Rusya'daki Çarpıştırıcı, çarpışan ışınlardaki parçacıkları hızlandırır (çarpıştırıcı kelimesi çarpışmak, çeviride - çarpışmak için). Bilim adamlarının maddenin temel parçacıklarına güçlü kinetik enerji vermeleri için bu parçacıkların birbirleriyle olan çarpma ürünlerini incelemek için gereklidir. Ayrıca bu parçacıkların çarpışmasıyla da ilgilenirler ve onları birbirlerine yönlendirirler.
Yaratılış Tarihi
Çeşitli çarpıştırıcı türleri vardır: dairesel (örneğin, Avrupa CERN'deki LHC - Büyük Hadron Çarpıştırıcısı), doğrusal (ILC tarafından yansıtılmıştır).
Teorik olarak, kirişlerin çarpışmasını kullanma fikri birkaç on yıl önce ortaya çıktı. Norveçli bir fizikçi olan Wideröe Rolf, kirişlerin çarpışması fikri için 1943 yılında Almanya'da bir patent aldı. On yıl sonraya kadar yayınlanmadı.
1956'da Donald Kerst, parçacık fiziğini incelemek için proton ışınlarının çarpışmasını kullanmayı teklif etti. Gerard O'Neill birikimden yararlanmayı düşünürkenyoğun ışınlar elde etmek için halkalar.
Çarpıştırıcı oluşturma projesi üzerinde aynı anda İtalya, Sovyetler Birliği ve Amerika Birleşik Devletleri'nde (Frascati, INP, SLAC) aktif çalışmalar başladı. Fırlatılacak ilk çarpıştırıcı, Tushekavo Frascati tarafından inşa edilen AdA elektron-pozitron çarpıştırıcısıydı.
Aynı zamanda, VEP-1'de (1965, SSCB) elektronların elastik saçılımının gözlem sonuçlarıyla karşılaştırıldığında, ilk sonuç yalnızca bir yıl sonra (1966'da) yayınlandı.
Dubna Hadron Çarpıştırıcısı
VEP-1 (çarpışan elektron ışınları), G. I. Budker'ın açık rehberliği altında oluşturulmuş bir makinedir. Bir süre sonra, kirişler Amerika Birleşik Devletleri'ndeki hızlandırıcıda elde edildi. Tüm bu üç çarpıştırıcı test edildi, bunları kullanarak temel parçacık fiziği çalışma olasılığını göstermeye hizmet ettiler.
İlk hadron çarpıştırıcısı, 1971'de CERN tarafından başlatılan proton senkrotronu olan ISR'dir. Enerji gücü ışında 32 GeV idi. Doksanlarda çalışan tek lineer çarpıştırıcıydı.
Başlattıktan sonra
Rusya'da Ortak Nükleer Araştırma Enstitüsü temelinde yeni bir hızlandırma kompleksi oluşturuluyor. NICA - Nuclotron tabanlı İyon Çarpıştırıcı tesisi olarak adlandırılır ve Dubna'da bulunur. Binanın amacı, yoğun baryon maddesinin yeni özelliklerini incelemek ve keşfetmektir.
Makine çalışmaya başladıktan sonra, Birleşik Devletler Nükleer Araştırma Enstitüsü'nden bilim adamlarıMoskova yakınlarındaki Dubna, Big Bang'den sonraki ilk anlarında Evren olan belirli bir madde durumunu yaratabilecektir. Bu maddeye kuark-gluon plazması (QGP) denir.
Hassas bir tesiste kompleksin inşaatı 2013 yılında başladı ve lansmanı 2020 için planlandı.
Ana Görevler
Özellikle Rusya'daki Bilim Günü için, JINR personeli, okul çocuklarına yönelik eğitim etkinlikleri için materyaller hazırladı. Konunun adı "NICA - Laboratuvardaki Evren". Akademisyen Grigory Vladimirovich Trubnikov'un katıldığı video dizisi, Rusya'daki Hadron Çarpıştırıcısı'nda dünyanın dört bir yanından diğer bilim insanlarıyla bir toplulukta gerçekleştirilecek olan gelecekteki araştırmaları anlatacak.
Bu alanda araştırmacıların karşılaştığı en önemli görev aşağıdaki alanları incelemektir:
- Parçacık fiziğinin standart modelinin temel bileşenlerinin birbirleriyle, yani kuarklar ve gluonların incelenmesiyle yakın etkileşimlerinin özellikleri ve işlevleri.
- QGP ile hadronik madde arasında bir faz geçişinin işaretlerini bulmanın yanı sıra baryonik maddenin önceden bilinmeyen durumlarını arama.
