Парфенов К. В.
Большой адронный коллайдер (LHC, от английского Large Hadron Collider) – одна из наиболее впечатляющих по своим масштабам экспериментальных установок современной физики. Он расположен на глубине около ста метров под землей в кольцевом тоннеле длиной 26,7 км. Пучки протонов и антипротонов, двигаясь по кольцу навстречу друг другу, будут разгоняться электрическими полями на специальных ускорительных станциях до энергий 7 ТэВ (терраэлектронвольт, или 1012 электронвольт). Кроме того, предполагается производить ускорение ядер свинца. Для удержания и фокусировки пучков используется 1624 сверхпроводящих магнита, которые работают при температуре 1,9 К (около -2710С). Поэтому для поддержания их работы требуется целая «фабрика» по производству жидкого гелия. Расчетное потребление энергии коллайдером во время работы составляет 180 МВт (мегаватт). Для сооружения ускорителя и системы из шести детекторов, которые будут собирать информацию о процессах, происходящих при столкновениях частиц, потребовалось объединить усилия многих стран. Активное участие в этих работах принимает и Россия.
Для чего же потребовались все эти технические ухищрения и весьма немалые затраты средств? Физики рассчитывают с помощью LHC получить ответы на целый ряд важнейших вопросов о строении материи и свойствах пространства и времени. Рассмотрим кратко основные направления исследований, планирующихся на LHC. Исследования физики микромира, проводившиеся на протяжении второй половины ХХ века, привели к созданию Стандартной Модели (СМ), которая на базе квантовополевых представлений успешно описывает практически все наблюдаемые нами микропроцессы. Согласно СМ, весь материальный мир состоит из кварков (образующих, в частности протоны и нейтроны, то есть ядерную материю) и лептонов (наиболее известным из которых является электрон). Взаимодействие кварков и лептонов происходит посредством обмена частицами-переносчиками: глюонами (сильное взаимодействие), W± и Z0 – бозонами (слабое взаимодействие) и фотонами (электромагнитное взаимодействие). Существенной чертой СМ является то, что частицы приобретают массу за счет взаимодействия со скалярными полями, носящими название полей Хиггса. Экспериментальное наблюдение кванта этих полей – хиггсовского бозона – позволит окончательно убедиться в справедливости логики СМ и внести «завершающие уточнения» в ее конструкцию. Именно для решения этой задачи энергии LHC являются очень «подходящими»: либо хиггсовский бозон будет найден, либо можно будет сделать вывод о необходимости существенного реформирования СМ. На самом деле, главной целью экспериментов на LHC является именно поиск информации, позволяющей выйти за рамки «стандартной» физики. Главным недостатком СМ является отсутствие описания гравитационного взаимодействия, которое, как поняли физики благодаря Общей Теории Относительности Эйнштейна и созданным после нее другим теориям гравитации, тесно связано со свойствами пространства и времени. В последней четверти ХХ века теоретики предложили целый ряд необычных идей для включения гравитации в фундаментальные теории микромира: существование дополнительных (помимо трех пространственных и одного временного) измерений (эта идея получила косвенное подтверждение в наблюдениях за расширением Вселенной), суперсимметрию, теории суперструн и другие. Однако выбрать среди предлагаемых теорий наиболее правильную на базе имеющихся экспериментальных данных оказалось невозможно: в области низких энергий их предсказания совпадают. Можно сказать, что, пройдя «территорию СМ» почти до конца, физики оказались на распутье, не снабженном никакими указателями для выбора нужного пути среди многих дорог. Данные, которые планируются получить на LHC, могут подтвердить справедливость некоторых из идей (например, обнаружение тяжелых суперпартнеров «обычных» частиц будет веским подтверждением идеи суперсимметрии).
Есть и еще несколько направлений исследований, которые имеют большое значение: изучение кварк-глюонной плазмы может помочь понять строение некоторых астрофизических объектов и стать основой будущей энергетики, изучение свойств тяжелых кварков может позволить получить сведения об их внутреннем строении, то есть проникнуть на еще более глубокий уровень изучения строения материи, изучение пучков высокоэнергетичных частиц позволит усовершенствовать методы «чтения» информации, приносимых космическими лучами, и многое другое.
