul de date generat va fi trimis către rețeaua de calculatoare GRID. Această rețea de internet reunește mii de computere care sunt situate în diferite instituții din întreaga lume, conectează mai mult de o sută de centre mari situate pe trei continente. Toate aceste centre sunt conectate la CERN folosind fibră optică pentru rate maxime de transfer de date.

Apropo de fapte, trebuie să menționăm și indicatorii fizici ai structurii. Tunelul de accelerație este cu 1,4% din planul orizontal. Acest lucru a fost făcut în primul rând pentru a plasa cea mai mare parte a tunelului de accelerație într-o rocă monolitică. Astfel, adâncimea de plasare pe laturile opuse este diferită. Dacă numărați de pe malul lacului, care este situat lângă Geneva, atunci adâncimea va fi de 50 de metri. Partea opusă are o adâncime de 175 de metri.

Interesant este că fazele lunare afectează acceleratorul. S-ar părea cum un obiect atât de îndepărtat poate acționa la o asemenea distanță. Cu toate acestea, s-a observat că în timpul lunii pline, când are loc marea, pământul din zona Genevei se ridică cu până la 25 de centimetri. Acest lucru afectează lungimea ciocnitorului. Prin urmare, lungimea crește cu 1 milimetru, iar energia fasciculului se modifică, de asemenea, cu 0,02%. Deoarece controlul energiei fasciculului trebuie să coboare la 0,002%, cercetătorii trebuie să țină cont de acest fenomen.

De asemenea, interesant este că tunelul de coliziune are forma unui octogon, nu un cerc așa cum cred mulți oameni. Colțurile sunt formate din cauza secțiunilor scurte. Acestea conțin detectoare instalate, precum și un sistem care controlează fasciculul de particule de accelerare.

Structura

Hadron Collider, a cărui lansare implică utilizarea multor detalii și entuziasmul oamenilor de știință, este un dispozitiv uimitor. Întregul accelerator este format din două inele. Micul inel se numește Sincrotronul de Protoni sau, pentru a folosi abrevierile, PS. Inelul mare este Proton Super Synchrotron sau SPS. Împreună, cele două inele fac posibilă dispersarea pieselor până la 99,9% din viteza luminii. În același timp, ciocnitorul crește și energia protonilor, mărind energia totală a acestora de 16 ori. De asemenea, permite particulelor să se ciocnească între ele de aproximativ 30 de milioane de ori/s. în termen de 10 ore. Cele 4 detectoare principale produc cel puțin 100 terabytes de date digitale pe secundă. Obținerea datelor se datorează unor factori individuali. De exemplu, pot detecta particule elementare care au o sarcină electrică negativă și, de asemenea, au jumătate din spin. Deoarece aceste particule sunt instabile, detectarea lor directă este imposibilă, este posibil să se detecteze doar energia lor, care va zbura la un anumit unghi față de axa fasciculului. Această etapă se numește primul nivel de rulare. Această etapă este supravegheată de peste 100 de plăci speciale de procesare a datelor, în care este încorporată logica de implementare. Această parte a lucrării se caracterizează prin faptul că, în timpul perioadei de achiziție a datelor, sunt selectate peste 100 de mii de blocuri de date pe secundă. Aceste date vor fi apoi utilizate pentru analiză, care are loc folosind un motor de nivel superior.

Sistemele de la nivelul următor, dimpotrivă, primesc informații din toate fluxurile detectorului. Software-ul detectorului este conectat în rețea. Acolo va folosi un număr mare de computere pentru a procesa blocurile ulterioare de date, timpul mediu dintre blocuri este de 10 microsecunde. Programele vor trebui să creeze semne de particule corespunzătoare punctelor originale. Rezultatul va fi un set format de date, constând din impuls, energie, traiectorie și altele care au apărut în timpul unui eveniment.

Piese de accelerație

Întregul accelerator poate fi împărțit în 5 părți principale:

1) Acceleratorul ciocnitorului electron-pozitron. Detaliul este de aproximativ 7 mii de magneți cu proprietăți supraconductoare. Cu ajutorul lor, fasciculul este îndreptat de-a lungul tunelului inelar. Și, de asemenea, concentrează fasciculul într-un singur flux, a cărui lățime va scădea până la lățimea unui fir de păr.

2) Solenoid muonic compact. Acesta este un detector de uz general. Într-un astfel de detector, se fac căutări pentru fenomene noi și, de exemplu, căutarea particulelor Higgs.

3) Detector LHCb. Semnificația acestui dispozitiv constă în căutarea quarcilor și a particulelor lor opuse - antiquarci.

4) Configurare toroidală ATLAS. Acest detector este conceput pentru a detecta muonii.

5) Alice. Acest detector captează coliziunile ionilor de plumb și coliziunile proton-proton.

Probleme la lansarea Hadron Collider

În ciuda faptului că prezența tehnologiei înalte elimină posibilitatea de erori, în practică totul este diferit. La asamblarea acceleratorului au fost întârzieri, precum și defecțiuni. Trebuie spus că această situație nu a fost neașteptată. Dispozitivul conține atât de multe nuanțe și necesită o asemenea precizie încât oamenii de știință se așteptau la rezultate similare. De exemplu, una dintre problemele cu care s-au confruntat oamenii de știință în timpul lansării a fost eșecul magnetului care a focalizat fasciculele de protoni chiar înainte ca acestea să se ciocnească. Acest accident grav a fost cauzat de distrugerea unei părți a atașamentului din cauza pierderii supraconductivității magnetului.

Această problemă a început în 2007. Din această cauză, lansarea coliziunii a fost amânată de mai multe ori, iar abia în luna iunie a avut loc lansarea, după aproape un an civizorul încă a pornit.

Ultima lansare a ciocnitorului a avut succes și au fost strânși mulți terabytes de date.

Hadron Collider, care a fost lansat pe 5 aprilie 2015, funcționează cu succes. În timpul lunii, grinzile vor circula în jurul inelului, crescând treptat puterea. Nu există nici un scop pentru studiu ca atare. Energia de coliziune a fasciculului va fi crescută. Valoarea va fi crescută de la 7 TeV la 13 TeV. O astfel de creștere ne va permite să vedem noi posibilități în ciocnirea particulelor.

În 2013 și 2014 au avut loc inspecții tehnice serioase ale tunelurilor, acceleratoarelor, detectoarelor și altor echipamente. Rezultatul au fost 18 magneți bipolari cu funcție supraconductoare. Trebuie remarcat faptul că numărul total al acestora este de 1232 de bucăți. Cu toate acestea, magneții rămași nu au trecut neobservați. În rest s-au înlocuit sistemele de protecție la răcire și s-au instalat altele îmbunătățite. Sistemul de răcire al magneților a fost de asemenea îmbunătățit. Acest lucru le permite să rămână la temperaturi scăzute cu putere maximă.

Dacă totul merge bine, următoarea lansare a acceleratorului va avea loc abia peste trei ani. După această perioadă, sunt planificate lucrări de îmbunătățire, inspecția tehnică a civizorului.

Trebuie menționat că reparațiile costă un ban, fără a include costul. Civizorul de hadron, din 2010, are un preț egal cu 7,5 miliarde de euro. Această cifră aduce întregul proiect în fruntea listei celor mai scumpe proiecte din istoria științei.

Hartă cu locația Coliderului reprezentată pe ea

Pentru a combina în continuare interacțiunile fundamentale într-o singură teorie, sunt utilizate diverse abordări: teoria corzilor, care a fost dezvoltată în teoria M (teoria branei), teoria supergravitației, gravitația cuantică în buclă etc. Unele dintre ele au probleme interne și niciuna dintre ele nu are probleme interne. confirmare experimentală. Problema este că, pentru a efectua experimentele corespunzătoare, sunt necesare energii care sunt de neatins la acceleratoarele de particule moderne.

LHC va permite experimente care anterior erau imposibil de efectuat și probabil va confirma sau infirma unele dintre aceste teorii. Deci, există o întreagă gamă de teorii fizice cu dimensiuni mai mari de patru care sugerează existența „supersimetriei” - de exemplu, teoria corzilor, care uneori este numită teoria superstringurilor tocmai pentru că fără supersimetrie pierde. sens fizic. Confirmarea existenței supersimetriei ar fi astfel o confirmare indirectă a adevărului acestor teorii.

Explorarea quarcilor de top

Istoria construcției

Tunel subteran de 27 km proiectat pentru a găzdui amplificatorul LHC

Ideea proiectului Large Hadron Collider a luat naștere în 1984 și a fost aprobată oficial zece ani mai târziu. Construcția sa a început în 2001, după finalizarea lucrărilor acceleratorului anterior - Large Electron-Positron Collider.