- Yakın etkileşimlerin ve QGP simetrisinin temel özellikleriyle çalışma.
Önemli ekipman
NICA kompleksindeki hadron çarpıştırıcısının özü, geniş bir ışın spektrumu sağlamaktır: protonlar ve döteronlardan altın çekirdeği gibi çok daha ağır iyonlardan oluşan ışınlara.
Ağır iyonlar 4 enerji durumuna kadar hızlandırılır,5 GeV/nükleon ve protonlar - on iki buçuk'a kadar. Rusya'daki çarpıştırıcının kalbi, geçen yüzyılın doksan üçüncü yılından beri faaliyet gösteren ancak önemli ölçüde hızlandırılmış olan Nuclotron hızlandırıcısıdır.
NICA çarpıştırıcısı çeşitli etkileşim yolları sağladı. Biri ağır iyonların MPD dedektörüyle nasıl çarpıştığını incelemek, diğeri ise SPD tesisinde polarize ışınlarla deneyler yapmak için.
İnşaatın tamamlanması
İlk deneyde ABD, Almanya, Fransa, İsrail ve tabii ki Rusya gibi ülkelerden bilim insanlarının yer aldığı kaydedildi. NICA'da şu anda tek tek parçaları kurmak ve aktif çalışma durumuna getirmek için çalışmalar devam ediyor.
Hadron çarpıştırıcısının inşası 2019'da tamamlanacak ve çarpıştırıcının montajı 2020'de gerçekleştirilecek. Aynı yıl, ağır iyonların çarpışması çalışması üzerine araştırma çalışmaları başlayacak. Tüm cihaz 2023'te tamamen çalışır durumda olacak.
Rusya'daki çarpıştırıcı, ülkemizde megabilim sınıfına layık görülen altı projeden sadece biri. 2017 yılında hükümet bu makinenin yapımı için yaklaşık dört milyar ruble tahsis etti. Makinenin temel yapısının maliyeti uzmanlar tarafından yirmi yedi buçuk milyar ruble olarak tahmin edildi.
Yeni çağ
JINR Yüksek Enerji Laboratuvarı fizikçileri direktörü Vladimir Kekelidze, Rusya'daki çarpıştırıcı projesinin ülkeye en yüksek seviyeye çıkma fırsatı vereceğine inanıyoryüksek enerji fiziğindeki pozisyonlar.
Son zamanlarda, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı tarafından düzeltilen ve mikrokozmosumuzun Standart Modelinin ötesine geçen "yeni fizik" izleri keşfedildi. Yeni keşfedilen "yeni fiziğin" çarpıştırıcının çalışmasına engel olmayacağı belirtildi.
Bir röportajda Vladimir Kekelidze, projenin kendisi öncelikle Evrenin doğumunun ilk anlarının tam olarak nasıl göründüğünü anlamak için oluşturulduğundan, bu keşiflerin NICA'nın çalışmalarını değersizleştirmeyeceğini açıkladı ve ayrıca Dubna'da mevcut olan araştırma koşulları dünyanın başka hiçbir yerinde yok.
Ayrıca JINR bilim adamlarının, lider bir pozisyon almaya kararlı oldukları yeni bilim yönlerinde ustalaştıklarını söyledi. Sadece yeni bir çarpıştırıcının yaratıldığı değil, aynı zamanda ülkemiz için yüksek enerji fiziğinin geliştirilmesinde yeni bir dönemin geldiği bir dönem geliyor.
Uluslararası proje
Aynı yönetmene göre Hadron Çarpıştırıcısı'nın bulunduğu NICA üzerindeki çalışmalar uluslararası olacak. Çünkü zamanımızda yüksek enerjili fizik araştırmaları, çeşitli ülkelerden insanlardan oluşan tüm bilim ekipleri tarafından yürütülmektedir.
Dünyanın yirmi dört ülkesinden çalışanlar, güvenli bir tesiste bu projedeki çalışmalara şimdiden katıldı. Ve bu mucizenin maliyeti, yaklaşık tahminlere göre beş yüz kırk beş milyon dolar.
Yeni çarpıştırıcı ayrıca bilim adamlarının yeni madde, malzeme bilimi, radyobiyoloji, elektronik, ışın tedavisi ve tıp alanlarında araştırma yapmalarına yardımcı olacak. DışındaEk olarak, tüm bunlar, Roscosmos programlarının yanı sıra radyoaktif atıkların işlenmesi ve bertaraf edilmesi ve kullanımı güvenli olacak en yeni kriyojen teknolojisi ve enerji kaynaklarının oluşturulmasına fayda sağlayacaktır.