В последнее время LHC приобрел широкую известность из-за выступлений средств массовой информации и некоторых исследователей о возможности глобальных катастрофических последствий пуска коллайдера. Они основаны на предположениях о возможности рождения на LHC некоторых гипотетических объектов: микроскопических черных дыр (ЧД), «зародышей» новых вакуумов, «червоточин» пространства-времени, магнитных монополей и гиперустойчивых ядер с примесью странных кварков («страпелек»). Далее к этим предположениям присоединяются новые – о возможности катастрофического влияния этих объектов на Землю. Все перечисленные «опасности» трудно признать реалистичными. Даже возможность существования этих объектов до сих пор не установлена. Кроме того, масштаб энергий LHC не является «критическим» для их рождения. Например, типичные энергии, которые требуются (согласно большинству из теорий, допускающих такие события) для рождения микро-ЧД, «зародышей» и «червоточин» превосходят энергии LHC в 1015 (миллион миллиардов) раз, магнитных монополей – в 1012 раз. Поэтому вероятность рождения этих объектов катастрофически мала даже с точки зрения теорий, допускающих их существование. В теориях, где такая вероятность несколько выше (но все равно очень мала с «житейской» точки зрения), эти объекты обычно очень нестабильны и исчезают, не успев причинить никакого вреда. Для рождения стабильных страпелек энергии LHC напротив, слишком большие. Суммируя сказанное, можно сделать вывод о том, что аккуратный теоретический анализ не дает оснований хоть какую-нибудь из «опасностей» считать серьезной. Помимо теоретических, есть и практические причины не верить катастрофическим ожиданиям. В самом деле, энергии, достигнутые на уже существующих установках (например, «Тэватрон» лаборатории имени Э.Ферми и релятивистский коллайдер тяжелых ионов Брукхейвенской лаборатории), лишь на порядок уступают энергиям LHC. Эта разница существенна с точки зрения поиска бозона Хиггса или изучения свойств топ-кварка, но не является очень существенной для упоминающихся «опасных» событий. Если бы они могли происходить на LHC, физики бы обязательно увидели хоть какие-нибудь их проявления в статистике событий этих установок. Однако ничего похожего не наблюдалось. Кроме того, в просторах видимой части Вселенной немало астрофизических объектов, генерирующих пучки частиц с энергиями, о которых земные экспериментаторы даже и не мечтают. К тому же плотность потока частиц в этих пучках существенно превосходят все, что есть на Земле. Частицы с энергиями, превышающими энергии LHC, присутствуют в космических лучах, попадающих в атмосферу Земли. Наблюдения за всеми этими явлениями также не обнаруживают признаков рождения катастрофически опасных частиц.
Человечество сейчас сталкивается с целым рядом проблем, каждая из которых грозит глобальной катастрофой: экологические кризисы, нарастающая нестабильность мира по отношению к социальным, военным и техногенным катастрофам, процессы деградации в морально-этической сфере. Вряд ли стоит концентрировать свое внимание на проблемах надуманных – полезнее заняться решением реальных.
Другие работы по теме:
Особенности антиинфляционной политики в России
Доклад: « Особенности антиинфляционной политики в России Уважаемые коллеги! Я хотел бы поговорить о двух группах проблем. Первая группа проблем - это общее и особенное в нашей российской инфляции, а вторая - это те меры, которые действительно могут быть приняты для того, чтобы рост цен у нас замедлился.
Адронный коллайдер за и против
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный университет культуры и искусств
СФКМ – системно-физическая концепция мира (версия меганауки)
"Физика единой реальности", методология познания, новый ("вертикальный") стиль теоретического мышления. Возможности построения интеграционной науки с максимальной степенью интеграции. Универсальные принципы описания любого процесса действительности.
Большой адронный коллайдер 2
Реферат Большой адронный коллайдер Подготовила: Ученица 11 класса Жибуль Мария Жодино 2010 Большой адронный коллайдер Это стабильная версия, отпатрулированная 19 октября 2010.
