Logo

Ускоритель частиц

Приветствуем жителей макромира! Се­год­ня мы по­го­во­рим про ускоритель частиц. А имен­но про то, как он устроен. Зачем нужен. Какие виды ус­ко­ри­те­лей су­щест­ву­ют на се­год­няш­ний день. Чем они раз­ли­ча­ют­ся. Какова их ис­то­рия. Куда дви­жет­ся их раз­ви­тие. А так же о том, что лежит за пре­де­ла­ми Стан­дарт­ной мо­де­ли и где искать «Но­вую фи­зи­ку». Ну, а чтобы вы могли не сом­не­вать­ся в ре­ле­вант­нос­ти пред­с­тав­лен­ной ин­фор­ма­ции, она будет под­креп­ле­на ссыл­ка­ми на на­уч­ные ис­сле­до­ва­ния. И, кроме того, что­бы вы не зас­ку­ча­ли, текст будет раз­бав­лен ин­те­рес­ной и дос­туп­ной ин­фо­гра­фи­кой. Так что вы не толь­ко уз­на­е­те, как ра­бо­та­ет ус­ко­ри­тель частиц, но и пос­мот­ри­те на то, как это про­ис­хо­дит.

НОВАЯ ФИЗИКА

Ускоритель частиц – это технология, яв­ля­ю­ща­я­ся ло­ко­мо­ти­вом раз­ви­тия прак­ти­чес­ки во всех сферах науки и тех­ни­ки. Причём лишь их малая часть ис­поль­зу­ет­ся для изу­че­ния фун­да­мен­таль­ной физики [1]. Хотя самым из­вест­ным ус­ко­ри­те­лем частиц и яв­ля­ет­ся Боль­шой ад­рон­ный кол­лай­дер (БАК) [2]. Но, на самом деле, они бы­ва­ют не только ад­рон­ны­ми [1]. И ис­поль­зу­ют­ся не толь­ко «в на­у­ке ра­ди на­у­ки», но и в прак­ти­чес­ких целях. Нап­ри­мер, в ме­ди­ци­не ускоритель частиц хотят ис­поль­зо­вать для ле­че­ния рака [3]. Но мы всё же сос­ре­до­то­чим­ся на физике. Поэтому ре­ко­мен­ду­ем оз­на­ко­мить­ся со статьёй про эле­мен­тар­ные час­ти­цы. Ведь физики ис­поль­зу­ют ус­ко­ри­тель частиц именно для изу­че­ния струк­ту­ры бы­тия.

Первый ускоритель частиц был построен в 1932 году Джо­ном Кок­роф­том и Эрнс­том Уол­то­ном [4]. Его диаметр сос­тав­лял 32 сан­ти­мет­ра, а ки­не­ти­чес­кая энергия ус­ко­рен­ных про­то­нов – 1,22 МэВ. В то время как диаметр БАК сос­тав­ля­ет 9 ки­ло­мет­ров, а энергия ус­ко­рен­ных про­то­нов дос­ти­га­ет 6,5 ТэВ [5]. Правда, на 2018 год БАК ос­та­ёт­ся самым большим ус­ко­ри­те­лем частиц в мире [6]. Но его мощ­нос­ти уже не хватает! По­э­то­му физики спорят о том, кол­лай­дер какой мощ­нос­ти следует стро­ить сле­ду­ю­щим [7]. Пос­коль­ку уже ста­но­вит­ся оче­вид­ным, что «Но­вой фи­зи­ки» на БАК не об­на­ру­жить. А без этого не­воз­мож­но вы­яс­нить, что лежит за пре­де­ла­ми Стан­дарт­ной мо­де­ли!

Ускоритель частиц

УСКОРИТЕЛЬ ЧАСТИЦ

«Новая физика»

Пока что «Новая физика» су­щест­ву­ет лишь в форме ма­те­ма­ти­чес­ких моделей. И их дос­та­точ­но много. Они раз­но­об­раз­ны. И раз­ли­ча­ют­ся по разным па­ра­мет­рам. Но ос­нов­ные на­деж­ды физики воз­ла­га­ют на супер­сим­мет­рич­ную теорию струн. Хотя и к ней есть мас­са воп­ро­сов [8]. Суть ко­то­рых сводится к на­уч­ной цен­нос­ти самой теории. Ведь из одной и той же мо­де­ли супер­сим­мет­рич­ной теории струн мож­но вы­вес­ти разные мо­де­ли макро­ми­ра [9]. А это значит, что те­о­рия, во-пер­вых, не фаль­си­фи­ци­ру­е­ма и, во-вто­рых, не об­ла­да­ет пред­с­ка­за­тель­ной силой. Но, воз­мож­но, что более мощ­ный ускоритель частиц всё же поз­во­лит ус­тра­нить эти не­до­чё­ты. И, в любом слу­чае, без него этой за­гад­ки не раз­ре­шить [6].