Acceleratorul ar trebui să ciocnească protoni cu o energie totală de 14 TeV (adică 14 teraelectronvolți sau 14 10 12 electroni volți) în sistemul de centru de masă al particulelor incidente, precum și nuclee de plumb cu o energie de 5,5 GeV (5,5). 10 9 electron volți) pentru fiecare pereche de nucleoni care se ciocnesc. Astfel, LHC va fi cel mai mare accelerator de particule elementare din lume, depășindu-și cei mai apropiați concurenți din punct de vedere al energiei cu un ordin de mărime - ciocnitorul proton-antiproton Tevatron, care funcționează în prezent la Laboratorul Național de Accelerator. Enrico Fermi (SUA), și RHIC Relativistic Heavy Ion Collider de la Brookhaven Laboratory (SUA).

Acceleratorul este situat în același tunel ocupat anterior de marele coliziune electron-pozitron. Tunelul cu o circumferință de 26,7 km a fost așezat la o adâncime de aproximativ o sută de metri sub pământ în Franța și Elveția. Pentru a conține și corecta fasciculele de protoni se folosesc 1624 de magneți supraconductori, a căror lungime totală depășește 22 km. Ultimul a fost instalat în tunel pe 27 noiembrie 2006 . Magneții vor funcționa la 1,9 K (-271°C). Construcția unei linii criogenice speciale pentru magneți de răcire a fost finalizată pe 19 noiembrie 2006.

Teste

Specificații

Procesul de accelerare a particulelor într-un ciocnitor

Viteza particulelor din LHC pe fasciculele care se ciocnesc este apropiată de viteza luminii în vid. Accelerarea particulelor la viteze atât de mari se realizează în mai multe etape. În prima etapă, acceleratoarele liniare Linac 2 și Linac 3 cu energie scăzută injectează protoni și ioni de plumb pentru o accelerare suplimentară. Apoi particulele intră în amplificatorul PS și apoi în PS (sincrotronul de protoni) însuși, dobândind o energie de 28 GeV. După aceea, accelerația particulelor continuă în SPS (Proton Super Synchrotron), unde energia particulelor ajunge la 450 GeV. Apoi fasciculul este îndreptat către inelul principal de 26,7 kilometri, iar în punctele de coliziune, detectoarele înregistrează evenimentele care au loc.

Consumul de energie

În timpul funcționării colizionatorului, consumul de energie estimat va fi de 180 MW. Costurile estimate ale energiei pentru întreg Cantonul Geneva. CERN nu generează în sine energie, doar cu generatoare diesel de rezervă.

Calcul distribuit

Pentru a controla, stoca și procesa datele care vor veni de la acceleratorul și detectoarele LHC, este creată o rețea de calcul distribuită LCG. L HC C imputarea G SCĂPA ) folosind tehnologia grid. Pentru anumite sarcini de calcul va fi implicat un proiect de calcul distribuit [email protected].

Procese fizice necontrolate

Unii experți și membri ai publicului își exprimă îngrijorarea că există o probabilitate diferită de zero ca experimentele desfășurate în colisionar să scape de sub control și să dezvolte o reacție în lanț, care, în anumite condiții, ar putea distruge teoretic întreaga planetă. Punctul de vedere al susținătorilor scenariilor catastrofale asociate cu funcționarea LHC este prezentat pe un site separat. Din cauza acestor sentimente, LHC este uneori descifrat ca Ultimul Hadron Collider ( Ultimul Hadron Collider).

În acest sens, se menționează cel mai adesea posibilitatea teoretică a apariției găurilor negre microscopice în ciocnizor, precum și posibilitatea teoretică de formare a cheagurilor de antimaterie și a monopolurilor magnetice, urmate de o reacție în lanț de captare a materiei înconjurătoare.

Aceste posibilități teoretice au fost luate în considerare de un grup special CERN, care a pregătit un raport corespunzător, în care toate aceste temeri sunt recunoscute ca nefondate. Fizicianul teoretician englez Adrian Kent a publicat un articol științific în care critica standardele de siguranță adoptate de CERN, deoarece prejudiciul așteptat, adică produsul probabilității unui eveniment de numărul de victime, este, în opinia sa, inacceptabil. Cu toate acestea, estimarea maximă superioară a probabilității unui scenariu catastrofal la LHC este 10 -31 .

Ca argumente principale în favoarea lipsei de temei a scenariilor catastrofale, se fac referiri la faptul că Pământul, Luna și alte planete sunt bombardate constant de fluxuri de particule cosmice cu energii mult mai mari. De asemenea, este menționată funcționarea cu succes a acceleratoarelor puse în funcțiune anterior, inclusiv a lui Relativistic Heavy Ion Collider RHIC din Brookhaven. Posibilitatea formării unor găuri negre microscopice nu este negata de specialiștii CERN, cu toate acestea, se afirmă că în spațiul nostru tridimensional astfel de obiecte pot apărea doar la energii care sunt cu 16 ordine de mărime mai mari decât energia fasciculelor din LHC. . Ipotetic, găurile negre microscopice pot apărea în experimentele de la LHC în predicțiile teoriilor cu dimensiuni extraspațiale. Astfel de teorii nu au încă nicio dovadă experimentală. Cu toate acestea, chiar dacă găurile negre sunt create de ciocnirile de particule în LHC, se așteaptă ca acestea să fie extrem de instabile din cauza radiației Hawking și se vor evapora aproape instantaneu sub formă de particule obișnuite.

Pe 21 martie 2008, Walter Wagner a intentat un proces la tribunalul federal din Hawaii (SUA). Walter L. Wagner) și Luis Sancho (ing. Luis Sancho), în care aceștia, acuzând CERN-ul că încearcă să aranjeze sfârșitul lumii, cer interzicerea lansării colizionatorului până când siguranța acestuia este garantată.

Comparație cu viteze și energii naturale

Acceleratorul este conceput pentru a ciocni particule precum hadronii și nucleele atomice. Cu toate acestea, există izvoare naturale particule, a căror viteză și energie este mult mai mare decât în ​​cazul ciocnitorului (vezi: Zevatron). Astfel de particule naturale se găsesc în razele cosmice. Suprafața planetei Pământ este parțial protejată de aceste raze, dar, trecând prin atmosferă, particulele de raze cosmice se ciocnesc cu atomii și moleculele aerului. Ca urmare a acestor ciocniri naturale, multe particule stabile și instabile se nasc în atmosfera Pământului. Ca rezultat, natural fundal de radiații. Același lucru (coliziunea particulelor elementare și a atomilor) va avea loc și în LHC, dar cu viteze și energii mai mici și în cantități mult mai mici.

găuri negre microscopice

Dacă găurile negre pot fi create în timpul ciocnirii particulelor elementare, ele se vor descompune și în particule elementare, în conformitate cu principiul invarianței CPT, care este unul dintre cele mai fundamentale principii ale mecanicii cuantice.

În plus, dacă ipoteza existenței unor micro-găuri negre stabile ar fi corectă, atunci acestea s-ar forma în cantități mari ca urmare a bombardării Pământului de către particulele elementare cosmice. Dar majoritatea particulelor elementare de înaltă energie care sosesc din spațiu au o sarcină electrică, așa că unele găuri negre ar fi încărcate electric. Aceste găuri negre încărcate ar fi capturate camp magnetic Pământul și, dacă ar fi fost cu adevărat periculoși, ar fi distrus Pământul cu mult timp în urmă. Mecanismul Schwimmer care face găurile negre neutre din punct de vedere electric este foarte asemănător cu efectul Hawking și nu poate funcționa dacă efectul Hawking nu funcționează.

În plus, orice găuri negre, încărcate sau neutre din punct de vedere electric, ar fi capturate de piticele albe și stele neutronice(care, ca și Pământul, sunt bombardate de radiații cosmice) și le-au distrus. Ca urmare, durata de viață a piticelor albe și a stelelor neutronice ar fi mult mai scurtă decât cea observată de fapt. În plus, piticele albe distructibile și stelele neutronice ar emite radiații suplimentare care nu sunt de fapt observate.

În cele din urmă, teoriile cu dimensiuni extraspațiale care prezic apariția găurilor negre microscopice nu contrazic datele experimentale doar dacă numărul de dimensiuni suplimentare este de cel puțin trei. Dar cu atâtea dimensiuni suplimentare, trebuie să treacă miliarde de ani înainte gaură neagră provoacă pagube semnificative pământului.

