Collider in Russland beschleunigt Teilchen in kollidierenden Strahlen (Collider von dem Wort kollidieren, übersetzt - kollidieren). Es wird benötigt, um die Stoßprodukte dieser Teilchen miteinander zu untersuchen, damit Wissenschaftler Elementarteilchen der Materie starke kinetische Energie verleihen. Sie befassen sich auch mit der Kollision dieser Teilchen, indem sie sie gegeneinander richten.
Schöpfungsgeschichte
Es gibt mehrere Arten von Collidern: kreisförmig (z. B. LHC - Large Hadron Collider im europäischen CERN), linear (projiziert von ILC).
Theoretisch entstand die Idee, die Kollision von Strahlen zu nutzen, vor ein paar Jahrzehnten. Wideröe Rolf, ein Physiker aus Norwegen, erhielt 1943 in Deutschland ein Patent für die Idee kollidierender Strahlen. Es wurde erst zehn Jahre später veröffentlicht.
Im Jahr 1956 machte Donald Kerst einen Vorschlag, die Kollision von Protonenstrahlen zu nutzen, um die Teilchenphysik zu studieren. Während Gerard O'Neill daran dachte, die Anhäufung auszunutzenRinge, um intensive Strahlen zu erh alten.
Die aktive Arbeit an dem Projekt zur Schaffung eines Colliders begann gleichzeitig in Italien, der Sowjetunion und den Vereinigten Staaten (Frascati, INP, SLAC). Der erste Collider, der gestartet wurde, war der Elektron-Positron-Collider AdA, gebaut von Tushekavo Frascati.
Gleichzeitig wurde das erste Ergebnis nur ein Jahr später (1966) veröffentlicht, verglichen mit den Ergebnissen der Beobachtung der elastischen Streuung von Elektronen bei VEP-1 (1965, UdSSR).
Dubna Hadron Collider
VEP-1 (Kollidierende Elektronenstrahlen) ist eine Maschine, die unter der klaren Anleitung von G. I. Budker entwickelt wurde. Einige Zeit später wurden die Strahlen am Beschleuniger in den Vereinigten Staaten erh alten. Alle diese drei Beschleuniger waren Testbeschleuniger, sie dienten dazu, die Möglichkeit zu demonstrieren, mit ihnen die Elementarteilchenphysik zu studieren.
Der erste Hadron-Collider ist das ISR, das Protonen-Synchrotron, das 1971 vom CERN gestartet wurde. Seine Energieleistung betrug 32 GeV im Strahl. Es war der einzige funktionierende Linearcollider in den neunziger Jahren.
Nach dem Start
Auf der Grundlage des Joint Institute for Nuclear Research entsteht in Russland ein neuer Beschleunigungskomplex. Es heißt NICA - Nuclotron Based Ion Collider Facility und befindet sich in Dubna. Der Zweck des Gebäudes ist es, neue Eigenschaften der dichten Materie von Baryonen zu untersuchen und zu entdecken.
Nachdem die Maschine hochgefahren ist, kommen Wissenschaftler des Gemeinsamen Instituts für Kernforschung hereinDubna in der Nähe von Moskau wird in der Lage sein, einen bestimmten Materiezustand zu schaffen, der das Universum in seinen allerersten Augenblicken nach dem Urknall war. Diese Substanz wird als Quark-Gluon-Plasma (QGP) bezeichnet.
Der Bau des Komplexes in einer sensiblen Einrichtung begann 2013, und der Start ist für 2020 geplant.
Hauptaufgaben
Speziell für den Tag der Wissenschaft in Russland haben die JINR-Mitarbeiter Materialien für Bildungsveranst altungen für Schulkinder vorbereitet. Das Thema heißt „NICA – Das Universum im Labor“. Die Videosequenz mit der Teilnahme des Akademikers Grigory Vladimirovich Trubnikov wird über zukünftige Forschungen berichten, die am Hadron Collider in Russland in einer Gemeinschaft mit anderen Wissenschaftlern aus der ganzen Welt durchgeführt werden.
Die wichtigste Aufgabe für Forscher auf diesem Gebiet besteht darin, die folgenden Bereiche zu untersuchen:
- Eigenschaften und Funktionen enger Wechselwirkungen der elementaren Komponenten des Standardmodells der Teilchenphysik untereinander, also der Untersuchung von Quarks und Gluonen.
- Auffinden von Anzeichen eines Phasenübergangs zwischen QGP und hadronischer Materie sowie Suche nach bisher unbekannten Zuständen baryonischer Materie.