КОЛЛАЙДЕР

«Новая физика» должна пролить свет на струк­ту­ру тёмной ма­те­рии и тём­ной энер­гии, объ­яс­нить природу анти­ма­те­рии и ус­та­но­вить связь между бо­зо­на­ми и фер­ми­о­на­ми [6], [10]. А для этого нужен ускоритель частиц с вы­со­кой энер­гией столк­но­ве­ния [6]. И это на­пря­мую свя­за­но с его раз­ме­ра­ми, а, значит, и с це­ной! Хотя стоит за­ме­тить, что 29 августа 2018 года был пред­ло­жен новый ме­тод ус­ко­ре­ния частиц [11], поз­во­ля­ю­щий зна­чи­тель­но снизить сто­и­мость экс­пе­ри­мен­тов. И, тем не ме­нее, впол­не ве­ро­ят­но, что «Но­вую физику» смогут об­на­ру­жить только на кол­лай­де­ре мощ­нос­тью в 100 ТэВ [5]. И, воз­мож­но, что тог­да-то мы и смо­жем ска­зать, что «мы ви­де­ли всё».

Заключение

  1. Ускоритель частиц является тех­ни­чес­ким ус­трой­с­т­вом, ис­поль­зу­е­мым в фун­да­мен­таль­ной и при­к­лад­ной на­у­ке. Про­дук­тив­ность ко­то­ро­го за­ви­сит от его мощ­нос­ти. По­э­то­му раз­ви­тие этой тех­ни­ки в фун­да­мен­таль­ной фи­зи­ке дви­га­ет­ся в сто­ро­ну рос­та энер­гии столк­но­ве­ния час­тиц.
  2. «Новая физика» яв­ля­ет­ся обоб­щён­ным наз­ва­ни­ем ма­те­ма­ти­чес­ких мо­де­лей, объ­яс­ня­ю­щих фи­зи­чес­кие за­ко­ны на бо­лее фун­да­мен­таль­ном уров­не, чем Стан­дар­т­ная мо­дель. Но их ещё толь­ко пред­с­то­ит про­ве­рить!

P.S. Бла­го­да­рим за вни­ма­ние! На­де­ем­ся, что ста­тья бы­ла ин­те­рес­на и поз­на­ва­тель­на. Ес­ли у вас ос­та­лись ка­кие-ли­бо воп­ро­сы, есть за­ме­ча­ния или вы хо­ти­те выс­ка­зать сло­ва бла­го­дар­нос­ти, то для все­го это­го мож­но вос­поль­зо­вать­ся фор­мой ком­мен­та­ри­ев ни­же. Оце­ни­вай­те ста­тью, де­ли­тесь ею с друзь­я­ми в со­ци­аль­ных се­тях, до­бав­ляй­те сайт в из­бран­ное и бо­ри­тесь с мра­ко­бе­си­ем во всех его про­яв­ле­ни­ях, аминь!

Источники

[1] arxiv.org/abs/physics/0611076

[2] arxiv.org/abs/1712.06592

[3] ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3473892/

[4] arxiv.org/abs/1705.09601

[5] arxiv.org/abs/1801.03170

[6] cds.cern.ch/record/2255762/files/CERN-Brochure-2017-002-Eng.pdf

[7] council.web.cern.ch/en/content/european-strategy-particle-physics-update-2018-2020

[8] arxiv.org/abs/hep-th/0509157

[9] arxiv.org/abs/hep-th/0509212

[10] astronet.ru/db/msg/1199352/basics/basic5.html

[11] nature.com/articles/s41586-018-0485-4

[свернуть]
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...

avatar
  Подпишись!  
Уведомлять
Вставить формулу как
Блок
Строка
Дополнительные настройки
Цвет формулы
Цвет текста
#333333
Используйте LaTeX для набора формулы
Предпросмотр
\({}\)
Формула не набрана
Вставить