Орос дахь Collider нь мөргөлдөж буй цацрагт бөөмсийг хурдасгадаг (мөргөлдөг гэсэн үгнээс мөргөлддөг, орчуулбал - мөргөлдөх). Эрдэмтэд материйн энгийн хэсгүүдэд хүчтэй кинетик энерги өгөхийн тулд эдгээр бөөмсийн нөлөөллийн бүтээгдэхүүнийг судлахад шаардлагатай байна. Тэд мөн эдгээр бөөмсийн мөргөлдөөнийг бие биенийхээ эсрэг чиглүүлэн зохицуулдаг.
Бүтээлийн түүх
Хэд хэдэн төрлийн коллайдерууд байдаг: дугуй хэлбэртэй (жишээлбэл, LHC - Европын CERN дэх том адрон коллайдер), шугаман (ILC-аас төлөвлөсөн).
Онолын хувьд цацрагийн мөргөлдөөнийг ашиглах санаа хэдэн арван жилийн өмнө гарч ирсэн. Норвегийн физикч Wideröe Rolf 1943 онд Германд цацрагийг мөргөлдүүлэх санааны патент авчээ. Арван жилийн дараа л хэвлэгдээгүй.
1956 онд Дональд Керст бөөмийн физикийг судлахын тулд протоны цацрагийн мөргөлдөөнийг ашиглах саналыг дэвшүүлсэн. Жерард О'Нил хуримтлуулах давуу талыг ашиглах гэж бодож байхадхүчтэй туяа авахын тулд цагираг.
Коллайдер үүсгэх төслийн идэвхтэй ажил Итали, ЗХУ, АНУ-д нэгэн зэрэг эхэлсэн (Фраскати, INP, SLAC). Анх хөөргөсөн коллайдер бол Тушекаво Фраскатигийн бүтээсэн AdA электрон-позитрон коллайдер юм.
Үүний зэрэгцээ VEP-1 (1965, ЗХУ) дээр электронуудын уян харимхай сарнилыг ажигласан үр дүнтэй харьцуулахад эхний үр дүнг зөвхөн жилийн дараа (1966 онд) нийтлэв.
Дубна адрон мөргөлдөөн
VEP-1 (цахилгаан электрон цацраг) нь G. I. Budker-ийн тодорхой удирдамжаар бүтээгдсэн машин юм. Хэсэг хугацааны дараа цацрагуудыг АНУ-д хурдасгуур дээр олж авсан. Эдгээр гурван мөргөлдөөгч бүгд туршилтынх байсан бөгөөд тэдгээрийг ашиглан энгийн бөөмийн физикийг судлах боломжийг харуулсан.
Анхны адрон мөргөлдүүлэгч нь CERN-ээс 1971 онд хөөргөсөн протоны синхротрон болох ISR юм. Түүний эрчим хүчний чадал нь цацрагт 32 ГеВ байв. Энэ нь ерээд оны цорын ганц ажиллаж байсан шугаман коллайдер байсан.
Эхлүүлсний дараа
Цөмийн судалгааны нэгдсэн хүрээлэнгийн суурин дээр Орост хурдатгалын шинэ цогцолбор байгуулж байна. Үүнийг NICA - Нуклотрон дээр суурилсан ион мөргөлдөөн гэж нэрлэдэг бөгөөд Дубна хотод байрладаг. Барионы зорилго нь барионуудын нягт бодисын шинэ шинж чанарыг судлах, нээх явдал юм.
Машин ажиллаж эхэлсний дараа Цөмийн судалгааны нэгдсэн хүрээлэнгийн эрдэмтэдМосквагийн ойролцоох Дубна нь Их тэсрэлтээс хойшхи анхны мөчид орчлон ертөнц байсан материйн тодорхой төлөвийг бий болгох боломжтой болно. Энэ бодисыг кварк-глюоны плазм (QGP) гэж нэрлэдэг.
