Впоисках бозона хиггса: столкнуть ирассмотреть

      Комментарии к записи Впоисках бозона хиггса: столкнуть ирассмотреть отключены

Впоисках бозона хиггса: столкнуть ирассмотреть

    Техники за сборкой полостей для Tesla

В лабораториях Соединенных Штатов, японии и Европы ведущие физики мира настойчиво бьются над созданием автомобили, которая окажет помощь ответить на самый фундаментальный вопрос современной науки: «Из-за чего так тяжело сдвинуть с места остановившийся автомобиль?». «Из-за инерции» — ответ очевидный, но не полный. Инерцией мы именуем силу, которая удерживает покоящиеся предметы в покое, а движущиеся — в движении, но полный ответ на вопрос обязан растолковать, откуда предметы приобретают собственную массу.

А вопрос о происхождении массы приводит со своей стороны к неуловимой субатомной частице называющиеся «бозон Хиггса», которая, как полагают, наделяет массой другие частицы. Она названа по имени британского физика Питера Хиггса, что предсказал ее существование во второй половине шестидесятых годов прошлого века. Догадка о действительности частицы Хиггса так совершенно верно соответствовала всему, что физики знали в то время, что поиски ее начались срочно.

Исследователи ищут свидетельства ее рождения в осколках, образующихся при «лобовом столкновении» субатомных частиц, как сыщики ищут улики на месте правонарушения. Два года назад физикам казалось, что они наконец «поймали» бозон Хиггса, но серия опытов, предпринятых для проверки, продемонстрировала, что он опять ускользнул — не обращая внимания на применение самого замечательного в мире ускорителя частиц. Однако, ученые уверены, что бозон существует.

И собираются отыскать его, выстроив для этого еще более замечательные ускорители.

Прямой и узкий

Существует два главных типа конструкции ускорителей частиц. В линейных ускорителях пучок субатомных частиц направляется на протяжении прямой линии. В синхротронах частицы движутся по кругу. Класс установки любого из этих двух типов определяется энергией пучка, которая измеряется в электрон-вольтах (эВ).

Самым большим ускорителем в мире был закрывшийся в 2000 году Громадной электронно-позитронный коллайдер (LEP), трудившийся в Европейском исследовательском центре CERN около Женевы. На следующей ускорительной установке физики рассчитывают достигнуть энергии пучка в 250 млрд эВ.

Исследователи, занятые в сфере физики высоких энергий, обсуждают проект данной новой автомобили в течение последних десяти лет. Сначала было ясно, что новый ускоритель должен быть линейным. Обстоятельство этого содержится в синхротронном излучении, которое образуется, в то время, когда заряженная частица (к примеру, электрон) движется по изогнутой траектории. При скорости, близкой к скорости света, фактически вся энергия, подводимая для разгона частиц, уходит на синхротронное излучение.

В линейном ускорителе, где частица движется по прямой, такое излучение отсутствует.

Столкновения частиц

На верхней иллюстрации изображена самая вероятная схема того, что робко именуют Новым линейным коллайдером (NLC). Электроны и соответствующие им античастицы — позитроны — рождаются в различных финишах автомобили длиной более 30 километров. Высокочастотное электромагнитное поле несет их друг к другу, как хорошая волна несет на себе серфингистов.

антиматерии частиц и Столкновение материи, движущихся в NLC со скоростью, предельно близкой к скорости света, должно высвободить энергию, достаточную для обнаружения пресловутого бозона Хиггса.

Вторая концепция ускорения частиц разрабатывается на Немецком электронном синхротроне (DESY) в Гамбурге. Проект германских физиков предусматривает постройку 32-километрового коллайдера с применением сверхпроводящих полостей и рентгеновского лазера. Данный проект известен называющиеся «Tesla». Он имеет кое-какие технические преимущества если сравнивать с более классической американской схемой NLC.

К примеру, предполагает лучшую фокусировку электронного и позитронного пучков и громадную энергетическую эффективность. Иначе, Tesla применяет разработку, еще не проверенную на практике, а принципы работы NLC десятилетиями употреблялись на Стэнфордском линейном ускорителе (SLAC).

Наблюдения за столкновениями

Физики регистрируют все, что происходит при столкновении позитронов и электронов, при помощи особых устройств, именуемых детекторами. Как и при с самим коллайдером, подробности устройства детекторов все еще разрабатываются. Грубо говоря, детектор — это аналог цифрового фотоаппарата.

Он складывается из устройств с зарядовой связью, размещение которых напоминает размещение бумажных полотенец в рулоне. Детектор строится около узкой трубы, в которой происходят столкновения электронов с позитронами. В течение долей секунды по окончании каждого столкновения измерительные устройства информируют компьютеру, взяли ли они какой-нибудь сигнал и в случае если да, то какой. Вся эта информация сохраняется в широкой базе данных.

Обработав около 300 миллионов ее элементов, физик может проследить перемещение каждой частицы, как сыщик выследил бы прячущегося преступника по следам его операций с пластиковыми картами. «Чем выше будет энергия, тем меньше событий мы будем замечать, но тем увлекательнее будет каждое из них», — предвещает Джеймс Брау из Университета штата Орегон, один из начальников группы, которая проектирует детектор.

Где будем строить?

На данный момент главная работа по созданию NLC сосредоточена в исследовательском центре SLAC в Калифорнии. Потому, что NLC — проект интернациональный, принимать ответ о месте его постройки будет страна, внесшая солиднейший вклад в бюджет этого ускорителя, что образовывает миллиарды долларов. Но ученых не весьма интересует, будет ли эта машина выстроена в Калифорнии, в Германии либо в Японии.

По окончании того как ускоритель будет выстроен и запущен (по всей видимости, это случится в 2010 году), физики будут «общаться» с огромной установкой через Интернет.

Большая часть физиков уверены в том, что новый коллайдер даст окончательные доказательства существования бозона Хиггса. Они ожидают от ускорителя огромного вклада в познание того, как устроена Вселенная. Но намного большие неожиданности ожидают нас, в случае если частица Хиггса не будет отыскана. По словам Криса Квигга, эксперта по физике высоких энергий из Лаборатории им.

Ферми, это поставило бы под сомнение кое-какие из самые фундаментальных теорий устройства Вселенной. «Бозон Хиггса обязан существовать в области ниже триллиона электрон-вольт, — говорит он. — В противном случае мир окажется занимательнее, чем мы думаем».

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№2, декабрь 2002).

На грани безумия. Бозон Хиггса.


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: