Большой адронный коллайдер: различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Интерактивная навигация по истории
(Показать все непатрулированные изменения)
[непроверенная версия][непроверенная версия]
← Предыдущая правкаСледующая правка →
Содержимое удалено Содержимое добавлено
ВизуальныйВики-текст
Нет описания правки
м откат
Строка 1: Строка 1:
{{координаты объекта|46|14|0|N|6|3|0|E|type:landmark}}
''''''Полужирное начертание'''''''''Полужирное начертание'''''''''Полужирное начертание'''
[[Изображение:Inside the CERN LHC tunnel.jpg|thumb|right|27-километровый подземный туннель, предназначенный для размещения ускорителя LHC.]]
'''''''''
[[Изображение:CERN Atlas Caverne.jpg|thumb|right|Подземный зал, в котором будет смонтирован [[Детектор|детектор]] ATLAS. Фотография октября 2004 года, когда работы по постройке детектора только начались.]]

'''Большой адро́нный колла́́йдер''' ({{lang-en|LHC, Large Hadron Collider}}), строящийся в настоящее время в Европейском центре ядерных исследований [[CERN]] (Centre Europeen de Recherche Nucleaire) усилиями физиков всего мира, является ускорителем, предназначенным для ускорения [[протон]]ов и тяжёлых [[ион]]ов. Целью проекта LHC прежде всего является открытие [[Хиггсовский бозон|бозона Хиггса]] — важнейшей из экспериментально не найденных частиц [[Стандартная Модель|Стандартной Модели]] (СМ) — а так же поиск явлений физики вне рамок СМ. Также большое внимание планируется уделить исследованиям свойств ''W'' и ''Z''-[[бозон]]ов, ядерным взаимодействиям при сверхвысоких энергиях, процессам рождения и распадов тяжёлых [[кварк]]ов (''b'' и ''t'').
== История строительства==

Идея проекта LHC родилась в [[1984]] году и была официально одобрена десятью годами позже. Строительство LHC началось в [[2001]] году после окончания работы предыдущего большого ускорителя CERN — электрон-позитронного коллайдера [[LEP]] (Large Electron-Positron Collider).

На коллайдере '''LHC''' предполагается сталкивать протоны с суммарной энергией 14&nbsp;ТэВ (то есть 14 тера[[электронвольт]] или 14·10<sup>12</sup> электронвольт) в [[система центра масс|системе центра масс]] налетающих частиц, а также ядра [[свинец|свинца]] с энергией 5,5&nbsp;ГэВ (то есть 5,5·10<sup>9</sup> электронвольт) на каждую пару сталкивающихся [[нуклон]]ов.

Большой адронный коллайдер строится в существующем туннеле, который прежде занимал [[LEP]]. Туннель с периметром<!-- что за xyйня? как вы себе это представляете??? периметр цилиндра? --> 26,7&nbsp;км проложен на глубине около ста метров на территории [[Франция|Франции]] и [[Швейцария|Швейцарии]]. Для удержания и коррекции протонных пучков используются 1624 сверхпроводящих магнита, общая длина которых превышает 22&nbsp;км. Последний из них был установлен в туннеле [[27 ноября]] [[2006]] года. Магниты будут работать при температуре −271 °C. Строительство специальной криогенной линии для охлаждения магнитов закончено [[19 ноября]] [[2006]] года.

Первые тестовые столкновения с энергией 900 ГэВ (так называемый Commission Run) должны быть проведены летом [[2008]] года. Отметим, что энергия сталкивающихся пучков во время Commission Run будет в два раза ниже, чем энергия в системе центра масс на коллайдере [[Tevatron]]. В конце [[2008]] года планируется выход на энергию 7 ТэВ, а потом — достижение проектной энергии в 14 ТэВ.

После запуска LHC будет самым высокоэнергичным ускорителем элементарных частиц в мире, почти на порядок превосходя по энергии своих ближайших конкурентов — протон-антипротонный коллайдер [[Tevatron]], который в настоящее время работает в Национальной ускорительной лаборатории им.&nbsp;Э.&nbsp;Ферми ([[США]]) и [[Релятивистский коллайдер тяжёлых ионов]] '''RHIC''', работающий в [[Брукхейвенская лаборатория|Брукхейвенской лаборатории]] (США).