Мэдрэмжтэй байгууламжийн цогцолборын барилгын ажил 2013 онд эхэлсэн бөгөөд 2020 онд ашиглалтад оруулахаар төлөвлөж байна.
Үндсэн даалгавар
ОХУ-ын Шинжлэх ухааны өдөрт зориулан JINR-ийн ажилтнууд сургуулийн сурагчдад зориулсан боловсролын арга хэмжээнд зориулж материал бэлтгэсэн. Энэ сэдвийг "NICA - Лабораторийн орчлон ертөнц" гэж нэрлэдэг. Академич Григорий Владимирович Трубниковын оролцсон видео дараалал нь дэлхийн бусад эрдэмтэдтэй хамтран ОХУ-ын Адрон коллайдерт хийх ирээдүйн судалгааны талаар өгүүлэх болно.
Энэ салбарын судлаачдын өмнө тулгарч буй хамгийн чухал ажил бол дараах чиглэлүүдийг судлах явдал юм:
- Бөөмийн физикийн стандарт загварын энгийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн бие биетэйгээ нягт харилцан үйлчлэх шинж чанар, үүрэг, өөрөөр хэлбэл кварк ба глюоныг судлах.
- QGP болон адроник бодисын хоорондох фазын шилжилтийн шинж тэмдгийг олох, түүнчлэн барион бодисын урьд өмнө мэдэгдээгүй төлөвийг хайх.
- Ойрын харилцан үйлчлэлийн үндсэн шинж чанарууд болон QGP тэгш хэмтэй ажиллах.
Чухал тоног төхөөрөмж
NICA цогцолбор дахь адрон коллайдерын мөн чанар нь протон ба дейтероноос эхлээд алтны цөм гэх мэт илүү хүнд ионуудаас бүрдэх цацраг хүртэл өргөн цацрагийн спектрийг хангах явдал юм.
Хүнд ионууд 4 хүртэлх энергийн төлөвт хурдасна,5 ГеВ/нуклон, протонууд - арван хоёр хагас хүртэл. Орос дахь коллайдерын зүрх нь Нуклотрон хурдасгуур бөгөөд өнгөрсөн зууны ерэн гурав дахь жилээс хойш ажиллаж байгаа боловч мэдэгдэхүйц хурдасгасан байна.
NICA мөргөлдүүлэгч нь харилцан үйлчлэлийн хэд хэдэн аргыг өгсөн. Нэг нь хүнд ионууд MPD детектортой хэрхэн мөргөлддөгийг судлах, нөгөө нь SPD байгууламжид туйлширсан цацрагтай туршилт хийх зорилготой.
Барилга дууссан
Анхны туршилтад АНУ, Герман, Франц, Израиль, мэдээж Орос зэрэг орны эрдэмтэд оролцож байгааг тэмдэглэв. Одоогоор NICA дээр тус тусад нь эд ангиудыг суурилуулж, идэвхтэй ажиллах нөхцөлд оруулах ажил хийгдэж байна.
Адрон коллайдерын барилга 2019 онд дуусч, коллайдер өөрөө суурилуулах ажил 2020 онд хийгдэнэ. Мөн онд хүнд ионуудын мөргөлдөөнийг судлах судалгааны ажил эхэлнэ. Төхөөрөмж бүхэлдээ 2023 онд бүрэн ашиглалтад орно.
Орос дахь коллайдер бол манай улсад мегашинжлэх ухааны зэрэглэл авсан зургаан төслийн зөвхөн нэг нь юм. 2017 онд засгийн газраас энэ машиныг бүтээхэд зориулж бараг дөрвөн тэрбум рубль төсөвлөсөн. Машины үндсэн барилгын өртөгийг мэргэжилтнүүд хорин долоон хагас тэрбум рубль гэж тооцоолсон.
Шинэ эрин
JINR High Energy Laboratory-ийн физикчдийн захирал Владимир Кекелидзе Орос дахь коллайдерын төсөл нь тус улсад хамгийн өндөрт гарах боломжийг олгоно гэж үзэж байна.өндөр энергийн физикийн байрлал.
Саяхан том адрон мөргөлдүүлэгчээр тогтоогдсон "шинэ физик"-ийн ул мөрийг олж илрүүлсэн бөгөөд тэдгээр нь манай бичил ертөнцийн стандарт загвараас давж гарсан. Шинээр нээсэн "шинэ физик" нь мөргөлдүүлэгчийн ажилд саад болохгүй гэж мэдэгдсэн.
Ярилцлагадаа Владимир Кекелидзе эдгээр нээлтүүд нь NICA-ийн ажлыг үнэгүйдүүлэхгүй гэж тайлбарлав, учир нь энэ төсөл нь өөрөө орчлон ертөнц үүсэх анхны мөчүүд хэрхэн харагддагийг яг таг ойлгохын тулд бүтээгдсэн юм. Мөн Дубнад байдаг судалгааны ямар нөхцөл нь дэлхийн өөр хаана ч байхгүй.
Түүнчлэн JINR-ийн эрдэмтэд шинжлэх ухааны шинэ салбаруудыг эзэмшиж, тэргүүлэх байр суурийг эзлэхээр тууштай ажиллаж байна гэв. Зөвхөн шинэ коллайдер бий болоод зогсохгүй манай улсын хувьд өндөр энергийн физикийн хөгжлийн шинэ эрин үе ирж байна.
Олон улсын төсөл
Ижил захирлын хэлснээр Адрон Коллайдер байрладаг NICA-ийн ажил олон улсын хэмжээнд байх болно. Учир нь бидний үед өндөр энергийн физикийн судалгааг янз бүрийн орны хүмүүсээс бүрдсэн бүхэл бүтэн шинжлэх ухааны багууд хийдэг.
Дэлхийн хорин дөрвөн орны ажилчид хамгаалалттай байгууламж дээр энэхүү төслийн ажилд аль хэдийн оролцсон байна. Энэ гайхамшгийн өртөг нь ойролцоогоор таван зуун дөчин таван сая доллар болно.
Шинэ коллайдер нь эрдэмтдэд шинэ бодис, материал судлал, радиобиологи, электроник, цацраг эмчилгээ, анагаах ухааны чиглэлээр судалгаа хийхэд тусална. Үүнээс бусад ньНэмж дурдахад, энэ бүхэн нь Роскосмосын хөтөлбөрүүдэд ашиг тусаа өгөхөөс гадна цацраг идэвхт хог хаягдлыг боловсруулах, устгах, ашиглахад аюулгүй криоген технологи, эрчим хүчний хамгийн сүүлийн үеийн эх үүсвэрийг бий болгоход тустай.
Хиггс Бозон
Хиггс бозон нь цахилгаан сул тэгш хэмийг урьдчилан таамаглах аргагүй эвдэрсэн Хиггсийн механизмын үр дагавар болох физикт зайлшгүй, эсхүл энгийн бөөмсийн стандарт загварт гарч ирдэг Хиггсийн квант талбай гэж нэрлэгддэг. Түүний нээлт нь стандарт загварыг дуусгасан явдал байв.
Ижил загварын хүрээнд энгийн бөөмс болох бозоны массын инерцийг хариуцдаг. Хиггс талбар нь бөөмс дэх инерцийн масс, өөрөөр хэлбэл сул харилцан үйлчлэлийн тээвэрлэгч, түүнчлэн тээвэрлэгч дэх масс байхгүй - хүчтэй харилцан үйлчлэл ба цахилгаан соронзон (глюон ба фотон) бөөмсийг тайлбарлахад тусалдаг. Хиггс бозон нь бүтцээрээ өөрийгөө скаляр бөөмс хэлбэрээр харуулдаг. Тиймээс энэ нь 0 эргэлттэй байна.