- Arbeiten mit den grundlegenden Eigenschaften enger Wechselwirkungen und QGP-Symmetrie.
Wichtige Ausrüstung
Die Essenz des Hadron Colliders im NICA-Komplex besteht darin, ein großes Strahlspektrum bereitzustellen: von Protonen und Deuteronen bis hin zu Strahlen, die aus viel schwereren Ionen bestehen, wie dem Goldkern.
Schwere Ionen werden auf Energiezustände bis zu 4 beschleunigt,5 GeV/Nukleon und Protonen - bis zu zwölfeinhalb. Das Herzstück des Colliders in Russland ist der Nuclotron-Beschleuniger, der seit dem dreiundneunzigsten Jahr des letzten Jahrhunderts in Betrieb ist, aber erheblich beschleunigt wurde.
Der NICA-Collider bot mehrere Interaktionsmöglichkeiten. Einer, um zu untersuchen, wie schwere Ionen mit dem MPD-Detektor kollidieren, und der andere, um Experimente mit polarisierten Strahlen in der SPD-Anlage durchzuführen.
Baufertigstellung
Es wurde festgestellt, dass am ersten Experiment Wissenschaftler aus Ländern wie den USA, Deutschland, Frankreich, Israel und natürlich Russland teilnehmen. Derzeit wird an NICA gearbeitet, um einzelne Teile zu installieren und in den aktiven Betriebszustand zu bringen.
Das Gebäude für den Hadron Collider wird 2019 fertiggestellt und die Installation des Colliders selbst wird 2020 durchgeführt. Im gleichen Jahr beginnen die Forschungsarbeiten zur Untersuchung der Kollision schwerer Ionen. Das gesamte Gerät wird 2023 voll funktionsfähig sein.
Der Collider in Russland ist nur eines von sechs Projekten in unserem Land, die mit der Megascience-Klasse ausgezeichnet wurden. 2017 stellte die Regierung fast vier Milliarden Rubel für den Bau dieser Maschine bereit. Die Kosten für die Grundkonstruktion der Maschine wurden von Experten auf siebenundzwanzigeinhalb Milliarden Rubel geschätzt.
Neue Ära
Vladimir Kekelidze, Direktor der Physiker am JINR High Energy Laboratory, glaubt, dass das Collider-Projekt in Russland dem Land die Möglichkeit geben wird, an die Spitze zu gelangenPositionen in der Hochenergiephysik.
Kürzlich wurden Spuren "neuer Physik" entdeckt, die durch den Large Hadron Collider fixiert wurden und die über das Standardmodell unseres Mikrokosmos hinausgehen. Es wurde erklärt, dass die neu entdeckte „neue Physik“den Betrieb des Colliders nicht beeinträchtigen würde.
In einem Interview erklärte Vladimir Kekelidze, dass diese Entdeckungen die Arbeit von NICA nicht entwerten würden, da das Projekt selbst in erster Linie geschaffen wurde, um genau zu verstehen, wie die allerersten Momente der Geburt des Universums aussahen, und auch welche Forschungsbedingungen, die in Dubna vorhanden sind, gibt es sonst nirgendwo auf der Welt.
Er sagte auch, dass JINR-Wissenschaftler neue Facetten der Wissenschaft beherrschen, in denen sie entschlossen sind, eine führende Position einzunehmen. Dass eine Ära anbricht, in der nicht nur ein neuer Collider geschaffen wird, sondern eine neue Ära in der Entwicklung der Hochenergiephysik für unser Land.
Internationales Projekt
Laut demselben Direktor wird die Arbeit an NICA, wo sich der Hadron Collider befindet, international sein. Denn Forschung in der Hochenergiephysik wird in unserer Zeit von ganzen wissenschaftlichen Teams betrieben, die aus Menschen aus verschiedenen Ländern bestehen.
Mitarbeiter aus 24 Ländern der Welt haben bereits an der Arbeit an diesem Projekt in einer sicheren Einrichtung teilgenommen. Und die Kosten dieses Wunders belaufen sich nach ungefähren Schätzungen auf fünfhundertfünfundvierzig Millionen Dollar.
Der neue Collider wird Wissenschaftlern auch bei der Forschung in den Bereichen neue Materie, Materialwissenschaften, Strahlenbiologie, Elektronik, Strahlentherapie und Medizin helfen. AußerDarüber hinaus wird all dies den Roscosmos-Programmen sowie der Verarbeitung und Entsorgung radioaktiver Abfälle und der Schaffung der neuesten Quellen für Kryogentechnologie und Energie zugute kommen, die sicher zu verwenden sind.
