Главная » Блог » Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Недавно учеными из европейского центра ядерных исследований ЦЕРН в Швейцарии обнаружили бозон Хиггса — субатомную частицу, называемую «частицей бога». Поиски «божественной» частицей велись почти 50 лет. Обнаружить бозон Хиггса удалось во время экспериментов на Большом адронном коллайдере, основные кольца ускорителя которого находятся в 27-километровом подземном тоннеле.

Бозон Хиггса является важнейшим элементом Стандартной модели — физической теории, описывающей взаимодействие всех элементарных частиц: он объясняет наличие такого явления как масса.

Познакомимся поближе с фантастической машиной стоимостью 6 млрд долларов, которая обнаружила бозон Хиггса. Добро пожаловать в мир субатомных частиц!

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

 

На фотографии: Английский физик-теоретик, член Королевского Общества Эдинбурга Питер В. Хиггс. Это он в 60-е годы предсказал существование бозона Хиггса, который отвечает за массу всех элементарных частиц. В своих выступлениях Питер заявлял, что если бозон не будет обнаружен, это будет означать, что он и многие другие физики больше не понимают, как взаимодействуют элементарные частицы.

Частица Хиггса настолько важна, что американский физик, нобелевский лауреат Леон Ледерман назвал ее «частицей бога».

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Итак, как уже говорилось, бозон Хиггса был обнаружен во время экспериментов на Большом адронном коллайдере. Он был построен в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований (ЦЕРН) недалеко от Женевы, на границе Швейцарии и Франции.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Большой адронный коллайдер является самой крупной экспериментальной установкой в мире. Это гигантский ускоритель заряженных частиц, предназначенный для разгона протонов и тяжелых ионов. Посмотрим, как он создавался.
На фотографии: идет прокладка туннеля под землёй на территории Франции и Швейцарии с длиной окружности почти 27 км, 2000-й год. Глубина нахождения туннеля — от 50 до 175 метров.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

В строительстве и исследованиях участвовали и участвуют более 10 000 учёных и инженеров из более чем 100 стран, в том числе и из России.

На фотографии: идет монтаж торцевого адронного калориметра детектора ATLAS, который как раз и предназначен для поиска бозона Хиггса и «нестандартной физики», в частности темной материи. Всего на Большом адронном коллайдере работают 4 основных и 3 вспомогательных детектора. 12 августа 2003 года.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Большим коллайдер назван из-за своих размеров: длина основного кольца ускорителя составляет 26 659 метров. Объезжать 27-километровый подземный тоннель, предназначенный для размещения кольцевого ускорителя, лучше всего на транспорте.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Электромагнитный калориметр — прибор, который измеряет энергию частиц. В собранном виде представляет собой стену высотой более 6 метров и 7 метров в ширину. Состоит из 3 300 блоков.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Идея строительство Большого адронного коллайдера родилась в 1984 году и была официально одобрена десятью годами позже. Его строительство началось в 2001 году.

На фотографии: кольцевой ускоритель Большого адронного коллайдера, находящейся в подземном тоннеле прямо под Международным женевским аэропортом.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Коллайдер называется адронным из-за того, что он ускоряет адроны, то есть тяжелые частицы, состоящие из кварков.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Доставка на место торцевого магнита детектора ATLAS.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Основной целью строительства Большого адронного коллайдера было уточнение или опровержение Стандартной модели — теоретической конструкции в физике, формирование которой было завершено в 1960—1970-х годах, описывающей элементарные частицы и три из четырех фундаментальных взаимодействий (кроме гравитационного): сильное, слабое и электромагнитное.

Главной задачей Большого адронного коллайдера было экспериментально доказать существование бозона Хиггса. Он был обнаружен 4 июля 2012.

Это составная часть ALICE — одной из шести экспериментальных установок, сооруженных на Большом адронном коллайдере. 3 584 кристаллов вольфрамата свинца. ALICE оптимизирована для изучения столкновений тяжелых ионов.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Экспериментальная установка ALICE.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Официальный запуск коллайдера был произведен 10 сентября 2008 года. Данные, поступающие с Большого адронного коллайдера, обрабатываются в 140 дата-центрах, расположенных в 33 странах по всему миру. Ежегодно приходится обрабатывать 15 миллионов гигабайт данных!