Strapelki

Eduard Boos, doctor în științe fizice și matematice de la Institutul de Cercetare pentru Fizică Nucleară al Universității de Stat din Moscova, are opinii opuse, negând apariția găurilor negre macroscopice la LHC și, în consecință, „găuri de vierme” și călătorii în timp.

Note

1. Ghidul suprem pentru LHC (engleză) P. 30.
2. LHC: fapte cheie. „Elemente ale Marii Științe”. Consultat la 15 septembrie 2008.
3. Grupul de lucru Tevatron Electroweak, subgrupul superior
4. Testul de sincronizare LHC a reușit
5. Al doilea test al sistemului de injecție a fost intermitent, dar scopul a fost atins. „Elemente de mare știință” (24 august 2008). Preluat la 6 septembrie 2008.
6. Ziua de referință LHC începe rapid
7. Primul fascicul din știința care accelerează LHC.
8. Misiune finalizată pentru echipa LHC. physicsworld.com. Preluat la 12 septembrie 2008.
9. Un fascicul circulant stabil este lansat la LHC. „Elemente de mare știință” (12 septembrie 2008). Preluat la 12 septembrie 2008.
10. Un incident la Large Hadron Collider întârzie experimentele pe termen nelimitat. „Elementele Marii Științe” (19 septembrie 2008). Preluat la 21 septembrie 2008.
11. Large Hadron Collider nu va relua funcționarea până în primăvară - CERN. RIA Novosti (23 septembrie 2008). Consultat la 25 septembrie 2008.
12. http://press.web.cern.ch/Press/PressReleases/Releases2008/PR14.08E.html
13. https://edms.cern.ch/file/973073/1/Report_on_080919_incident_at_LHC__2_.pdf
14. https://lhc2008.web.cern.ch/LHC2008/inauguration/index.html
15. Repararea magneților deteriorați va fi mai extinsă decât se credea anterior. „Elemente de mare știință” (09 noiembrie 2008). Consultat la 12 noiembrie 2008.
16. Program pentru 2009. „Elemente de mare știință” (18 ianuarie 2009). Preluat la 18 ianuarie 2009.
17. Comunicat de presă CERN
18. Planul de lucru al Marelui Colizător de Hadroni pentru 2009-2010 a fost aprobat. „Elementele Marii Științe” (6 februarie 2009). Preluat la 5 aprilie 2009.
19. Experimentele LHC.
20. Se deschide Cutia Pandorei. Vesti.ru (9 septembrie 2008). Preluat la 12 septembrie 2008.
21. Potențialul de pericol în experimentele de coliziune de particule
22. Dimopoulos S., Landsberg G. Găuri negre la Large Hadron Collider Phys. Rev. Lett. 87 (2001)
23. Blaizot J.-P. et al. Studiul evenimentelor potențial periculoase în timpul coliziunilor cu ioni grei la LHC.
24. Revizuirea siguranței coliziunilor LHC Grupul de evaluare a siguranței LHC
25. O revizuire critică a riscurilor acceleratoarelor. Proza.ru (23 mai 2008). Preluat la 17 septembrie 2008.
26. Care este probabilitatea unei catastrofe la LHC?
27. Ziua Judecatii
28. Cererea unui judecător să salveze lumea și poate mult mai mult
29. Explicația de ce LHC va fi în siguranță
30. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-es.pdf (spaniola)
31. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-de.pdf (germană)
32. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-fr.pdf (fr)
33. H. Heiselberg. Screening în picături de cuarc // Revista fizică D. - 1993. - T. 48. - Nr. 3. - S. 1418-1423. DOI:10.1103/PhysRevD.48.1418
34. M. Alford, K. Rajagopal, S. Reddy, A. Steiner. Stabilitatea crustelor de stele ciudate și a straniilor // Societatea Americană de Fizică. Physical Review D. - 2006. - Vol. 73, 114016. DOI: 10.1103/PhysRevD.73.114016
35. Natalia Leskova.

Există multe zvonuri despre acest dispozitiv misterios, mulți susțin că va distruge Pământul, creând o gaură neagră artificială și punând capăt existenței omenirii. În realitate, acest dispozitiv poate duce umanitatea la un nivel cu totul nou, datorită cercetărilor efectuate de oamenii de știință. În acest subiect, am încercat să adun toate informațiile necesare pentru a vă face o impresie despre ce este Large Hadron Collider (LHC).

Deci, acest subiect conține tot ce trebuie să știți despre Hadron Collider. Pe 30 martie 2010, la CERN (Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară) a avut loc un eveniment istoric – după mai multe încercări nereușite și multe upgrade-uri, s-a finalizat crearea celei mai mari mașini din lume pentru distrugerea atomilor. Testele preliminare care au inițiat ciocniri de protoni cu viteză relativ scăzută au fost efectuate în cursul anului 2009 și nu au existat probleme semnificative. Etapa a fost pregătită pentru un experiment extraordinar care urmează să fie efectuat în primăvara anului 2010. Principalul model experimental al LHC se bazează pe ciocnirea a două fascicule de protoni care se ciocnesc cu viteza maximă. Această coliziune puternică distruge protonii, creând energii extraordinare și noi particule elementare. Aceste noi particule atomice sunt extrem de instabile și pot exista doar pentru o fracțiune de secundă. Aparatul analitic, care face parte din LHC, poate înregistra aceste evenimente și le poate analiza în detaliu. Astfel, oamenii de știință încearcă să simuleze apariția găurilor negre.

Pe 30 martie 2010, două fascicule de protoni au fost lansate în tunelul de 27 km al Large Hadron Collider în direcții opuse. Au fost accelerate la viteza luminii, la care s-a produs coliziunea. A fost înregistrată o energie record de 7 TeV (7 teraelectronvolți). Mărimea acestei energii este un record și are valori foarte importante. Acum haideți să facem cunoștință cu cele mai importante componente ale LHC - senzori și detectoare care înregistrează ceea ce se întâmplă în fracțiunile în acele fracțiuni de secunde în care fasciculele de protoni se ciocnesc. Există trei senzori care joacă un rol central în timpul coliziunii din 30 martie 2010 - acestea sunt una dintre cele mai importante părți ale ciocnitorului, jucând Rol cheieîn timpul experimentelor complexe CERN. Diagrama arată locația celor patru experimente principale (ALICE, ATLAS, CMS și LHCb), care sunt proiecte cheie LHC. La o adâncime de 50 până la 150 de metri sub pământ, au fost săpate peșteri uriașe special pentru senzori-detectori giganți.

Să începem cu un proiect numit ALICE (un acronim pentru Large Experimental Ion Collider). Aceasta este una dintre cele șase facilități experimentale construite la LHC. ALICE este înființată pentru a studia coliziunile cu ioni grei. Temperatura și densitatea energetică a materiei nucleare rezultate sunt suficiente pentru nașterea plasmei gluonilor. Fotografia prezintă detectorul ALICE și toate cele 18 module ale sale.


Sistemul de urmărire intern (ITS) din ALICE constă din șase straturi cilindrice de senzori de siliciu care înconjoară punctul de impact și măsoară proprietățile și pozițiile precise ale particulelor emergente. În acest fel, particulele care conțin un quarc greu pot fi detectate cu ușurință.

Unul dintre principalele experimente LHC este, de asemenea, ATLAS. Experimentul este realizat pe un detector special conceput pentru a studia coliziunile dintre protoni. ATLAS are 44 de metri lungime, 25 de metri în diametru și cântărește aproximativ 7.000 de tone. Fasciculele de protoni se ciocnesc în centrul tunelului, cel mai mare și mai complex senzor de acest gen construit vreodată. Senzorul captează tot ce se întâmplă în timpul și după ciocnirea protonilor. Scopul proiectului este de a detecta particule care nu au fost înregistrate anterior și nu au fost detectate în universul nostru.

Descoperire și confirmare bosonul Higgs- cea mai importantă prioritate a Large Hadron Collider, deoarece această descoperire ar confirma Modelul Standard al apariției particulelor atomice elementare și a materiei standard. În timpul lansării colizionatorului la putere maximă, integritatea modelului standard va fi distrusă. Particulele elementare, ale căror proprietăți le înțelegem doar parțial, nu își vor putea menține integritatea structurală. Modelul standard are o limită superioară a energiei de 1 TeV, la care particula se descompune pe măsură ce crește. Cu o energie de 7 TeV, ar putea fi create particule cu mase de zece ori mai mari decât cele cunoscute în prezent. Adevărat, vor fi foarte volubile, dar ATLAS este conceput să le detecteze în acele fracțiuni de secundă înainte ca acestea să „dispară”

Această fotografie este considerată cea mai bună dintre toate fotografiile de la Large Hadron Collider:

Solenoid muon compact ( Solenoid Compact Muon) este unul dintre cei doi detectoare uriașe de particule universale de la LHC. Aproximativ 3.600 de oameni de știință din 183 de laboratoare și universități din 38 de țări susțin activitatea CMS, care a construit și operează acest detector. Solenoidul este situat în subteran în Cessy în Franța, lângă granița cu Elveția. Diagrama prezintă dispozitivul CMS, despre care vom discuta mai detaliat.

