Валентин Урбан: aby se napít, známky a extáze Голосов: 1 Адрес блога: http://dubva1.livejournal.com/ Добавлен: 2008-08-04 10:21:30 блограйдером pinker

Столкнуть и разглядеть

2011-11-19 15:11:02 (читать в оригинале)

Осколки, которые образуются при столкновениях на сверхвысоких скоростях, открывают самые заветные потаенны природы.





В лабораториях Соединенных Штатов, Европы и Стране восходящего солнца ведущие физики мира упрямо бьются над созданием машины, которая поможет ответить на самый базовый вопрос современной науки: «Почему так тяжело двинуть с места остановившийся автомобиль?». «Из-за инерции» – ответ тривиальный, но не полный. Инерцией мы называем силу, которая держит покоящиеся предметы в покое, а передвигающиеся – в движении, но полный ответ на вопрос должен разъяснить, откуда предметы получают свою массу. А вопрос о происхождении массы приводит в свою очередь к неуловимой субатомной частичке под заглавием «бозон Хиггса», которая, как считают, наделяет массой другие частички. Она названа по имени британского физика Питера Хиггса, который предсказал ее существование в конце 1960-х годов. Догадка о действительности частички Хиггса так точно соответствовала всему, что физики знали тогда, что поиски ее начались немедля. Исследователи отыскивают свидетельства ее рождения в осколках, образующихся при «лобовом столкновении» субатомных частиц, как сыщики отыскивают улики на месте злодеяния. Два года вспять физикам казалось, что они в конце концов «поймали» бозон Хиггса, но серия тестов, предпринятых для проверки, показала, что он опять улизнул – невзирая на внедрение самого массивного в мире ускорителя частиц. Все же, ученые убеждены, что бозон существует. И хотят отыскать его, построив для этого еще больше массивные ускорители.


Прямой и узенький


Существует два главных типа конструкции ускорителей частиц. В линейных ускорителях пучок субатомных частиц направляется повдоль прямой линиии. В синхротронах частички движутся по кругу. Класс установки хоть какого из этих 2-ух типов определяется энергией пучка, которая измеряется в электрон-вольтах (эВ). Самым большим ускорителем в мире был закрывшийся в 2000 году Большой электронно-позитронный коллайдер (LEP), работавший в Европейском исследовательском центре CERN около Женевы. На последующей ускорительной установке физики рассчитывают достигнуть энергии пучка в 250 миллиардов эВ.


Исследователи, занятые в сфере физики больших энергий, дискуссируют проект этой новейшей машины в течение последних 10 лет. С самого начала было понятно, что новый ускоритель должен быть линейным. Причина этого заключается в синхротронном излучении, которое появляется, когда заряженная частичка (к примеру, электрон) движется по изогнутой линии движения. При скорости, близкой к скорости света, фактически вся энергия, подводимая для разгона частиц, уходит на синхротронное излучение. В линейном ускорителе, где частичка движется по прямой, такое излучение отсутствует.


Столкновения частиц


На верхней иллюстрации изображена более возможная схема того, что робко именуют Новым линейным коллайдером (NLC). Электроны и надлежащие им античастицы – позитроны – появляются в различных концах машины длиной более 30 км. Частотное электрическое поле несет их друг к другу, как отменная волна несет на для себя серфингистов.


Столкновение частиц материи и антиматерии, передвигающихся снутри NLC со скоростью, максимально близкой к скорости света, должно вызволить энергию, достаточную для обнаружения несчастного бозона Хиггса.


Другая концепция ускорения частиц разрабатывается на Германском электрическом синхротроне (DESY) в Гамбурге. Проект германских физиков предугадывает постройку 32-километрового коллайдера с внедрением рентгеновского лазера и сверхпроводящих полостей. Этот проект известен под заглавием «Tesla». Он имеет некие технические достоинства по сопоставлению с более классической американской схемой NLC. К примеру, подразумевает наилучшую фокусировку электрического и позитронного пучков и огромную энергетическую эффективность. С другой стороны, Tesla употребляет технологию, еще не испытанную на практике, а механизмы работы NLC десятилетиями использовались на Стэнфордском линейном ускорителе (SLAC).


Наблюдения за столкновениями


Физики регистрируют все, что происходит при столкновении электронов и позитронов, с помощью особых устройств, именуемых сенсорами. Как и в случае с самим коллайдером, детали устройства сенсоров все еще разрабатываются. Грубо говоря, сенсор – это аналог цифрового фотоаппарата. Он состоит из устройств с зарядовой связью, размещение которых припоминает размещение картонных полотенец в рулоне. Сенсор строится вокруг узенькой трубы, в какой происходят столкновения электронов с позитронами. В течение толикой секунды после каждого столкновения измерительные приборы докладывают компу, получили ли они какой-либо сигнал и если да, то какой. Вся эта информация сохраняется в широкой базе данных. Обработав около 300 миллионов ее частей, физик может проследить движение каждой частички, как сыщик выследил бы скрывающегося правонарушителя по следам его операций с кредитными картами. «Чем выше будет энергия, тем меньше событий мы будем следить, но тем увлекательнее будет каждое из них», – предвещает Джеймс Брау из Института штата Орегон, один из управляющих группы, которая проектирует сенсор.


Где будем строить?


В реальный момент основная работа по созданию NLC сосредоточена в исследовательском центре SLAC в Калифорнии. Так как NLC – проект интернациональный, принимать решение о месте его постройки будет страна, внесшая больший вклад в бюджет этого ускорителя, который составляет млрд баксов. Но ученых не очень интересует, будет ли эта машина построена в Калифорнии, в Германии либо в Стране восходящего солнца. После того как ускоритель будет построен и запущен (по всей вероятности, это произойдет в 2010 году), физики будут «общаться» с большой установкой через Веб.


Большая часть физиков считают, что новый коллайдер даст окончательные подтверждения существования бозона Хиггса. Они ждут от ускорителя большого вклада в осознание того, как устроена Вселенная. Но еще огромные неожиданности ожидают нас, если частичка Хиггса не будет найдена. По словам Криса Квигга, спеца по физике больших энергий из Лаборатории им. Ферми, это поставило бы под колебание некие из более базовых теорий устройства Вселенной. «Бозон Хиггса должен существовать в области ниже триллиона электрон-вольт, – гласит он. – По другому мир окажется увлекательнее, чем мы думаем».