ВАК: ЕКСПЕРИМЕНТИ ТРИВАЮТЬ…

Приблизну таку картинку вчені сподіваються побачити, коли вони вловлять Бозон Гіґса. Джерело ілюстрації: http://www.npr.org

Микола ПЕТРАЩУК

Кілька років тому по світу ширились чутки про прилад, який побудували невгамовні фізики. Він, на думку ЗМІ, загрожував існуванню нашої планети. При його запуску могла утворитися чорна діра, що поглине планету. Правда існувала ймовірність, що нещастя підуть іншим шляхом. Міг виникнути перехід між часовими вимірами, так звана “кротова нора”. І знову нашій планеті і цивілізації непереливки – ми провалюємся в неї. Хоч це ще не все. Цей дивний пристрій міг спричинити виникнення нового Всесвіту, який поглине наш. Сценарії голівудського науково-фантастичного блокбастеру подумаєте Ви? Зовсім ні. Мова йде про найдорожчу і самовпевненішу експериментальну установку в світі – Великий адронний колайдер. Задамося питанням чи доцільним був цей прилад і яких досягнень здобуто на даний час?

Карикатура на Великий адронний колайдер та вчених, котрі його створили... Джерело ілюстрації: http://blog.larshenriksen.com

Великий адронний колайдер (скор. ВАК – авт.) — найбільший у світі прискорювач заряджених частинок на зустрічних пучках, призначений для розгону протонів та тяжких іонів і вивчення продуктів їх зіткнень, побудований у Європейському центрі ядерних досліджень (CERN – авт.), поблизу Женеви (на кордоні Франції та Швейцарії). Він знаходиться в тунелі (у формі тора діаметром 27 км) на глибині до 175 метрів під землею.

Керівником проекту є Лін Еванс, а загалом в ньому прийняли участь більше 10000 вчених і інженерів з більше ніж 100 країн світу. Вклад у розробку цього проекту внесли й українські науковці. Вчені з Харківського Фізико-Технічного Інституту та НТК “Інститут монокристалів”, фізик-теоретик Г. М. Зинов’єв брали участь у частині проекту ВАК — роботах над системою детектування ALICE (внутрішньою трековою системою). Харківський науково-дослідний технологічний інститут приладобудування, під керівництвом професора В.Борщова, налагодив відповідне виробництво. Фінансування української частини робіт здійснювалося коштом Українського науково–технічного центру, створеного відповідними департаментами США, Японії та Канади, а також INTAS, CERN і НАТО. На жаль офіційно участь України в проекті досі не оформлено.

Стилізоване зображення Великого Адронного Колайдера... Джерело ілюстрації: http://blogs.sun.com

У ВАК працюють 4 основні і 2 допоміжні детектори. ATLAS, CMS, ALICE, LHCb — великі детектори, розміщені навколо точок зіткнення пучків. Детектори TOTEM і LHCf — допоміжні, знаходяться на віддалі в декілька десятків метрів від точок перетину пучків, що займаються CMS и ATLAS відповідно використовуються разом з основними.  Обслуговування та ремонт детекторів здійснюється міжнародною командою вчених і інженерів.

Основними завданнями ВАКу передбачається вивчення топ-кварків (найважчий кварк масою 173,1 ± 1,3 ГеВ/c²); механізму електрослабкої симетрії (бозон Гіґса – теоретично передбачений квант поля Гіґса масою 120 ГеВ/c² та гіґсівський механізм порушення електрослабкої взаємодії); кварк-глюонної плазми (припускається, що в такому вигляді була речовина Всесвіту в перші миті після Великого Вибуху); фотон-адронних і фотон-фотонних зіткнень (адрони – клас елементарних частинок, які піддаються сильній взаємодії); суперсиметрії (гіпотетична симетрія, що пов’язує елементарні частинки)…

Проект ВАКу був задуманий 1984 року, та його реалізацію почали 2001 році. Запуск запланований на 8 липня 2009 року, відбувся 10 вересня. Його вважають успішним — пучок частинок з енергією 450 ГеВ (гігаелектронвольт – ред.) проведено по всьому кільцю колайдера за і проти часової стрілки. Офіційна церемонія відкриття ВАКу відбулась 21 жовтня 2009 року. Але через поломку, яка сталася 19 вересня, ВАК запустили лише 20 листопада 2009 року. 9 грудня того ж року відбулися зіткнення протонів з енергією 2,36 ТеВ (1 еВ = 1,602 176 487 (40) ×10−19 Дж).

18 березня 2010 року енергія пучка протонів доведена до 3,5 ТеВ (тераелектронвольт – ред.). 30 жовтня відбулись зіткнення протонів з сумарною енергією 7 ТеВ. Розпочався перший довготривалий сеанс наукової робити ВАК. 17 грудня 2010 року в ЦЕРНі відбулась конференція присвячена роботі ВАК в поточному році. З технічної точки зору робота колайдера визнана успішною. В 2010 році в ВАК було показано відсутність асиметрії протонів та антипротонів; вперше зареєстровано народження пар Z-бозонів (носії слабкої взаємодії – авт.); спостерігався новий фізичний ефект, не передбачений існуючою теорією – серед сотень частинок, які народжуються при зіткненні протонів, утворювались пари, рух яких був зв’язаний один з одним; досліджені події народження адронних потоків. Спроби спостерігати легкі чорні діри, збуджені кварки, суперсиметричні частинка та лептокварки не увінчались успіхом. Та невдалі експерименти теж збагачують нас новими знаннями. Наприклад, негативний результат в пошуку  нових контактних взаємодій кварків дозволив встановити обмеження на енергетичний масштаб такої взаємодії – порядку 3,4 ТеВ², тобто навіть якщо нові в міру сильні взаємодії й існують в природі, частинки, що їх переносять, не можуть бути легші за це значення. Основна і найбільш розрекламована мета експериментів – спостереження бозонів Гіґса – поки не досягнута.

Та робота триває. На початку цього року ВАК вийде з різдвяних канікул і після невеликого ремонту, з середини березня, експерименти з протонними пучками на LHC відновляться. В листопаді-грудні, до різдвяних канікул, колайдер буде працювати в режимі зіткнень ядер свинцю. Основне завдання експериментів з пучками тяжких ядер – вивчити поведінку надгарячого згустку ядерної речовини, який на короткий момент утворюється в момент зіткнень. Дослідження продовжуються – найцікавіше попереду…

admin Written by:

Be First to Comment

Напишіть відгук

Ваша пошт@ не публікуватиметься. Обов’язкові поля позначені *

+ 6 = 13