Higgs Bozonu
Higgs bozonu, elektrozayıf simetrinin öngörülemeyen kırılmasına ilişkin Higgs mekanizmasının bir sonucu olarak fizikte zorunlu olarak veya daha doğrusu temel parçacıkların standart modelinde ortaya çıkan Higgs kuantum alanları olarak adlandırılır. Keşfi, standart modelin tamamlanmasıydı.
Aynı model çerçevesinde, temel parçacıkların - bozonların kütlesinin eylemsizliğinden sorumludur. Higgs alanı, parçacıklarda atalet kütlesinin görünümünü, yani zayıf etkileşimin taşıyıcılarını ve ayrıca taşıyıcıda kütle yokluğunu - güçlü etkileşim ve elektromanyetik (gluon ve foton) bir parçacığı açıklamaya yardımcı olur. Higgs bozonu, yapısında kendini skaler bir parçacık olarak ortaya koymaktadır. Böylece spini sıfırdır.
Alan açma
Bu bozon 1964'te Peter Higgs adlı bir İngiliz fizikçi tarafından aksiyomlandı. Tüm dünya onun keşfini makalelerini okuyarak öğrendi. Ve neredeyse elli yıllık bir arayıştan sonra, yani 2012'de 4 Temmuz'da bu role uyan bir parçacık keşfedildi. LHC'de yapılan araştırmalar sonucunda keşfedilmiştir ve kütlesi yaklaşık 125-126 GeV/c²'dir.
Bu parçacığın aynı Higgs bozonu olduğuna inanmak oldukça iyi sebeplere yardımcı olur. 2013 yılında Mart ayında CERN'den çeşitli araştırmacılar altı ay önce bulunan parçacığın aslında Higgs bozonu olduğunu bildirdi.
Bu parçacığı içeren güncellenmiş model, kuantum yeniden normalleştirilebilir alan teorisi oluşturmayı mümkün kıldı. Ve bir yıl sonra, Nisan ayında, CMS ekibi Higgs bozonunun bozunma enlemi 22 MeV'den az olduğunu bildirdi.
Parçacık özellikleri
Tablodaki diğer parçacıklar gibi Higgs bozonu da yerçekimine tabidir. Daha önce de belirtildiği gibi, renk ve elektrik yüklerinin yanı sıra sıfır dönüşe sahiptir.
Higgs bozonunun görünümü için dört ana kanal vardır:
- İki gluonun füzyonu gerçekleştikten sonra. O ana kişidir.
- WW- veya ZZ- çiftleri birleştiğinde.
- Bir W- veya Z- bozonunun eşlik etmesi şartıyla.
- Üst kuarklar varken.
Bir çift b-antikuark ve b-kuark'a, iki çift elektron-pozitron ve/veya iki nötrinolu müon-antimüon'a bozunur.
2017 yılında, Temmuz ayının başında EPS, ATLAS, HEP ve CMS'nin katılımıyla düzenlenen bir konferansta, Higgs bozonunun bozunarak bir bozon haline geldiğine dair gözle görülür ipuçlarının nihayet ortaya çıkmaya başladığı mesajı verildi. b-kuark- antikuark çifti.
Daha önce, aynı kuarkların üretimini arka plandaki süreçlerden farklı bir şekilde ayırmanın zorlukları nedeniyle pratikte bunu kendi gözlerinizle görmek gerçekçi değildi. Standart fiziksel model, böyle bir bozulmanın en sık, yani vakaların yarısından fazlasında olduğunu söylüyor. Ekim 2017'de açıldıbozulma sinyalinin güvenilir gözlemi. Böyle bir açıklama CMS ve ATLAS tarafından yayınladıkları makalelerde yapıldı.
Kitlelerin bilinci
Higgs tarafından keşfedilen parçacık o kadar önemlidir ki Leon Lederman (Nobel ödüllü) kitabının başlığında ona Tanrı parçacığı adını vermiştir. Leon Lederman'ın kendisi, orijinal versiyonunda "Şeytan Parçacığı"nı önermiş olsa da, editörler bu öneriyi reddetmiştir.
Bu anlamsız isim medyada yaygın olarak kullanılıyor. Her ne kadar birçok bilim adamı bunu onaylamasa da. Higgs alanının potansiyeli tam da bu şişenin dibine benzediği için "şampanya şişesi bozonu" adının çok daha uygun olacağına inanıyorlar ve onu açmak kesinlikle bu tür birçok şişenin tamamen boşalmasına yol açacaktır.