Талбайн нээлт
Энэ бозоныг 1964 онд Британийн физикч Питер Хиггс аксиоматжуулсан. Түүний нийтлэлүүдийг уншсанаар дэлхий нийт түүний нээлтийн талаар мэдсэн. Тэгээд бараг тавин жил хайсны эцэст, өөрөөр хэлбэл 2012 оны 7-р сарын 4-нд энэ үүрэгт тохирох бөөмс олдсон. Үүнийг LHC-д хийсэн судалгааны үр дүнд олж илрүүлсэн бөгөөд түүний масс нь ойролцоогоор 125-126 ГеВ/c² байна.
Энэ бөөмсийг яг ижил Хиггс бозон гэдэгт итгэх нь маш сайн шалтгаан болдог. 2013 онд 3-р сард CERN-ийн янз бүрийн судлаачидЗургаан сарын өмнө олдсон бөөмс нь үнэндээ Хиггс бозон гэж мэдээлсэн.
Энэ бөөмийг багтаасан шинэчлэгдсэн загвар нь квантын дахин нормчлогдох талбайн онолыг бүтээх боломжтой болгосон. Жилийн дараа буюу дөрөвдүгээр сард CMS-ийн баг Хиггс бозоны задралын өргөрөг 22 МэВ-ээс бага байна гэж мэдээлсэн.
Бөөмийн шинж чанар
Хүснэгт дээрх бусад бөөмийн нэгэн адил Хиггс бозон таталцлын нөлөөнд автдаг. Энэ нь өнгөний болон цахилгааны цэнэгтэй, мөн өмнө дурдсанчлан 0 эргэлттэй.
Хиггс бозоны харагдах дөрвөн үндсэн суваг байдаг:
- Хоёр глюон нийлсний дараа үүснэ. Тэр гол нь.
- WW- эсвэл ZZ- хосолсон үед.
- W- эсвэл Z-бозоныг дагалдах нөхцөлтэй.
- Дээд кваркуудтай.
Энэ нь хос b-антикварк ба б-кварк болж, хоёр нейтринотой хоёр хос электрон-позитрон ба/эсвэл мюон-антимуон болж задардаг.
2017 оны 7-р сарын эхээр EPS, ATLAS, HEP, CMS-ийн оролцоотой бага хурлын үеэр Хиггс бозон задарч байна гэсэн мэдэгдэхүйц сануулгууд гарч эхэлсэн гэсэн мессежийг өгсөн. хос б-кварк- антикварк.
Өмнө нь ижил кваркуудын үйлдвэрлэлийг арын дэвсгэр дээрх үйл явцаас өөр аргаар салгахад хүндрэлтэй байсан тул практик дээр үүнийг өөрийн нүдээр харах нь бодитой бус байсан. Стандарт физик загварт ийм ялзрал хамгийн их тохиолддог, өөрөөр хэлбэл тохиолдлын талаас илүү хувь нь тохиолддог гэж хэлдэг. 2017 оны 10 сард нээгдсэнзадралын дохионы найдвартай ажиглалт. Ийм мэдэгдлийг CMS болон ATLAS-аас гаргасан нийтлэлдээ хийсэн.
Олон түмний ухамсар
Хигсийн нээсэн бөөмс маш чухал тул Леон Ледерман (Нобелийн шагналт) номынхоо гарчигт үүнийг Бурханы бөөмс гэж нэрлэжээ. Хэдийгээр Леон Ледерман өөрөө анхны хувилбараараа "Чөтгөрийн бөөмс"-ийг санал болгосон ч редакторууд түүний саналыг няцаасан.
Энэ хөнгөмсөг нэр нь хэвлэл мэдээллийн хэрэгслээр өргөн хэрэглэгддэг. Хэдийгээр олон эрдэмтэд үүнийг хүлээн зөвшөөрдөггүй. Хиггсийн талбайн боломж нь яг энэ лонхны ёроолтой төстэй тул "шампанскийн шил бозон" гэж нэрлэвэл илүү тохиромжтой гэж тэд үзэж байгаа бөгөөд үүнийг онгойлгох нь ийм олон шилийг бүрэн шавхах нь дамжиггүй.