Большой адронный коллайдер 3
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Современные аспекты ядерной физики
Ультрафиолетовый разрыв в XXI веке. Квантовый квазар, возможность воспроизвести жидкость в лабораторных условиях. Устойчивость фонона в магнитном поле. Нестационарный фонон: основные моменты. Внутримолекулярный магнит: гипотеза и основные теории.
Квантовые эффекты в ядерной физике
Описание лазерных эффектов и эффектов квантования. Характеристика изотопного газа и плазменного образования, которое конфокально представляет собой объект в отсутствие тепло- и массообмена с окружающей средой. Когерентность идеальной тепловой машины.
История развития ускорителей заряженных частиц
Ускорители заряженных частиц — устройства для получения заряженных частиц больших энергий, один из основных инструментов современной физики. Проектирование и испытание предшественников адронного коллайдера, поиск возможности увеличения мощности систем.
Ядерна енергетика
Використання ядерної енергії у діяльності людини. Стан ядерної енергетики України. Енергетична стратегія України на період до 2030 р. Проблема виводу з експлуатації ядерних енергоблоків та утилізації ядерних відходів. Розробка міні-ядерного реактору.
Технические средства
Реферат «Технические средства» Оглавление Введение…………………………………………………………………………………………………..3 Основные понятия техники………………………………………………………………….…..4
Сочинения на свободную тему - Описание помещения
Мне нравится наш кабинет обслуживающего труда. В нем нас обучают шить и вязать готовить вкусные вещи и плести украшения из бисера. Кабинет большой и светлый на окнах висят кружевные занавески вдоль окон стоят швейные машины на которых мы строчим когд Мне нравится наш кабинет обслуживающего труда.
Научное общество учащихся «Эврика»
Коллайдер позволит изучить неведомый ранее мир частиц с массой около 1 ТэВ. Физики уверены, что именно в этой области масс будет обнаружен предсказанный теоретически, но до сих пор необнаруженный бозон Хиггса, отвечающий, по мнению физиков теоретиков, за наличие у элементарных частиц массы
Большой адронный коллайдер
Что же такое БАК? Основной элемент всей установки – это ускоритель частиц. Заряженные частицы набирают энергию, двигаясь в электрическом поле, а для управления направлением их движением используются магнитные поля.
Большой Каменный мост
Несмотря на название «Большой Каменный» — мост металлический, в отличие от соседнего Большого Москворецкого, оформленного гранитом.
Колюшка-храбрюшка
«Колюшка-храбрюшка», как и все другие замечательные рассказы Г. Я. Снегирёва, — о жизни природы и животных. Его герои — многочисленные четвероногие, крылатые и даже… дикорастущие растения. Все они привлекают нас своей смелостью — смелостью слабого перед сильным. Такова, например, и Колюшка, не убоявшаяся большой трески и отчаянно бросившаяся в неравный бой. «И совсем она не колюшка, а храбрюшка», — говорит автор.
Зимний дуб
Я люблю зиму из-за ее непривычной красоты. Ведь белым пушистым снегом укрывается все вокруг. Вот возле нашего дома растет крепкий и большой дуб. В зависимости от поры года он меняется, будто переодевается. Летом дуб был зеленый и пышный, осенью он переливался разными красками, а зимой его могущественные, темно коричневые ветви покрытые белым пушистым снегом.
Описание помещения
Автор: Сочинения на свободную тему Мне нравится наш кабинет обслуживающего труда. В нем нас обучают шить и вязать, готовить вкусные вещи и плести украшения из бисера. Кабинет большой и светлый, на окнах висят кружевные занавески, вдоль окон стоят швейные машины, на которых мы строчим, когда учительница учит нас шить.
Глобальные проблемы в современной культуре
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ульяновский Государственный Технический Университет
Большой еловый чёрный усач
Введение 1 Описание 2 Распространение 3 Экология и местообитания 4 Размножение 5 Галерея Список литературы Большой еловый чёрный усач Введение Большой еловый чёрный усач[1] (лат. Monochamus sartor) — вид жуков подсемейства ламиин (Lamiinae) из семейства усачей (Cerambycidae).
Большой баклан
Введение 1 Распространение 2 Образ жизни 3 Размножение Список литературы Введение Большой баклан[1] (лат. Phalacrocorax carbo) — ныряющая морская птица из рода бакланов (Phalacrocorax), длиной до 90 см, с перепончатыми лапами, длинной шеей, изогнутым клювом и большим черным хохолком. Окрас чёрный с зеленоватым отливом, горло и щёки белые, голое пятно по бокам клюва жёлтое и заходит за угол рта.
Приказ Большой казны
Неволин относит учреждение его ко времени Иоанна III, хотя достоверно известно его существование только в царствование Иоанна IV. Ведал его тот же боярин, что и стрелецкий приказ, с ним были в товарищах думный дворянин и 2—3 дьяка.
Большой морской дракон
Научная классификация Латинское название Trachinus draco Linnaeus, 1758 Систематика на Викивидах Изображения на Викискладе Большой морской дракон
Сан-Уотч
Археологический парк «Индейский посёлок Сан-Уотч» — воссозданное поселение индейцев, относившихся к археологической культуре Форт-Эйншент. Расположено у побережья Большой реки Майами у г. Дейтон в штате Огайо.
Политика большой дубинки
Политика большой дубинки (англ. Big Stick Policy, Идеология большой дубинки , англ. Big Stick ideology, Дипломатия большой дубинки англ. Big Stick diplomacy) — расширенное толкование Теодором Рузвельтом доктрины Монро в отношении стран Латинской Америки. Была декларирована в 1904—1905 годах. Предполагала, что если в Латинской Америке возникнут конфликты, то США обеспечат их урегулирование, в том числе и с использованием военной мощи.
Новейшее время
План Введение 1 1918—1938 2 1939—1945 3 1945—1991 4 1991 — Настоящее время 5 Без точной даты Введение Новейшее время — период в истории человечества с 1918 года по нынешнее время. В советской историографии господствовала точка зрения, согласно которой началом новейшего времени считался 1917 год, когда в России произошла социалистическая революция.
Гигантский муравьед
План Введение 1 Образ жизни 1.1 Питание 1.2 Размножение 2 Охранный статус Список литературы Введение Гигантский (трёхпалый, большой) муравьед[1] (лат. Myrmecophaga tridactyla) — самый крупный представитель в отряде неполнозубых, длина его тела достигает 110—130 см. Внешний вид муравьеда, как и других представителей неполнозубых весьма причудлив: длинная узкая морда, напоминающая трубку, крошечные узкие глаза, длинный (до 68 см), сжатый со сторон хвост с учётом шерсти достигает 95 см, часто несколько больше.
Большой Шатле
Большой Шатле (1650) Большой Шатле (реконструкция 1897) Большой Шатле́ (фр. Grand Chвtelet de Paris) — замок в Париже, охранявший в Средние века подходы к мосту Гранд-Понт (Большой мост) через Сену, позднее — известнейшая парижская тюрьма.
Большой наряд
План Введение 1 Наряды 2 Состав Большого наряда 3 Ношение нарядов Введение Большой наряд (Царский чин) — царские регалии. Большой наряд хранился на Казённом дворе, в Большой Казне. Поэтому также назывался нарядом Большой Казны.
Большой андронный коллайдер
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н.И. ЛОБАЧЕВСКОГО ФИЛОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ ДОКЛАД По дисциплине: «Концепции современного естествознания»
Причины и источники появления неологизмов в интернет-ресурсах
Причины появления и широкого распространения неологизмов. Лексические (вновь созданные), семантические и индивидуально-стилистические (окказиональные) неологизмы. История сайта "upachka". Интернет как один из основных источников появления новых слов.
Муравьед
Доклад по дисциплине окружающий мир Выполнила Сухомесова Валерия 3 «Б» класс Муравьед Муравьеды (лат. Myrmecophagidae) – млекопитающие отряда неполнозубых. Длина тела муравьедов может быть в зависимости от вида от 15 см до 120 см. Вес колеблется в пределах от 400 г (карликовый муравьед) до 30 кг (большой муравьед).
Современные модели развития Вселенной
Космология как наука о Вселенной, методика и закономерности изучения. Структура и составные части Вселенной, законы взаимодействия, существующие модели. Теории эволюции Вселенной, их отличительные особенности и доказательства, современные исследования.