Higgs-Boson
Das Higgs-Boson sind die sogenannten Higgs-Quantenfelder, die in der Physik bzw. in ihrem Standardmodell der Elementarteilchen zwangsläufig als Folge des Higgs-Mechanismus der unvorhersehbaren Brechung der elektroschwachen Symmetrie auftreten. Seine Entdeckung war die Vollendung des Standardmodells.
Im Rahmen des gleichen Modells ist es für die Trägheit der Masse von Elementarteilchen - Bosonen - verantwortlich. Das Higgs-Feld hilft, das Auftreten einer Trägheitsmasse in Teilchen zu erklären, dh Träger der schwachen Wechselwirkung, sowie das Fehlen von Masse im Träger - ein Teilchen mit starker Wechselwirkung und Elektromagnetik (Gluon und Photon). Das Higgs-Boson zeigt sich in seiner Struktur als Skalarteilchen. Somit hat es keinen Spin.
Felderöffnung
Dieses Boson wurde bereits 1964 von einem britischen Physiker namens Peter Higgs axiomatisiert. Die ganze Welt erfuhr durch das Lesen seiner Artikel von seiner Entdeckung. Und nach fast fünfzigjähriger Suche, also im Jahr 2012, wurde am 4. Juli ein Teilchen entdeckt, das dieser Rolle gerecht wird. Es wurde als Ergebnis der Forschung am LHC entdeckt und seine Masse beträgt ungefähr 125-126 GeV/c².
Zu glauben, dass dieses bestimmte Teilchen das gleiche Higgs-Boson ist, hilft ganz gute Gründe. Im März 2013 haben verschiedene Forscher des CERNberichteten, dass das vor sechs Monaten gefundene Teilchen tatsächlich das Higgs-Boson ist.
Das aktualisierte Modell, das dieses Teilchen enthält, ermöglichte die Konstruktion einer quantenrenormierbaren Feldtheorie. Und ein Jahr später, im April, berichtete das CMS-Team, dass das Higgs-Boson einen Zerfallsspielraum von weniger als 22 MeV hatte.
Partikeleigenschaften
Wie jedes andere Teilchen aus der Tabelle unterliegt auch das Higgs-Boson der Schwerkraft. Es hat Farb- und Elektrizitätsladungen sowie, wie bereits erwähnt, Nullspin.
Es gibt vier Hauptkanäle für das Auftreten des Higgs-Bosons:
- Nachdem die Fusion zweier Gluonen stattfindet. Er ist der Wichtigste.
- Wenn Paare WW- oder ZZ- verschmelzen.
- Unter der Bedingung, ein W- oder Z-Boson zu begleiten.
- Mit Top-Quarks vorhanden.
Es zerfällt in ein Paar b-Antiquark und b-Quark, in zwei Paare Elektron-Positron und/oder Myon-Antimyon mit zwei Neutrinos.
Im Jahr 2017, ganz Anfang Juli, wurde auf einer Konferenz unter Beteiligung von EPS, ATLAS, HEP und CMS mitgeteilt, dass endlich erkennbare Hinweise auf den Zerfall des Higgs-Bosons in ein a Paar b-Quark-Antiquark.
Früher war es unrealistisch, dies in der Praxis mit eigenen Augen zu sehen, weil es schwierig war, die Produktion der gleichen Quarks auf andere Weise von den Prozessen im Hintergrund zu trennen. Das physikalische Standardmodell besagt, dass ein solcher Zerfall am häufigsten vorkommt, also in mehr als der Hälfte der Fälle. Eröffnet im Oktober 2017zuverlässige Beobachtung des Abklingsignals. Eine solche Aussage wurde von CMS und ATLAS in ihren veröffentlichten Artikeln gemacht.
Bewusstsein der Massen
Das von Higgs entdeckte Teilchen ist so wichtig, dass Leon Lederman (Nobelpreisträger) es im Titel seines Buches das Gottesteilchen nannte. Obwohl Leon Lederman selbst in seiner ursprünglichen Version das "Teufelsteilchen" vorgeschlagen hat, lehnte die Redaktion seinen Vorschlag ab.
Dieser frivole Name ist in den Medien weit verbreitet. Obwohl viele Wissenschaftler dies nicht gutheißen. Sie glauben, dass der Name "Champagnerflaschen-Boson" viel passender wäre, da das Potenzial des Higgs-Feldes dem Boden dieser Flasche ähnelt, und das Öffnen wird definitiv zur vollständigen Entleerung vieler solcher Flaschen führen.