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Детектор ATLAS во время сборки. Общие размеры детектора ATLAS: длина — 46 метров, диаметр — 25 метров, общий вес — около 7 000 тонн. На этом детекторе проводят одноименный эксперимент, предназначенный для поиска сверхтяжелых элементарных частиц, в том числе и только что обнаруженного бозона Хиггса.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Детектор ATLAS.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Компактный мюонный соленоид — один из двух больших универсальных детекторов элементарных частиц, созданных в Европейском центре ядерных исследований и предназначенный для исследования свойств микромира. Он расположен в подземной пещере внушительных размеров: 53 метров в длину, 27 метров в ширину и 24 метров в высоту.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Английский физик Питер Хиггс, чьим именем назвали бозон. Рядом с детектором ATLAS, апрель 2008 года.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Наблюдения за бозонами Хиггса не только позволят разобраться в происхождении массы, но и помогут разгадать загадку темной материи.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Сборка Большого адронного коллайдера, 16 июня 2008 года.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

27-километровый подземный тоннель содержит две трубы, которые идут параллельно и пересекаются лишь в местах расположения детекторов.

На фотографии: линейный ускоритель низкоэнергетических частиц Linac2, расположенный в подземном тоннеле. Всего Большой адронный коллайдер имеет шесть главных ускорителей.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Внутренний детектор ATLAS. Детектор производит огромное количество информации — около 1 Пбайт = 1 024 Тбайт «сырых» данных в секунду!

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

В эксперименте ATLAS участвовали около 2 000 ученых и инженеров из 165 лабораторий и университетов из 35 стран, в том числе и из России.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Фантастическая машина — Большой адронный коллайдер. На фотографии: универсальный детектор элементарных частиц — компактный мюонный соленоид.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Cтоимость Большого адронного коллайдера оценивалась от 3.2 до 6.4 млрд евро, что делало его самым дорогим научным экспериментом в истории человечества.

На фотографии: один из торцевых калориметров детектора ATLAS. Невероятно большая и сложная конструкция.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Еще одна фотография детектора элементарных частиц — компактного мюонного соленоида.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Вокруг Большого адронного коллайдера ходило много слухов. Например, что он представляет огромную опасность для человечества, и его запуск может привести к концу света. Поводом стали заявления ученых о том, что в результате столкновений частиц в коллайдере могут якобы образоваться микроскопические черные дыры: после этого появились мнения, что в них может «засосать» всю нашу Землю.

Также, высказывались опасения, что обнаружение бозона Хиггса вызовет бесконтрольный рост массы во Вселенной. Появился даже анекдот: «У физиков есть традиция — один раз в 14 миллиардов лет собираться и запускать адронный коллайдер». Причина слухов оказалась банальной: слова ученых были искажены и неверно интерпретированы журналистами.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Монтаж кольцевого ускорителя в подземном тоннеле.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Работы внутри пещеры по размещению калориметра (прибора, который измеряет энергию частиц) на детекторе ATLAS.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Еще больше. После окончания сеанса работы в 2012 году коллайдер будет закрыт на долговременный ремонт. Ремонт предположительно будет длиться не менее полутора лет и займёт весь 2013 года. Некоторые ученые из США и Японии предлагают после окончания работы над Большим адронным коллайдером начать работу над новым Очень большим адронным коллайдером.

На фотографии: восемь труб – это магниты, окружающие калориметра. Вся эта огромная конструкция является частью одного из детекторов частиц Большого адронного коллайдера.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

По мнению учёных, обнаруженный бозон Хиггса может пролить свет на происхождение Вселенной и понять, что представляла из себя Вселенная в первые мгновения после Большого Взрыва.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Это был рассказ о Большом адронном коллайдере — фантастической машине, стоимостью под 6 млрд. долларов.

Фантастическая машина, которая обнаружила бозон Хиггса

Источник


Читайте также

Google упорно отмалчивается о выявленных уязвимостях платформы Android

Google упорно отмалчивается о выявленных уязвимостях платформы Android

Уже месяц прошёл с момента, когда независимые эксперты сообщили о двух явных уязвимостях в платформе Android, …

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *