: Looking for Evidence Closer to Home: Using Particle Accelerators

Оглавление

Сбросить всё

Английский оригинал	Перевод на русский
Сожалеем, но текст оригинала доступен только зарегистрированным пользователям.	Поиск доказательств ближе к дому: Использование ускорителей частиц ilves_ArtO 05.10.14 в 06:05 0
	Хотя было бы славно, если бы природа преподнесла нам те результаты экспериментов, которые нам нужны, учёные никогда не довольствуются ожиданием счастливого случая, и потому продолжают проводить эксперименты на контролируемой ими аппаратуре. ilves_ArtO 05.10.14 в 06:05 0
	Для физики элементарных частиц такие инструменты - это ускорители частиц. ilves_ArtO 05.10.14 в 06:05 0
	Ускоритель заряженных частиц - устройство, использующее мощные магнитные поля для того, чтобы разгонять луч заряженных частиц до невероятно больших скоростей и затем сталкивать его с лучом частиц, движущихся в другом направлении. ilves_ArtO 05.10.14 в 06:06 0
	Затем учёные могут анализировать результаты столкновения. ilves_ArtO 05.10.14 в 06:06 0
	Релятивистский коллайдер тяжёлых ионов (RHIC) ilves_ArtO 05.10.14 в 06:06 0
	Релятивистский коллайдер тяжёлых ионов (RHIC) - это ускоритель частиц в Брукхейвенской национальной лаборатории в Нью-Йорке. ilves_ArtO 05.10.14 в 06:06 0
	Он был запущен в 2000 г. после десятилетия проектирования и строительства. ilves_ArtO 05.10.14 в 06:06 0
	Название RHIC возникло из того факта, что он ускоряет тяжёлые ионы - атомные ядра, лишённые своих электронов - до релятивистских скоростей (99.995 процентов от скорости света) и затем сталкивает их. ilves_ArtO 05.10.14 в 06:06 0
	Из-за того, что частицами являются ядра атомов, столкновения дают большое количество энергии по сравнению с чистыми лучами протонов (хотя также требуется и больше времени и энергии, чтобы разогнать их до такой скорости). ilves_ArtO 05.10.14 в 06:07 0
	Сталкивая друг с другом два ядра золота, физики могут получать температуру в 300 миллионов раз выше, чем на поверхности солнца. ilves_ArtO 05.10.14 в 06:08 0
	Протоны и нейтроны, которые обычно составляют ядро золота, разрушаются при такой температуре в плазму из кварков и глюонов. ilves_ArtO 05.10.14 в 06:09 0
	Эта кварк-глюонная плазма была предсказана квантовой хромодинамикой (КХД), однако проблема в следующем: предполагалось, что плазма будет вести себя подобно газу. ilves_ArtO 05.10.14 в 06:09 0
	Вместо этого, её поведение схоже с жидкостью. ilves_ArtO 05.10.14 в 06:09 0
	Согласно Леонарду Сасскинду, теория струн, возможно, может объяснить такое поведение при помощи разновидности гипотезы Малдасены (описанной в главе 11). ilves_ArtO 05.10.14 в 06:09 0
	В таком случае кварк-глюонная плазма может быть описана посредством эквивалентной теории во вселенной с большим количеством измерений: в данном случае - это чёрная дыра! ilves_ArtO 05.10.14 в 06:09 0
	Эти результаты далеки от заключительных, однако, пытаясь найти способы использования теории струн для придания большего смысла существующим физическим моделям (в данном случае КХД), теоретики изучают поведение таких столкновений, которое является мощным средством для усиления позиции теории струн. ilves_ArtO 05.10.14 в 06:10 0
	Большой адронный коллайдер (БАК) ilves_ArtO 05.10.14 в 06:10 0
	Большой адронный коллайдер (БАК) - это огромная машина, построенная под землёй в ЦЕРНе на границе Швейцарии и Франции. ilves_ArtO 05.10.14 в 06:10 0
	(ЦЕРН - Европейский центр физики высоких энергий, который в 1968 г. стал местом рождения теории струн.) ilves_ArtO 05.10.14 в 06:10 0
	Сам ускоритель достигает примерно 27 километров (17 миль) в окружности, как показано на рис. 12-3. ilves_ArtO 05.10.14 в 06:10 0
	9300 магнитов этой установки способны ускорять протоны для столкновений с возможной энергией до 14 триллионов электрон-вольт (ТэВ), что далеко за пределами текущих экспериментальных ограничений. ilves_ArtO 05.10.14 в 18:21 0
	Стоимость БАК на момент написания данной книги составляет примерно 9 миллиардов долларов. ilves_ArtO 05.10.14 в 18:22 0
	Рисунок 12-3: Большой адронный коллайдер построен в кольцевом тоннеле около 17 миль в окружности. ilves_ArtO 05.10.14 в 19:01 0
	10 сентября 2008 г. БАК был официально запущен, когда пучок лучей преодолел всю длину туннеля. ilves_ArtO 05.10.14 в 19:02 0
	19 сентября выход из строя электрического контакта стал причиной пробоя вакуумной изоляции, в результате чего произошла утечка 6 тонн жидкого гелия. ilves_ArtO 05.10.14 в 19:02 0
	Как было запланировано, ремонт (и модернизация для избежания таких проблем в будущем) займёт по крайней мере год. ilves_ArtO 05.10.14 в 19:03 0
	В связи с этим, БАК всё же должен принести какие-либо существенные результаты экспериментов, но это, как ожидается, произойдёт где-то в следующим году. ilves_ArtO 05.10.14 в 19:03 0
	Уровень энергии в 14 ТэВ даёт возможность получения некоторых предполагаемых экспериментальных результатов: ilves_ArtO 05.10.14 в 19:03 0
	• Микроскопические чёрные дыры, которые могли бы подтвердить предположения о дополнительных измерениях ilves_ArtO 05.10.14 в 19:03 0
	• Создание суперсимметричной частицы (счастицы) ilves_ArtO 05.10.14 в 19:03 0
	• Экспериментальное поддтверждение бозона Хиггса, последней частицы Стандартной модели, остающейся не обнаруженной ilves_ArtO 05.10.14 в 19:04 0
	• Доказательства наличия свёрнутых дополнительных измерений ilves_ArtO 05.10.14 в 19:04 0
	Одним из самых значительных доказательств в пользу теории струн может на самом деле быть недостаток доказательств. ilves_ArtO 05.10.14 в 19:04 0
	Если эксперименты в БАК зарегистрируют некую "недостающую энергию", пара возможностей может обеспечить поразительную поддержку теории струн. ilves_ArtO 05.10.14 в 19:04 0
	• В первую очередь, при столкновениях могут образовываться новые частицы-суперпартнёры, составляющие тёмную материю, которая затем вытекает из установки без взаимодействия с обычной материей (подобной, например, самому детектору). ilves_ArtO 05.10.14 в 19:05 0
	• Во вторых, недостающая энергия может возникать из энергии (или счастиц), которая фактически перемещается непосредственно в дополнительных измерениях, а не в нашем собственном четырёхмерном пространстве-времени. ilves_ArtO 05.10.14 в 19:05 0
	Любая их этих находок стала бы большим открытием, и как суперсимметричные частицы, так и дополнительные измерения будут иметь серьёзное значение для теории струн. ilves_ArtO 05.10.14 в 19:05 0
	Коллайдеры будущего ilves_ArtO 05.10.14 в 20:06 0
	Ускорители частиц так огромны, что для них не существует типовых конструкторских решений; каждый ускоритель частиц имеет свой собственный прототип. ilves_ArtO 05.10.14 в 20:06 0
	Следующим проектом, по-видимому, будет Международный линейный коллайдер (МЛК), являющийся электронно-позитронным коллайдером. ilves_ArtO 05.10.14 в 20:06 0
	Одно из его преимуществ заключается в том, что столкновения электронов и позитронов, так как они являются фундаментальными частицами, а не составными, подобно протонам, представляют собой намного более чистые события. ilves_ArtO 05.10.14 в 20:07 0
	Проект МЛК не был утверждён. ilves_ArtO 05.10.14 в 20:07 0
	Предложения, включая место его расположения, будут выдвинуты на голосование примерно в 2012 г., и, если они будут одобрены, проект будет запущен в конце 2010-х гг. ilves_ArtO 05.10.14 в 20:07 0
	По ранним оценкам, он обойдётся как минимум в 6.65 миллиардов долларов (исключая такие мелкие события, как покупка земли и другие подобные затраты). ilves_ArtO 05.10.14 в 20:07 0
	Также возможно, что БАК будет последним из больших ускорителей частиц, так как могут быть разработаны новые предложенные технологии, которые позволят осуществлять ускорение частиц до больших скоростей без необходимости в массивным установках. ilves_ArtO 05.10.14 в 20:07 0
	Один из таких проектов, предложенный в ЦЕРНе, - Компактный линейный коллайдер (КЛК). ilves_ArtO 05.10.14 в 20:08 0
	КЛК мог бы использовать новый двухлучевой ускоритель, в котором один луч ускоряет второй. ilves_ArtO 05.10.14 в 20:08 0
	Энергия от низкоэнергетического луча (однако с большим уровнем тока) в высокоэнергетическом (но с небольшим током) луче может сделать возможными ускорения вплоть до 5 ТэВ на намного более коротких дистанциях, чем в традиционных ускорителям. ilves_ArtO 05.10.14 в 20:09 0
	Решение по КЛК может быть принято в 2010 г., а строительство, вероятно, будет завершено вскоре после 2020 г. ilves_ArtO 05.10.14 в 20:09 0