== Технические характеристики ==

Светимость LHC во время Commission Run составит всего 10<sup>29</sup> частиц/см²·с. Это весьма скромная величина. Однако, после запуска LHC для экспериментальных исследований светимость будет постепенно повышаться от начальной 5·10<sup>32</sup> частиц/см²·с до номинальной 1,7·10<sup>34</sup> частиц/см²·с, что по порядку величины соответствует светимостям современных B-фабрик [[BaBar]] ([[SLAC]], США) и [[Belle]] ([[KEK]], [[Япония]]). Выход на номинальную светимость планируется в [[2010]] году.

Планируется, что на '''LHC''' будут работать четыре детектора: [[Эксперимент_ATLAS|ATLAS]] ('''A''' '''T'''oroidal '''L'''HC '''A'''pparatu'''S'''), [[CMS (эксперимент LHC)|CMS]] ('''C'''ompact '''M'''uon '''S'''olenoid), [[LHCb]] (The '''L'''arge '''H'''adron '''C'''ollider '''b'''eauty experiment) и [[ALICE (эксперимент LHC)|ALICE]] ('''A''' '''L'''arge '''I'''on '''C'''ollider '''E'''xperiment). Установки ATLAS и CMS предназначены для поиска бозона Хиггса и «нестандартной физики». Детектор LHCb оптимизирован под исследования физики '''''b'''''-кварков, а детектор ALICE для поиска [[кварк-глюонная плазма|кварк-глюонной плазмы]] или кварк-глюонной жидкости в столкновениях ионов свинца.

[[Россия]] принимает активное участие как в строительстве LHC, так и в создании всех четырёх детекторов, которые должны работать на коллайдере.

== Распределённые вычисления ==

Для управления, хранения и обработки данных, которые будут поступать с ускорителя LHC и детекторов, создаётся распределённая вычислительная сеть LCG ('''L'''HC '''C'''omputing '''G'''RID), использующая технологию [[Грид|ГРИД]]. Для определённых вычислительных задач будет задействован проект [[Распределённые вычисления|распределённых вычислений]] [[Lhc@home|LHC@Home]].

== Неконтролируемые физические процессы ==

Некоторые специалисты и представители общественности высказывают опасения, что имеется отличная от нуля вероятность выхода проводимых в коллайдере экспериментов из-под контроля и развития цепной реакции, которая при определённых условиях теоретически может уничтожить всю планету. Точка зрения сторонников катастрофических сценариев, связанных с работой LHC, изложена на сайте<ref>[http://www.risk-evaluation-forum.org/anon1.htm The Potential for Danger in Particle Collider Experiments]</ref>. Из-за наличия подобных настроений в отношении проекта LHC иногда расшифровывают как Last Hadron Collider (Последний Адронный Коллайдер).

В этой связи наиболее часто упоминается теоретическая возможность появления в коллайдере микроскопических [[Чёрная дыра|черных дыр]] <ref>[http://prola.aps.org/abstract/PRL/v87/i16/e161602 Dimopoulos, S. and Landsberg, G. ''Black Holes at the Large Hadron Collider.'' Phys. Rev. Lett. 87 (2001).]</ref>, а также теоретическая возможность образования сгустков антиматерии и магнитных монополей с последующей цепной реакцией захвата окружающей материи.

Указанные теоретические возможности были рассмотрены специальной группой CERN, подготовившей соответствующий доклад, в котором все подобные опасения признаются необоснованными <ref>[http://doc.cern.ch/yellowrep/2003/2003-001/p1.pdf Blaizot, J.-P. et al. ''Study of Potentially Dangerous Events During Heavy-Ion Collisions at the LHC.''] ([[PDF]])</ref>. Адриан Кент опубликовал научную статью с критикой норм безопасности, которые продвигает CERN, поскольку ожидаемый ущерб (то есть произведение вероятности события на число жертв) является неприемлемым. А именно, при рисках глобальной катастрофы в 1 к 50 миллионов, которая является официальной оценкой CERN, математическое ожидание числа жертв составляет 120 человек, что является неприемлемо высоким по современным нормам безопасности. <ref>[http://www.proza.ru/texts/2008/05/23/67.html,Эдриан Кент. Критический обзор оценок рисков глобальных катастроф] ([[PDF]])</ref>.

