Азбука естествознания: Большой адронный коллайдер

Азбука естествознания: Большой адронный коллайдер

Сегодняшний гость – Большой адронный коллайдер. Мы разберём, что это такое, зачем он нужен, стоило ли его бояться и как физики преуспели в рекламе своих исследований.

Начнём с названия. Большим устройство назвали за действительно колоссальный размер: длина его основного кольца — больше 25 километров. Адронным — потому что он оперирует адронами (от греч. ἁδρός — массивный) — массивными частицами, состоящими из кварков. По сути, в самом коллайдере ускорялись протоны (которые относятся к барионам — разновидности адронов из трёх кварков), а также более тяжёлые ионы, которые уже не являются элементарными частицами. Но название прижилось. Кстати, помните, что это адроны, а не Андроны Кончаловские или какие-то иные. Ну и коллайдер (от англ. collide — сталкиваться) — устройство для сталкивания таких частиц, как говорится, лоб в лоб (шутка от редакции: у элементарных частиц много видов спи́на, но лба всё-таки нет).

Азбука естествознания: Большой адронный коллайдер

Зачем это нужно? Физикам давно известно, что при столкновении частиц на больших скоростях выделяется много энергии. Но на квантовом уровне энергия — это разные формы существования материи, разные частицы. Знаменитая формула Эйнштейна E=mc² — как раз об этом соотношении массы частицы и энергии, в ней заключённой. Конечно, часть энергии ещё переходит в кинетическую: знакомая многим со школы формула E=mv²/2 на обычных скоростях работает и для элементарных частиц. То есть, что получается: две достаточно массивные (ἁδρός) частицы разгоняются в электрическом поле до огромных скоростей, а затем сталкиваются лоб в лоб и разлетаются на множество «искр», среди которых могут попасться интересные учёным.

Почему же он такой большой? Ранее мы упомянули формулу E=mv²/2. На самом деле БАК оперирует такими энергиями, что эта формула уже неприменима. Когда скорость частицы приближается к скорости света, её энергия возрастает на порядки. Так вот, чтобы эффективно сообщать энергию частицам, ускорители часто строят в виде кольца, чтобы, пока частицы летят по этому кольцу, они ускорялись несколько раз. Однако для заворачивания частиц по кольцу используется магнитное поле, которое в случае таких огромных энергий должно быть тоже очень сильным. В БАК используются огромные электромагниты на сверхпроводниках. Однако для их работы требуется охлаждение жидким гелием до очень низких температур, и даже так у них есть пределы. Если же кольцо ускорителя сделать большим, то можно снизить кривизну, то есть уменьшить необходимую центростремительную силу, и тем самым ускорять частицы до более высоких энергий.

В любом случае, Большой адронный коллайдер — пример потрясающего международного сотрудничества. Идея коллайдера была предложена ещё в 1984 году, проект был утверждён в 1995, строительство началось в 2001, а испытания начались только в 2008. Бюджет проекта составил почти 10 миллиардов долларов (хотя он обычно измеряется в швейцарских франках или евро, так как БАК находится на границе Швейцарии и Франции). Помимо непосредственных научных результатов, само строительство было интересной и оригинальной инженерной задачей. Производство, установка и синхронизация всех сверхпроводящих магнитов и систем охлаждения для них, настройка всех детекторов, огромные вычислительные мощности для управления проектом и обработки результатов — всё это потребовало использования самых передовых технологий.

Азбука естествознания: Большой адронный коллайдер

Поиск финансирования на такой огромный и долгосрочный проект — непростая задача. И учёные блестяще справились и с ней. Проект рекламировался на всех уровнях, постоянно генерировал новости. Несколько музыкальных групп из учёных выпустили клипы, частично записанные прямо в туннелях БАК. Можно даже предположить, что учёные не слишком противились, а может, даже и поддерживали конспирологические теории о том, что запуск БАК на полную мощность может уничтожить нашу планету. Ведь это даёт громкие заголовки и повышает узнаваемость проекта. А серьёзные люди, от которых зависит финансирование, вряд ли всё-таки поверят в возможность уничтожения Земли, но с большей вероятностью выделят деньги на такой мощный проект.

Конечно, Большой адронный коллайдер такой большой, что про него можно написать ещё много, но это мы оставим читателям на самостоятельное изучение.

Следите за нашей новой рубрикой по хештегам под заголовками, задавайте вопросы и предлагайте свои термины для новых статей в комментариях.
_______________
Автор Антон Меньшенин, редакторы Елена Королёва и Вера Круз, автор блога Обзоры фильмов и книг Веры Круз.

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s