Cel mai stratul interior- Tracker pe bază de siliciu. Trackerul este cel mai mare senzor de siliciu din lume. Are 205 m2 de senzori de siliciu (aproximativ suprafața unui teren de tenis) cuprinzând 76 de milioane de canale. Tracker-ul vă permite să măsurați urme de particule încărcate într-un câmp electromagnetic

La al doilea nivel este Calorimetrul Electromagnetic. Calorimetrul Hadronului, la nivelul următor, măsoară energia hadronilor individuali produși în fiecare caz.

Următorul strat al CMS al Large Hadron Collider este un magnet uriaș. Magnetul mare cu solenoid are 13 metri lungime și un diametru de 6 metri. Este format din bobine răcite din niobiu și titan. Acest magnet solenoid uriaș funcționează forță deplină pentru a maximiza durata de viață a particulelor

Al 5-lea strat - detectoare de muoni și jug de întoarcere. CMS este conceput pentru a explora diferitele tipuri de fizică care ar putea fi găsite în coliziunile energetice ale LHC. Unele dintre aceste cercetări sunt de a confirma sau de a îmbunătăți măsurătorile parametrilor modelului standard, în timp ce multe altele sunt în căutare de noi fizici.

Sunt disponibile foarte puține informații despre experimentul din 30 martie 2010, dar un fapt este cunoscut cu siguranță. CERN a raportat că o explozie fără precedent de energie a fost înregistrată la cea de-a treia încercare de lansare a civizorului, când fasciculele de protoni au alergat în jurul unui tunel de 27 de kilometri și apoi s-au ciocnit cu viteza luminii. Nivelul record de energie înregistrat a fost fixat la maximul pe care îl poate furniza în configurația sa actuală - aproximativ 7 TeV. Această cantitate de energie a fost tipică pentru primele secunde ale începutului Big Bang-ului, care a dat naștere existenței universului nostru. Inițial, acest nivel de energie nu era așteptat, dar rezultatul a depășit toate așteptările.

Diagrama arată modul în care ALICE surprinde o creștere record de energie de 7 TeV:

Acest experiment va fi repetat de sute de ori pe parcursul anului 2010. Pentru a vă face să înțelegeți cât de complicat este acest proces, putem da o analogie cu accelerația particulelor într-un colisionator. În ceea ce privește complexitatea, aceasta este echivalentă, de exemplu, cu ace din insula Newfoundland cu o precizie atât de perfectă încât aceste ace se ciocnesc undeva în Atlantic, înconjurând întregul glob. Scopul principal este descoperirea unei particule elementare - Bosonul Higgs, care stă la baza Modelului Standard pentru construcția universului.

Odată cu succesul tuturor acestor experimente, lumea celor mai grele particule de 400 GeV (așa-numita Materie Întunecată) poate fi în sfârșit descoperită și explorată.

Abreviat LHC (Large Hadron Collider, abreviat ca LHC) este un accelerator de particule încărcate în fasciculele care se ciocnesc, conceput pentru a accelera protonii și ionii grei (ioni de plumb) și pentru a studia produsele coliziunilor lor. Colider construit la CERN ( Consiliul European cercetare nucleară), situată lângă Geneva, la granița dintre Elveția și Franța. LHC este cea mai mare unitate experimentală din lume. Peste 10.000 de oameni de știință și ingineri din peste 100 de țări au participat și participă la construcții și cercetare.

Este numit mare datorită dimensiunii sale: lungimea inelului principal al acceleratorului este de 26.659 m; hadronic - datorită faptului că accelerează hadronii, adică particulele grele formate din quarci; collider (în engleză collider - collider) - datorită faptului că fasciculele de particule sunt accelerate în direcții opuse și se ciocnesc în puncte speciale de coliziune.

Specificații

Acceleratorul ar trebui să ciocnească protoni cu o energie totală de 14 TeV (adică 14 teraelectronvolți sau 14 1012 electronvolți) în sistemul de centru de masă al particulelor incidente, precum și nuclee de plumb cu o energie de 5 GeV (5 109). electron volți) pentru fiecare pereche de nucleoni care se ciocnesc. La începutul anului 2010, LHC-ul depășise deja oarecum campionul anterior în ceea ce privește energia protonilor - ciocnitorul proton-antiproton Tevatron, care până la sfârșitul anului 2011 a funcționat la Laboratorul Național de Accelerator. Enrico Fermi (SUA). În ciuda faptului că reglarea echipamentului se întinde de ani de zile și nu a fost încă finalizată, LHC a devenit deja cel mai mare accelerator de particule de energie din lume, depășind cu un ordin de mărime alți colizionatori în energie, inclusiv ionul greu relativist RHIC. colisionar care operează la Brookhaven Laboratory (SUA).

Luminozitatea LHC în primele săptămâni de rulare nu a fost mai mare de 1029 particule/cm 2 s, cu toate acestea, aceasta continuă să crească constant. Scopul este de a atinge o luminozitate nominală de 1,7·1034 particule/cm 2 s, care este de același ordin de mărime cu luminozitățile BaBar (SLAC, SUA) și Belle (engleză) (KEK, Japonia).

Acceleratorul este situat în același tunel ocupat anterior de marele coliziune electron-pozitron. Tunelul cu o circumferință de 26,7 km a fost așezat în subteran în Franța și Elveția. Adâncimea tunelului este de la 50 la 175 de metri, iar inelul tunelului este înclinat cu aproximativ 1,4% față de suprafața pământului. Pentru a ține, corecta și focaliza fasciculele de protoni se folosesc 1624 de magneți supraconductori, a căror lungime totală depășește 22 km. Magneții funcționează la o temperatură de 1,9 K (-271 °C), care este puțin sub temperatura superfluidului heliului.

detectoare LHC

LHC are 4 detectoare principale și 3 auxiliare:

• ALICE (A Large Ion Collider Experiment)
• ATLAS (un aparat toroidal LHC)
• CMS (Solenoid muon compact)
• LHCb (Experimentul de frumusețe al lui Large Hadron Collider)
• TOTEM (Măsurarea totală a secțiunii transversale elastice și difractive)
• LHCf (The Large Hadron Collider înainte)
• MoEDAL (Detector de monopol și exotice la LHC).

ATLAS, CMS, ALICE, LHCb sunt detectoare mari situate în jurul punctelor de coliziune ale fasciculului. Detectoarele TOTEM și LHCf sunt auxiliare, situate la o distanță de câteva zeci de metri de punctele de intersecție a fasciculului ocupate de detectoarele CMS și, respectiv, ATLAS și vor fi utilizate împreună cu cele principale.

Detectoarele ATLAS și CMS sunt detectoare de uz general concepute pentru a căuta bosonul Higgs și „fizica non-standard”, în special materia întunecată, ALICE - pentru a studia plasma cuarc-gluon în coliziunile cu ionii grei de plumb, LHCb - pentru a studia fizica a cuarcilor b, care va permite o mai bună înțelegere a diferențelor dintre materie și antimaterie, TOTEM este conceput pentru a studia împrăștierea particulelor la unghiuri mici, cum se întâmplă în timpul unor intervale apropiate fără ciocniri (așa-numitele particule care nu se ciocnesc, înainte particule), care vă permite să măsurați mai precis dimensiunea protonilor, precum și să controlați luminozitatea ciocnitorului și, în sfârșit, LHCf - pentru studiul razelor cosmice, modelat folosind aceleași particule care nu se ciocnesc.

Al șaptelea detector (experiment) MoEDAL, conceput pentru a căuta particule grele care se mișcă încet, este, de asemenea, asociat cu funcționarea LHC.

În timpul funcționării ciocnitorului, ciocnirile se desfășoară simultan în toate cele patru puncte de intersecție ale fasciculelor, indiferent de tipul de particule accelerate (protoni sau nuclee). În același timp, toți detectoarele colectează statistici simultan.

Accelerația particulelor într-un colisionator

Viteza particulelor din LHC pe fasciculele care se ciocnesc este apropiată de viteza luminii în vid. Accelerarea particulelor la energii atât de mari se realizează în mai multe etape. În prima etapă, acceleratoarele liniare Linac 2 și Linac 3 cu energie scăzută injectează protoni și ioni de plumb pentru o accelerare suplimentară. Apoi particulele intră în amplificatorul PS și apoi în PS (sincrotronul de protoni) însuși, dobândind o energie de 28 GeV. Cu această energie, ei se mișcă deja cu o viteză apropiată de lumina. După aceea, accelerația particulelor continuă în SPS (Proton Super Synchrotron), unde energia particulelor ajunge la 450 GeV. Apoi mănunchiul de protoni este trimis către inelul principal de 26,7 kilometri, aducând energia protonilor la maximum 7 TeV, iar în punctele de coliziune, detectoarele înregistrează evenimentele care au loc. Două fascicule de protoni care se ciocnesc, când sunt complet umplute, pot conține 2808 ciorchini fiecare. În fazele inițiale de depanare a procesului de accelerare, doar un ciorchine circulă într-un mănunchi lung de câțiva centimetri și de dimensiuni transversale mici. Apoi încep să crească numărul de cheaguri. Grupurile sunt situate în poziții fixe unul față de celălalt, care se mișcă sincron de-a lungul inelului. Aglomerările dintr-o anumită secvență se pot ciocni în patru puncte ale inelului, unde se află detectoarele de particule.

Energia cinetică a tuturor ciorchinelor de hadron din LHC atunci când este complet umplut este comparabilă cu energie kinetică avioane cu reacție, deși masa tuturor particulelor nu depășește un nanogram și nici măcar nu pot fi văzute cu ochiul liber. O astfel de energie este obținută datorită vitezei particulelor apropiate de viteza luminii.

Ciorchinii trec printr-un cerc complet al acceleratorului mai repede de 0,0001 sec, făcând astfel mai mult de 10 mii de rotații pe secundă

Obiectivele și obiectivele LHC

Sarcina principală a Large Hadron Collider este de a afla structura lumii noastre la distanțe mai mici de 10–19 m, „sondând” cu particule cu o energie de câțiva TeV. Până în prezent, s-au acumulat deja o mulțime de dovezi indirecte că la această scară, fizicienii ar trebui să deschidă un anumit „nou strat al realității”, al cărui studiu va oferi răspunsuri la multe întrebări ale fizicii fundamentale. Ce se va dovedi exact acest strat al realității nu se știe dinainte. Teoreticienii, desigur, au propus deja sute de fenomene diverse care ar putea fi observate la energii de coliziune de mai mulți TeV, dar experimentul este cel care va arăta ce se realizează de fapt în natură.

Căutarea unei noi fizici Modelul standard nu poate fi considerat teoria supremă a particulelor elementare. Trebuie să facă parte dintr-o teorie mai profundă a structurii microlumii, partea care este vizibilă în experimentele cu coliziune la energii sub aproximativ 1 TeV. Astfel de teorii sunt denumite în mod colectiv „ Fizica nouă ' sau 'Dincolo de modelul standard'. Sarcina principală a Large Hadron Collider este să obțină cel puțin primele indicii despre ceea ce este această teorie mai profundă. Pentru a combina în continuare interacțiunile fundamentale într-o singură teorie, sunt utilizate diverse abordări: teoria corzilor, care a fost dezvoltată în teoria M (teoria branei), teoria supergravitației, gravitația cuantică în buclă etc. Unele dintre ele au probleme interne și niciuna dintre ele nu are probleme interne. confirmare experimentală. Problema este că, pentru a efectua experimentele corespunzătoare, sunt necesare energii care sunt de neatins la acceleratoarele de particule moderne. LHC va permite experimente care anterior erau imposibile și probabil va confirma sau infirma unele dintre aceste teorii. Astfel, există o întreagă gamă de teorii fizice cu dimensiuni mai mari de patru care sugerează existența „supersimetriei” – de exemplu, teoria corzilor, care uneori este numită teoria superstringurilor tocmai pentru că fără supersimetrie își pierde sensul fizic. Confirmarea existenței supersimetriei ar fi astfel o confirmare indirectă a adevărului acestor teorii. Studierea cuarcilor de top Cuarcul de top este cel mai greu cuarc și, în plus, este cea mai grea particulă elementară descoperită până acum. Conform celor mai recente rezultate de la Tevatron, masa sa este de 173,1 ± 1,3 GeV/c 2 . Din cauza masei sale mari, quarcul de top a fost observat până acum doar la un accelerator, Tevatron; altor acceleratoare pur și simplu nu aveau energia necesară pentru a-l produce. În plus, quarcii de top sunt de interes pentru fizicieni nu numai în sine, ci și ca „instrument de lucru” pentru studierea bosonului Higgs. Unul dintre cele mai importante canale de producere a bosonului Higgs la LHC este producția asociativă împreună cu perechea top quark-antiquark. Pentru a separa în mod fiabil astfel de evenimente de fundal, mai întâi este necesar să se studieze proprietățile quarcilor de top înșiși. Studierea mecanismului de simetrie electroslabă Unul dintre obiectivele principale ale proiectului este de a demonstra experimental existența bosonului Higgs, o particulă prezisă de fizicianul scoțian Peter Higgs în 1964 în cadrul Modelului Standard. Bosonul Higgs este o cuantă a așa-numitului câmp Higgs, la trecerea prin care particulele experimentează rezistență, pe care o reprezentăm ca corecții la masă. Bosonul în sine este instabil și are o masă mare (mai mult de 120 GeV/c2). De fapt, fizicienii nu sunt atât de interesați de bosonul Higgs în sine, cât de mecanismul Higgs de ruptură de simetrie a interacțiunii electroslabe. Studiul plasmei cuarc-gluon Este de așteptat ca aproximativ o lună pe an să fie petrecută în accelerator în modul de coliziuni nucleare. În această lună, ciocnitorul va accelera și se va ciocni în detectoare nu protoni, ci nuclee de plumb. Într-o coliziune neelastică a două nuclee la viteze ultrarelativiste, se formează pentru scurt timp un bulgăre dens și foarte fierbinte de materie nucleară și apoi se descompune. Înțelegerea fenomenelor care apar în acest caz (trecerea materiei la starea plasmei cuarc-gluon și răcirea acesteia) este necesară pentru a construi o teorie mai perfectă a interacțiunilor puternice, care va fi utilă atât pentru fizica nucleară, cât și pentru astrofizică. Căutarea supersimetriei Prima semnificativă realizare științifică experimentele de la LHC pot dovedi sau infirma „supersimetria” – teoria că oricare particulă elementară are un partener mult mai greu, sau „superparticulă”. Studiul ciocnirilor foton-hadron și foton-foton Interacțiune electromagnetică particulele este descrisă ca un schimb de fotoni (în unele cazuri virtuali). Cu alte cuvinte, fotonii sunt purtători câmp electromagnetic. Protonii sunt încărcați electric și înconjurați de un câmp electrostatic, respectiv, acest câmp poate fi considerat ca un nor de fotoni virtuali. Orice proton, în special un proton relativist, include un nor de particule virtuale ca parte constitutivă. Când protonii se ciocnesc între ei, particulele virtuale care înconjoară fiecare dintre protoni interacționează și ele. Din punct de vedere matematic, procesul de interacțiune a particulelor este descris printr-o serie lungă de corecții, fiecare dintre acestea descriind interacțiunea prin intermediul particulelor virtuale de un anumit tip (vezi: Diagramele Feynman). Astfel, atunci când se studiază ciocnirea protonilor, se studiază indirect și interacțiunea materiei cu fotonii de înaltă energie, care prezintă un mare interes pentru fizica teoretică. De asemenea, este luată în considerare o clasă specială de reacții - interacțiunea directă a doi fotoni, care se pot ciocni atât cu un proton care se apropie, generând ciocniri tipice foton-hadron, cât și unul cu celălalt. În modul ciocnirilor nucleare, datorită marii incarcare electrica nucleu, influența proceselor electromagnetice este și mai importantă. Testarea teoriilor exotice Teoreticienii de la sfârșitul secolului al XX-lea au prezentat un număr mare de idei neobișnuite despre structura lumii, care sunt numite colectiv „modele exotice”. Acestea includ teorii cu gravitație puternică pe scara de aproximativ 1 TeV, modele cu un număr mare de dimensiuni spațiale, modele de preon în care quarcurile și leptonii înșiși sunt compuși din particule, modele cu noi tipuri de interacțiune. Faptul este că datele experimentale acumulate încă nu sunt suficiente pentru a crea o singură teorie. Și toate aceste teorii în sine sunt compatibile cu datele experimentale disponibile. Deoarece aceste teorii pot face predicții specifice pentru LHC, experimentatorii plănuiesc să testeze predicțiile și să caute urme ale anumitor teorii în datele lor. Este de așteptat ca rezultatele obținute la accelerator să poată limita imaginația teoreticienilor, închizând unele dintre construcțiile propuse. Altele De asemenea, în așteptarea descoperirii fenomene fiziceîn afara modelului standard. Se preconizează studierea proprietăților bosonilor W și Z, a interacțiunilor nucleare la energii superînalte, a proceselor de producere și dezintegrare a quarcilor grei (b și t).

Expresia „Large Hadron Collider” a devenit atât de adânc încorporată în mass-media, încât un număr covârșitor de oameni știu despre această facilitate, inclusiv cei ale căror activități nu sunt în niciun fel legate de fizica particulelor elementare și de știință în general.

Într-adevăr, un proiect atât de mare și costisitor nu putea fi ignorat de mass-media - o instalație inelă cu o lungime de aproape 27 de kilometri, la un cost de zeci de miliarde de dolari, cu care lucrează câteva mii de cercetători din întreaga lume. . O contribuție semnificativă la popularitatea ciocnitorului a avut-o așa-numita „particulă a lui Dumnezeu” sau bosonul Higgs, care a fost promovat cu succes și pentru care Peter Higgs a primit Premiul Nobel la fizică în 2013.

În primul rând, trebuie menționat că Large Hadron Collider nu a fost construit de la zero, ci a apărut pe locul predecesorului său, Large Electron-Positron Collider (Large Electron-Positron Collider sau LEP). Lucrările la tunelul de 27 de kilometri au început în 1983, unde era planificată amplasarea unui accelerator în viitor, care să producă o coliziune între un electron și pozitroni. În 1988, tunelul inel s-a închis, în timp ce muncitorii se apropiau de tunel atât de atent încât diferența dintre cele două capete ale tunelului era de doar 1 centimetru.

Acceleratorul a funcționat până la sfârșitul anului 2000, când a atins energia maximă de 209 GeV. După aceea, a început demontarea acestuia. De-a lungul celor unsprezece ani de activitate, LEP a adus o serie de descoperiri în fizică, inclusiv descoperirea bosonilor W și Z și cercetările ulterioare ale acestora. Pe baza rezultatelor acestor studii, s-a ajuns la concluzia că mecanismele interacțiunilor electromagnetice și cele slabe sunt similare, drept urmare munca teoretica prin combinarea acestor interacțiuni în electroslab.

În 2001, pe locul acceleratorului electroni-pozitroni a început construcția Marelui Colisionator de Hadroni. Construcția noului accelerator a fost finalizată la sfârșitul anului 2007. Era situat pe locul LEP - la granita dintre Franta si Elvetia, in valea Lacului Geneva (la 15 km de Geneva), la o adancime de o suta de metri. În august 2008, au început testele civizorului, iar pe 10 septembrie a avut loc lansarea oficială a LHC. Ca și în cazul acceleratorului anterior, construcția și exploatarea unității este condusă de organizatie europeana pentru cercetare nucleară - CERN.

CERN

Pe scurt, merită menționată organizația CERN (Conseil Européenne pour la Recherche Nucléaire). Această organizație acționează ca cel mai mare laborator din lume în domeniul fizicii energiilor înalte. Include trei mii de angajați permanenți și alte câteva mii de cercetători și oameni de știință din 80 de țări participă la proiectele CERN.

Pe acest moment Participanții la proiect sunt 22 de țări: Belgia, Danemarca, Franța, Germania, Grecia, Italia, Țările de Jos, Norvegia, Suedia, Elveția, Marea Britanie - fondatorii, Austria, Spania, Portugalia, Finlanda, Polonia, Ungaria, Cehia, Slovacia , Bulgaria și România - s-au alăturat. Cu toate acestea, așa cum am menționat mai sus, alte câteva zeci de țări participă cumva la activitatea organizației, și în special la Large Hadron Collider.

Cum funcționează Large Hadron Collider?

Ce este Large Hadron Collider și cum funcționează sunt principalele întrebări de interes pentru public. Să luăm în considerare aceste întrebări în continuare.

Collider (colider) - tradus din engleză înseamnă „cel care împinge”. Sarcina unei astfel de instalații este ciocnirea particulelor. În cazul ciocnitorului de hadron, rolul particulelor este jucat de hadroni - particule care participă la o interacțiune puternică. Aceștia sunt protoni.

Obținerea de protoni

Calea lungă a protonilor își are originea în duoplasmatron - prima etapă a acceleratorului, unde hidrogenul intră sub formă de gaz. Duoplasmatronul este o cameră de descărcare în care o descărcare electrică este condusă prin gaz. Deci hidrogenul, format dintr-un singur electron și un proton, își pierde electronul. Astfel, se formează plasma - o substanță formată din particule încărcate - protoni. Desigur, este dificil să se obțină o plasmă pură de protoni, prin urmare, plasma formată în continuare, care include și un nor ionii moleculariși electroni, este filtrat pentru a izola un nor de protoni. Sub acțiunea magneților, plasma de protoni este grupată într-un fascicul.

Preaccelerarea particulelor

Fasciculul de protoni nou format își începe călătoria în acceleratorul liniar LINAC 2, care este un inel de 30 de metri, agățat succesiv cu mai mulți electrozi cilindrici goli (conductori). Câmpul electrostatic creat în interiorul acceleratorului este gradat în așa fel încât particulele dintre cilindrii goali experimentează întotdeauna o forță de accelerare în direcția următorului electrod. Fără să ne adâncim în totalitate în mecanismul de accelerare a protonilor în această etapă, observăm doar că la ieșirea din LINAC 2, fizicienii primesc un fascicul de protoni cu o energie de 50 MeV, care ajung deja la 31% din viteza luminii. Este de remarcat faptul că în acest caz masa particulelor crește cu 5%.

Până în 2019-2020, este planificată înlocuirea LINAC 2 cu LINAC 4, care va accelera protonii până la 160 MeV.

Este de remarcat faptul că ionii de plumb sunt, de asemenea, accelerați la ciocnitor, ceea ce va face posibilă studierea plasmei cuarc-gluon. Ele sunt accelerate în inelul LINAC 3, similar cu LINAC 2. În viitor sunt planificate și experimente cu argon și xenon.

Apoi, pachetele de protoni intră în amplificatorul sincron cu protoni (PSB). Este format din patru inele suprapuse cu un diametru de 50 de metri, în care sunt amplasate rezonatoare electromagnetice. Câmpul electromagnetic pe care îl creează are o intensitate mare, iar o particulă care trece prin el este accelerată ca urmare a diferenței de potențial de câmp. Deci, după numai 1,2 secunde, particulele accelerează în PSB până la 91% din viteza luminii și ating o energie de 1,4 GeV, după care intră în sincrotronul cu protoni (PS). PS are un diametru de 628 de metri și este echipat cu 27 de magneți pentru a ghida fasciculul de particule pe o orbită circulară. Aici protonii particulelor ajung la 26 GeV.

Penultimul inel pentru accelerarea protonilor este Superproton Synchrotron (SPS), a cărui circumferință ajunge la 7 kilometri. Echipat cu 1317 magneți, SPS accelerează particulele la o energie de 450 GeV. După aproximativ 20 de minute, fasciculul de protoni intră în inelul principal - Large Hadron Collider (LHC).

Accelerația și ciocnirea particulelor în LHC

Tranzițiile între inelele acceleratoarelor au loc prin câmpuri electromagnetice create de magneți puternici. Inelul principal de coliziune este format din două linii paralele în care particulele se mișcă de-a lungul orbitei inelului în direcția opusă. Aproximativ 10.000 de magneți sunt responsabili pentru menținerea traiectoriei circulare a particulelor și direcționarea acestora către punctele de coliziune, unii dintre ei cântărind până la 27 de tone. Pentru a evita supraîncălzirea magneților, se folosește un circuit de heliu-4, prin care circulă aproximativ 96 de tone de substanță la o temperatură de -271,25 ° C (1,9 K). Protonii ating o energie de 6,5 TeV (adică o energie de coliziune de 13 TeV), în timp ce viteza lor este cu 11 km/h mai mică decât viteza luminii. Astfel, un fascicul de protoni trece prin inelul mare al ciocnitorului de 11.000 de ori pe secundă. Înainte ca particulele să se ciocnească, ele vor circula în jurul inelului timp de 5 până la 24 de ore.