В качестве основных аргументов в пользу необоснованности катастрофических сценариев приводятся ссылки на то, что Земля, Луна и другие планеты постоянно бомбардируются потоками космических частиц с гораздо более высокими энергиями. Упоминается также успешная работа ранее введённых в строй ускорителей, включая Релятивистский ионный коллайдер в Брукхейвене. Возможность образования микроскопических чёрных дыр не отрицается специалистами CERN, однако при этом заявляется, что такие объекты не могут возникать при энергиях коллайдера LHC в нашем четырёхмерном пространстве, так как для этого потребуется энергия большая на 16 порядков по сравнению с энергией пучков LHC. Гипотетические микроскопические чёрные дыры могут появляться в экспериментах на LHC в предсказаниях теорий с дополнительными пространственными измерениями. Такие теории пока не имеют каких-либо экспериментальных подтверждений. Однако, даже если черные дыры будут возникать при столкновении частиц на LHC, предполагается, что они будут чрезвычайно неустойчивыми вследствие [[излучение Хокинга|излучения Хокинга]] и будут практически мгновенно испаряться в виде обычных частиц.

21 марта 2008 года в федеральный окружной суд Гавайев [http://metkere.com/2008/03/collider.html был подан иск] Уолтера Вагнера (Walter L. Wagner) и Луиса Санчо (Luis Sancho), в котором они, обвиняя CERN в попытке устроить конец света, требуют запретить запуск коллайдера до тех пор, пока не будет гарантирована его безопасность.

== Примечания ==
{{примечания}}

== См. также ==
* [[Международный линейный коллайдер]]
* [[Бозон Хиггса]]
* [[Адрон]]

== Ссылки ==
* [http://lhc.web.cern.ch/lhc/ Официальный сайт LHC]
* [http://bulletin.cern.ch/eng/earticles.php?bullno=48/2006&base=art Новости со стройки]
* [http://cmsinfo.cern.ch Эксперимент CMS (CERN)]
* [http://atlas.web.cern.ch/Atlas/index.html Эксперимент ATLAS (CERN)]
* [http://atlas.ch/ Эксперимент ATLAS — популярное изложение (CERN)]
* [http://atlas.pnpi.nw.ru/pAtlas/ «Россия в эксперименте ATLAS» — официальный сайт российских групп]
* [http://cern.ch/lhcb-public Эксперимент LHCb (CERN)]
* [http://aliceinfo.cern.ch Эксперимент ALICE (CERN)]
* [http://www.boinc.ru/Doc/LHC/athome/LHC/lhc.htm «Что такое LHC?» — перевод официальных страниц проекта LHC@Home]
* [http://www.lhcountdown.com/ Обратный отсчет времени до запуска LHC]

=== Публикации ===
* [http://www.seattle.battelle.org/RussReg/Documents/Russian_Documents/N0321_CY.htm Об участии РФ в проекте LHC]
* [http://www.allmodernscience.net/index.html Сайт, посвящённый проекту LHC]
* [http://www.astronet.ru/db/msg/1176523 Н.Никитин, Время искать Хиггс]
* [http://www.computerra.ru/xterra/37925/ Р.Георгиев, Конструктор чёрных дыр]
* [http://www.ihep.su/ihep/expfar/lhc.htm ИФВЭ в проекте LHC]
* [http://www.nikiet.ru/rus/structure/hightemp/lhc.html Создание торцевых адронных калориметров детектора CMS]
* [http://www.cybersecurity.ru/news/42951.html Завершена постройка самого большого ускорителя частиц]

=== Статьи ===
* [http://www.cnews.ru/news/top/index.shtml?2006/09/25/212037 Эпоха монстров-ускорителей близится к финалу] [[CNews]] [[25 сентября]] [[2006]]
* [http://www.expert.ru/printissues/russian_reporter/2007/01/andronniy_kollayder/ Столкновение частиц с реальностью] «[[Русский репортёр]]» № 1 (01) / [[17 мая]] [[2007 год]]а

