I hjärtat av Europa, bredvid gränsen mellan Frankrike och Schweiz, nära Genève, ligger forskningscentret för Europeiska organisationen för kärnforskning (CERN). Det är här som Large Hadron Collider (LHC) byggdes - den största experimentella anläggningen i världen för forskning som utformats för att bevisa eller motbevisa de många vetenskapliga hypoteser som har uppstått i teoretisk fysik under de senaste åren.
Det sista byggarbetet avslutades här i november 2006, men den första officiella lanseringen ägde rum först i september 2008. Naturligtvis användes endast en del av designkapaciteten.
Död i ett svart hål
Men inte allt i driften av enheten gick omedelbart smidigt. Strax efter lanseringen av collideren, i september, inträffade en olycka som inaktiverade den i ett helt år. Många journalister var snabba med att förklara de mystiska orsakerna till olyckan: förmodligen högre makter skulle inte tolerera inblandning i naturens heliga heliga - dess mikrokosmos. Trots detta gav institutets specialister lugnt en helt jordisk förklaring till misslyckandet - ledningarna kunde helt enkelt inte tåla det.
Denna förklaring passade inte medieombudets representanter. Många av dem, som emellertid inte hade tillräckligt med skäl, förutspådde fruktansvärda konsekvenser för världen om testerna på kollideraren fortsatte. En riktig hysteri utspelades runt collideren. Någon hävdade att testning skulle öppna dörren till en värld av outforskad mörk energi och mörk materia som fyller universums vakuum. Och detta kommer att leda till oförutsägbara konsekvenser. Någon ropade att experiment oundvikligen skulle leda till uppkomsten av svarta hål, som med en allt högre hastighet först skulle ta upp själva institutet och sedan hela vår planet. Ingenting och ingen kommer att räddas, såvida du inte flyr från ett svart hål med en hastighet som överstiger ljusets hastighet. Men som ni vet kan ingenting på jorden röra sig med en sådan hastighet. Vare sig det var så visade forskarna verkligt mod,inte ge efter för amatörernas varningar och lanserade ändå collideren.
Mirakel tunnel
Kampanjvideo:
LHC är ett verkligt mirakel av modern teknik. Föreställ dig en gigantisk enhet med otrolig komplexitet, belägen i en cirkel i en underjordisk tunnel. Inuti rören som utgör LHC rör sig strålar med laddade partiklar med enorm hastighet i motsatta riktningar. Tunneln är nästan 27 kilometer lång och ligger på ett djup av 50 till 175 meter, sluttande mot jordytan. Systemet innehåller acceleratorer som tillåter partiklar att accelerera till den hastighet som krävs av forskare, magneter som håller partikelströmmarna i önskad riktning, och sensorer som gör det möjligt att bestämma partiklarnas placering och deras egenskaper.
Trots den studerade substansens mikroskopiska storlek är allt i LHC slående i sin skala. Till exempel är detektorer 25 meter höga, driftstemperaturen för magneterna är -271 ° C, energiförbrukningen är lika med 10% av den totala årliga konsumtionen i ett litet land, den fantastiska hastigheten hos partikelgrupper, vilket tillåter 10.000 varv per sekund.
Protoner och kombinationer av blyprotoner och neutroner eller tunga joner används som arbetsmaterial. Partiklarna rör sig med en otrolig hastighet nära ljusets hastighet, som utan VAK skulle vara möjlig endast om de värms upp till miljoner grader Celsius - under förhållanden nära förhållandena för uppkomsten av universum. Under rörelsen kolliderar partiklarna med varandra och sprids i olika riktningar, men i form av kvarkar, som är tiotusentals gånger mindre än protoner. Därför kallades enheten en kollider, från det engelska ordet kollidera - "att kollidera". Det är sant att kvarkar nästan direkt kombineras till nya partiklar - så snabbt att forskare inte har tid att överväga dem. Detta passar dock alla, eftersom det är tillräckligt att studera egenskaperna hos nya partiklar för att få data om kvarkens egenskaper.
Gåtar blir aldrig mindre
Med hjälp av VAK hoppas forskare få bekräftelse på många hypoteser. Till exempel finns det fortfarande heta debatter om vilken fråga som är gjord av, det vill säga allt som finns, inklusive oss själva. Fram till nyligen trodde man att den så kallade teorin om standardmodellen för universums konstruktion har studerats noggrant. Men forskare har fortfarande inte fått svar på alla sina frågor. Till exempel reflekterar de över vilken typ av massa, hur massan bildades efter Big Bang, som gav upphov till rymden, hur materia och antimateria uppstår, och varför de inte kommer överens med varandra, vad är mörk energi och mörk materia, var, hur och varför de uppstår.
Samtidigt, under de senaste åren, har nya vetenskapliga hypoteser dykt upp som går långt utöver standardmodellen och försöker besvara just dessa frågor. Tja, till exempel den berömda strängteorin, enligt vilken det finns ett stort antal andra dimensioner runt oss, som är vridna i en sådan utsträckning att vi helt enkelt inte ens misstänker att de finns. Men hela världar finns i dessa tunnaste strängar. Om denna teori, tack vare Higher Attestation Commission, finner sin bekräftelse, kan vi kanske hitta svaret på många mysterier i vår historia och modernitet. Tja, till exempel, varför för ungefär 40 000 år sedan plötsligt försvann neandertalarna, som fram till dess många årtusenden ganska fredligt levde tillsammans på vår planet tillsammans med mänskliga förfäder - Cro-Magnons. Eller där UFO: er visas på himlen ovanför våra huvuden,deras rörelse bryter mot alla kända fysiklagar, och där de försvinner så plötsligt som de dök upp. Och fartygen som driver i Bermudatriangeln i fullständig lugn, men utan en själ ombord? Och det berömda Philadelphia-experimentet? Listan över mystiska fenomen förknippade med utseendet och försvinnandet av människor och föremål fortsätter och fortsätter.
Förresten, under ett av experimenten, upptäckte forskare att några av protonerna på väg till detektorn … bara försvann. Det vill säga saken har försvunnit. Varför är detta inte en bekräftelse av strängteori?
Magiska tegelstenar, eller om fördelarna med att vandra i bergen
Dessutom finns det ytterligare ett problem i standardmodellen. Det verkar som att forskare har kommit till botten av de minsta, så kallade elementära partiklar som utgör universum. Men nej, det var inte där! För att uttrycka det enkelt, vi vet alla från skolfysikundervisningen att vilket ämne som helst består av molekyler, molekyler av atomer och atomer i sin tur består av ännu mindre partiklar - protoner och neutroner, som också kallas hadroner (därav namnet - Hadron Collider), som i sin tur består av kvarkar. Men det finns, det visar sig, en ännu mindre partikel - bosonen, uppkallad efter den berömda indiska forskaren Shatyendranath Bose, en medlem av Royal Society of London, som föreslog dess existens i mitten av förra seklet.
Flera decennier senare utvecklade den skotska teoretiska fysikern Peter W. Higgs, professor vid University of Edinburgh, Boses teori och föreslog i sin tur att boson konverterar fältets foton till en partikel av materia med massa. Med andra ord, något kommer ut ur ingenting med hjälp av en boson.
Så, Higgs-bosonerna borde hädanefter bli grunden för Standardmodellen, de mycket tegelstenar från vilka varje naturobjekt är byggt med hjälp av en magisk kraft som kallas av forskarnas supersymmetri. Han kallas redan antingen "en Guds partikel", sedan en "förbannad partikel". Och några jokare kallade till och med det "boson" en flaska champagne."
Hittills har dock bosonens existens inte bevisats experimentellt. Intressant nog kom idén om bosonens roll i molekylprocesser till Higgs när han vandrade i bergen i Edinburgh. Detta är vad frisk luft i kombination med träning betyder!
Så, ett av målen med WAK är bara att bekräfta existensen av denna mycket Higgs boson. Att hitta det för fysiker är som att hitta den viktigaste saknade länken i mänsklig evolution för antropologer. Jag hittade det - och allt i universums bild faller omedelbart på plats. Den sista cellen i pusslet är stängd. Oavsett om det har varit, har centrets specialister redan under de senaste månaderna gjort många upptäckter, och ännu mer, enligt deras prognoser, kommer att göras mycket snart. Till exempel har forskare kommit nära att bekräfta existensen av den mytiska neutralinan och är på väg att göra en sensationell upptäckt om existensen av mörk materia.
Vi tror att de kommer att lyckas. Vi kan bara önska dem lycka till!
Magasin: 1900-talets hemligheter №3. Författare: Sergey Sukhanov