Ciocnirea particulelor are loc în patru puncte din inelul principal al LHC, unde sunt amplasate patru detectoare: ATLAS, CMS, ALICE și LHCb.

Detectoarele Marelui Colisionator de Hadroni

ATLAS (un aparat toroidal LHC)

este unul dintre cele două detectoare de uz general de la Large Hadron Collider (LHC). El explorează o gamă largă de fizică, de la căutarea bosonului Higgs până la particulele care ar putea alcătui materia întunecată. Deși are aceleași obiective științifice ca și experimentul CMS, ATLAS utilizează soluții tehnice diferite și un design diferit de sistem magnetic.

Fasciculele de particule de la LHC se ciocnesc în centrul detectorului ATLAS, creând resturi care se apropie sub formă de noi particule care zboară din punctul de coliziune în toate direcțiile. Șase subsisteme diferite de detectare, aranjate în straturi în jurul punctului de impact, înregistrează traseele, impulsul și energiile particulelor, permițându-le identificarea individuală. Un sistem imens de magneți curbează traseele particulelor încărcate, astfel încât impulsul acestora să poată fi măsurat.

Interacțiunile din detectorul ATLAS creează o cantitate imensă de date. Pentru a procesa aceste date, ATLAS folosește un sistem avansat de „declanșare” pentru a spune detectorului ce evenimente să înregistreze și pe care să le ignore. Apoi, pentru a analiza evenimentele de coliziune înregistrate, sisteme complexe colectarea și calculul datelor.

Detectorul are o înălțime de 46 de metri și o lățime de 25 de metri, în timp ce masa lui este de 7.000 de tone. Acești parametri fac din ATLAS cel mai mare detector de particule construit vreodată. Este situat într-un tunel la o adâncime de 100 m în apropiere de principala facilitate CERN, lângă satul Meyrin din Elveția. Instalația constă din 4 componente principale:

• Detectorul interior este cilindric, inelul interior este la doar câțiva centimetri de axa fasciculului de particule care trece, iar inelul exterior are 2,1 metri în diametru și 6,2 metri lungime. Este format din trei sisteme de senzori diferite scufundate într-un câmp magnetic. Un detector intern măsoară direcția, impulsul și sarcina particulelor încărcate electric produse în fiecare coliziune proton-proton. Elementele principale ale detectorului intern sunt: ​​un detector de pixeli (Pixel Detector), un sistem de urmărire a semiconductorilor (Semi-Conductor Tracker, SCT) și un tracker de radiații de tranziție (TRT).

• Calorimetrele măsoară energia pe care o pierde o particulă când trece printr-un detector. Absoarbe particulele care apar în timpul ciocnirii, fixându-le astfel energia. Calorimetrele constau din straturi dintr-un material "absorbant" de înaltă densitate - plumb, alternând cu straturi dintr-un "mediu activ" - argon lichid. Calorimetrele electromagnetice măsoară energia electronilor și fotonilor atunci când interacționează cu materia. Calorimetrele cu hadron măsoară energia hadronilor în timpul interacțiunii cu nucleele atomice. Calorimetrele pot opri majoritatea particulelor cunoscute, cu excepția muonilor și neutrinilor.

LAr (Liquid Argon Calorimeter) - calorimetru ATLAS

• Spectrometrul cu muoni - constă din 4000 de camere individuale de muoni care utilizează patru tehnologii diferite pentru a identifica muonii și a măsura impulsul acestora. Muonii trec de obicei printr-un detector intern și un calorimetru și, prin urmare, este necesar un spectrometru cu muoni.

• Sistemul magnetic ATLAS îndoaie particulele în jurul diferitelor straturi de sisteme de detectoare, făcând mai ușoară urmărirea urmei particulelor.

Experimentul ATLAS (februarie 2012) angajează peste 3.000 de oameni de știință din 174 de instituții din 38 de țări.

CMS (Solenoid muon compact)

este un detector de uz general la Large Hadron Collider (LHC). La fel ca ATLAS, are un program larg de fizică, de la studiul modelului standard (inclusiv bosonul Higgs) până la căutarea particulelor care ar putea alcătui materia întunecată. Deși are aceleași obiective științifice ca și experimentul ATLAS, CMS utilizează soluții tehnice diferite și un design diferit de sistem magnetic.

Detectorul CMS este construit în jurul unui magnet solenoid uriaș. Este o bobină cilindrică de cablu supraconductor care generează un câmp de 4 Tesla, de aproximativ 100.000 de ori câmpul magnetic al Pământului. Câmpul este delimitat de un „jug” de oțel, care este cea mai masivă componentă a detectorului, a cărui masă este de 14.000 de tone. Detectorul complet are 21 m lungime, 15 m lățime și 15 m înălțime. Configurația constă din 4 componente principale:

• Magnetul solenoid este cel mai mare magnet din lume, care servește la curbarea traiectoriei particulelor încărcate emise din punctul de impact. Distorsiunea traiectoriei face posibilă distingerea între particulele încărcate pozitiv și negativ (deoarece se îndoaie în direcții opuse), precum și măsurarea impulsului, a cărui mărime depinde de curbura traiectoriei. Dimensiunea uriașă a solenoidului vă permite să plasați trackerul și calorimetrele în interiorul bobinei.
• Silicon tracker - constă din 75 de milioane de senzori electronici individuali dispuși în straturi concentrice. Când o particulă încărcată zboară prin straturile trackerului, aceasta transferă o parte din energie către fiecare strat, combinarea acestor puncte de coliziune a particulelor cu diferite straturi vă permite să-i determinați în continuare traiectoria.
• Calorimetre - electronice și hadronice, vezi calorimetre ATLAS.
• Subdetectoare - vă permit să detectați muonii. Reprezentat de 1.400 de camere de muoni, care sunt dispuse în straturi în exteriorul bobinei, alternând cu plăci metalice ale „hamut”.

Experimentul CMS este unul dintre cele mai mari internaționale cercetare științificăîn istorie, la care participă 4.300 de persoane: fizicieni particulelor, ingineri și tehnicieni, studenți și personal suport din 182 de instituții, 42 de țări (februarie 2014).

ALICE (A Large Ion Collider Experiment)

- este un detector de ioni grei pe inelele Large Hadron Collider (LHC). Este conceput pentru a studia fizica materiei care interacționează puternic la densități extreme de energie, unde se formează o fază a materiei numită plasmă cuarc-gluon.

Toată materia obișnuită din universul de astăzi este alcătuită din atomi. Fiecare atom conține un nucleu format din protoni și neutroni (cu excepția hidrogenului, care nu are neutroni), înconjurat de un nor de electroni. Protonii și neutronii, la rândul lor, sunt formați din quarci legați împreună cu alte particule numite gluoni. Niciun quarc nu a fost niciodată observat izolat: quarcii, precum și gluonii, par a fi legați în permanență împreună și închiși în particule compuse, cum ar fi protonii și neutronii. Aceasta se numește izolare.

Coliziunile în LHC creează temperaturi de peste 100.000 de ori mai calde decât în ​​centrul Soarelui. Ciocnitorul furnizează coliziuni între ionii de plumb, recreând condiții similare cu cele care au avut loc imediat după Big Bang. În aceste condiții extreme, protonii și neutronii „se topesc”, eliberând quarcii de legăturile lor cu gluonii. Aceasta este plasma quarc-gluon.

Experimentul ALICE folosește un detector ALICE de 10.000 de tone, 26 m lungime, 16 m înălțime și 16 m lățime. Dispozitivul este format din trei seturi principale de componente: dispozitive de urmărire, calorimetre și detectoare de identificare a particulelor. De asemenea, este împărțit în 18 module. Detectorul este situat într-un tunel la o adâncime de 56 m mai jos, lângă satul Saint-Denis-Pouilly din Franța.

Experimentul are peste 1.000 de oameni de știință de la peste 100 de institute de fizică din 30 de țări.

LHCb (experimentul de frumusețe al unui colizător de hadroni mare)

Experimentul explorează micile diferențe dintre materie și antimaterie, studiind un tip de particule numită „cuarc de frumusețe” sau „cuarc b”.

În loc să înconjoare întregul punct de impact cu un detector închis, cum ar fi ATLAS și CMS, experimentul LHCb folosește o serie de sub-detectoare pentru a detecta predominant particulele înainte - cele care au fost direcționate înainte ca urmare a coliziunii într-o singură direcție. Primul subdetector este instalat aproape de punctul de coliziune, iar restul sunt unul după altul la o distanță de 20 de metri.

O mare abundență de diferite tipuri de quarci este creată la LHC înainte ca aceștia să se descompună rapid în alte forme. Pentru a capta cuarcurile b, au fost dezvoltate detectoare complexe de urmărire a mișcării pentru LHCb, situate aproape de mișcarea fasciculului de particule prin civizor.

Detectorul LHCb de 5600 de tone este format dintr-un spectrometru direct și detectoare plate. Are 21 de metri lungime, 10 metri înălțime și 13 metri lățime și este situat la 100 de metri sub pământ. Aproximativ 700 de oameni de știință de la 66 de institute și universități diferite sunt implicați în experimentul LHCb (octombrie 2013).

Alte experimente la coliziune

Pe lângă experimentele de mai sus la Large Hadron Collider, există alte două experimente cu setări:

• LHCf (Large Hadron Collider înainte)- studiază particulele aruncate înainte după ciocnirea fasciculelor de particule. Ei imită razele cosmice, pe care oamenii de știință le studiază ca parte a experimentului. Razele cosmice sunt particule încărcate în mod natural din spațiul cosmic care bombardează în mod constant atmosfera pământului. Ele se ciocnesc cu nucleele din atmosfera superioară, provocând o cascadă de particule care ajung la nivelul solului. Studierea modului în care coliziunile în interiorul LHC produc astfel de cascade de particule îi va ajuta pe fizicieni să interpreteze și să calibreze experimente cu raze cosmice la scară largă, care se pot întinde pe mii de kilometri.

LHCf este format din doi detectoare care sunt situate de-a lungul LHC, la 140 de metri unul de celălalt, de fiecare parte a punctului de coliziune ATLAS. Fiecare dintre cele două detectoare cântărește doar 40 de kilograme și măsoară 30 cm lungime, 80 cm înălțime și 10 cm lățime. Experimentul LHCf implică 30 de oameni de știință din 9 instituții din 5 țări (noiembrie 2012).

• TOTEM (secțiune transversală totală, împrăștiere elastică și disociere prin difracție)– experimentați cu cea mai lungă instalare la colisionator. Misiunea sa este de a studia protonii înșiși, măsurând cu precizie protonii produși de coliziunile cu unghi mic. Această regiune este cunoscută ca direcția „înainte” și nu este disponibilă pentru alte experimente LHC. Detectoarele TOTEM se extind pe aproape o jumătate de kilometru în jurul punctului de interacțiune CMS. TOTEM are aproape 3.000 kg de echipamente, inclusiv patru telescoape nucleare, precum și 26 de detectoare de oală romană. Ultimul tip permite ca detectoarele să fie plasate cât mai aproape de fasciculul de particule. Experimentul TOTEM include aproximativ 100 de oameni de știință din 16 institute din 8 țări (august 2014).

De ce este nevoie de Large Hadron Collider?

Cea mai mare instalație științifică internațională explorează o gamă largă de probleme fizice:

• Studiul quarcilor de top. Această particulă nu este doar cel mai greu quarc, ci și cea mai grea particulă elementară. Studierea proprietăților cuarcului superior are, de asemenea, sens, deoarece este un instrument de cercetare.
• Căutarea și studiul bosonului Higgs. Deși CERN susține că bosonul Higgs a fost deja descoperit (în 2012), până acum se cunosc foarte puține lucruri despre natura sa și cercetările ulterioare ar putea aduce mai multă claritate mecanismului activității sale.

• Studiul plasmei cuarc-gluon. Atunci când nucleele de plumb se ciocnesc la viteze mari, se formează în civizor. Studiul său poate aduce rezultate utile atât pentru fizica nucleară (îmbunătățirea teoriei interacțiunilor puternice), cât și pentru astrofizică (studiul Universului în primele sale momente de existență).
• Caută supersimetrie. Această cercetare își propune să infirme sau să demonstreze „supersimetria” - teoria conform căreia orice particulă elementară are un partener mai greu, numit „superparticulă”.
• Studiul ciocnirilor foton-foton și foton-hadron. Va îmbunătăți înțelegerea mecanismelor proceselor de astfel de coliziuni.
• Testarea teoriilor exotice. Această categorie de sarcini include cele mai netradiționale - „exotice”, de exemplu, căutare universuri paralele prin crearea de mini găuri negre.

Pe lângă aceste sarcini, există multe altele, a căror soluție va permite umanității să înțeleagă natura și lumea din jurul nostru la un nivel mai bun, ceea ce, la rândul său, va deschide oportunități pentru crearea de noi tehnologii.

Beneficiile practice ale marelui colizător de hadroni și știința fundamentală

În primul rând, trebuie remarcat faptul că cercetarea fundamentală contribuie la știința fundamentală. Știința aplicată este implicată în aplicarea acestor cunoștințe. Un segment al societății care nu este conștient de beneficiile științei fundamentale nu percepe adesea descoperirea bosonului Higgs sau crearea unei plasme de quarc-gluoni ca fiind ceva semnificativ. Legătura dintre astfel de studii cu viața unei persoane obișnuite nu este evidentă. Luați în considerare un scurt exemplu din energia nucleară:

În 1896, fizicianul francez Antoine Henri Becquerel a descoperit fenomenul radioactivității. Multă vreme s-a crezut că ea uz industrial umanitatea nu va trece curând. Cu doar cinci ani înainte de lansarea primului reactor nuclear marele fizician Ernest Rutherford, care de fapt a descoperit nucleul atomicîn 1911, a spus că energia atomică nu își va găsi niciodată folosirea. Experții au reușit să-și regândească atitudinea față de energia conținută în nucleul unui atom în 1939, când oamenii de știință germani Lisa Meitner și Otto Hahn au descoperit că nucleele de uraniu, atunci când sunt iradiate cu neutroni, sunt împărțite în două părți cu eliberarea unei cantități uriașe de energie - energie nucleară.

Și abia după această ultimă verigă dintr-o serie de cercetări fundamentale a intrat în joc știința aplicată care, pe baza acestor descoperiri, a inventat un dispozitiv de generare a energiei nucleare - un reactor atomic. Amploarea descoperirii poate fi estimată analizând ponderea producției de electricitate de către reactoarele nucleare. Deci, în Ucraina, de exemplu, 56% din producția de energie electrică cade pe centralele nucleare, iar în Franța este de 76%.

Toate noile tehnologii se bazează pe anumite cunoștințe fundamentale. Iată încă câteva exemple scurte:

• În 1895, Wilhelm Konrad Roentgen a observat că sub influența razelor X, o placă fotografică se întunecă. Astăzi, radiografia este unul dintre cele mai utilizate studii în medicină, care vă permite să studiați starea organelor interne și să detectați infecțiile și umflarea.
• În 1915, Albert Einstein și-a propus propriul său. Astăzi, această teorie este luată în considerare în funcționarea sateliților GPS, care determină locația unui obiect cu o precizie de câțiva metri. GPS-ul este folosit în comunicațiile celulare, cartografie, monitorizarea vehiculelor, dar în primul rând în navigație. Eroarea unui satelit care nu ține cont de relativitatea generală ar crește cu 10 kilometri pe zi din momentul lansării! Și dacă un pieton își poate folosi mintea și o hartă de hârtie, atunci piloții unui avion de linie se vor afla într-o situație dificilă, deoarece este imposibil să navighezi prin nori.

Dacă astăzi aplicarea practică a descoperirilor care au avut loc la LHC nu a fost încă găsită, asta nu înseamnă că oamenii de știință „se încurcă degeaba în jurul ciocnitorului”. După cum știți, o persoană rezonabilă intenționează întotdeauna să obțină aplicarea practică maximă din cunoștințele disponibile și, prin urmare, cunoștințele despre natură, acumulate în procesul de cercetare la LHC, își vor găsi cu siguranță aplicarea, mai devreme sau mai târziu. După cum sa demonstrat deja mai sus, legătura dintre descoperirile fundamentale și tehnologiile care le folosesc poate fi uneori deloc evidentă.

În sfârșit, remarcăm așa-numitele descoperiri indirecte, care nu sunt stabilite ca obiective inițiale ale studiului. Sunt destul de comune, deoarece descoperirile fundamentale necesită de obicei introducerea și utilizarea noilor tehnologii. Așadar, dezvoltarea opticii a primit un impuls din cercetarea fundamentală a spațiului, bazată pe observațiile astronomilor prin telescop. În cazul CERN, s-a născut o tehnologie omniprezentă - Internetul, un proiect propus de Tim Berners-Lee în 1989 pentru a facilita regăsirea datelor CERN.