{{phys-stub}}

[[Категория:Физика элементарных частиц]]
[[Категория:Экспериментальная физика]]
[[Категория:Ускорители частиц]]
[[Категория:Физический эксперимент]]

[[ca:LHC]]
[[cs:Large Hadron Collider]]
[[de:Large Hadron Collider]]
[[el:LHC]]
[[en:Large Hadron Collider]]
[[es:Gran Colisionador de Hadrones]]
[[fa:برخورددهنده هادرونی بزرگ]]
[[fi:Large Hadron Collider]]
[[fr:Large Hadron Collider]]
[[he:מאיץ LHC]]
[[hu:Large Hadron Collider]]
[[it:Large Hadron Collider]]
[[ja:大型ハドロン衝突型加速器]]
[[ko:거대 하드론 충돌기]]
[[la:Collisor Hadronalis Magnus]]
[[lt:Didysis hadronų priešpriešinių srautų greitintuvas]]
[[nl:Large Hadron Collider]]
[[no:Large Hadron Collider]]
[[pl:Wielki Zderzacz Hadronów]]
[[pt:Grande Colisor de Hádrons]]
[[ro:Large Hadron Collider]]
[[sk:Veľký hadrónový urýchľovač]]
[[sv:Large Hadron Collider]]
[[tr:LHC]]
[[zh:大型強子對撞器]]

Версия от 22:28, 28 мая 2008

46°14′ с. ш. 6°03′ в. д.HGЯO

27-километровый подземный туннель, предназначенный для размещения ускорителя LHC.
Подземный зал, в котором будет смонтирован детектор ATLAS. Фотография октября 2004 года, когда работы по постройке детектора только начались.

Большой адро́нный колла́́йдер (англ. LHC, Large Hadron Collider), строящийся в настоящее время в Европейском центре ядерных исследований CERN (Centre Europeen de Recherche Nucleaire) усилиями физиков всего мира, является ускорителем, предназначенным для ускорения протонов и тяжёлых ионов. Целью проекта LHC прежде всего является открытие бозона Хиггса — важнейшей из экспериментально не найденных частиц Стандартной Модели (СМ) — а так же поиск явлений физики вне рамок СМ. Также большое внимание планируется уделить исследованиям свойств W и Z-бозонов, ядерным взаимодействиям при сверхвысоких энергиях, процессам рождения и распадов тяжёлых кварков (b и t).

История строительства

Идея проекта LHC родилась в 1984 году и была официально одобрена десятью годами позже. Строительство LHC началось в 2001 году после окончания работы предыдущего большого ускорителя CERN — электрон-позитронного коллайдера LEP (Large Electron-Positron Collider).

На коллайдере LHC предполагается сталкивать протоны с суммарной энергией 14 ТэВ (то есть 14 тераэлектронвольт или 14·1012 электронвольт) в системе центра масс налетающих частиц, а также ядра свинца с энергией 5,5 ГэВ (то есть 5,5·109 электронвольт) на каждую пару сталкивающихся нуклонов.

Большой адронный коллайдер строится в существующем туннеле, который прежде занимал LEP. Туннель с периметром 26,7 км проложен на глубине около ста метров на территории Франции и Швейцарии. Для удержания и коррекции протонных пучков используются 1624 сверхпроводящих магнита, общая длина которых превышает 22 км. Последний из них был установлен в туннеле 27 ноября 2006 года. Магниты будут работать при температуре −271 °C. Строительство специальной криогенной линии для охлаждения магнитов закончено 19 ноября 2006 года.

Первые тестовые столкновения с энергией 900 ГэВ (так называемый Commission Run) должны быть проведены летом 2008 года. Отметим, что энергия сталкивающихся пучков во время Commission Run будет в два раза ниже, чем энергия в системе центра масс на коллайдере Tevatron. В конце 2008 года планируется выход на энергию 7 ТэВ, а потом — достижение проектной энергии в 14 ТэВ.

После запуска LHC будет самым высокоэнергичным ускорителем элементарных частиц в мире, почти на порядок превосходя по энергии своих ближайших конкурентов — протон-антипротонный коллайдер Tevatron, который в настоящее время работает в Национальной ускорительной лаборатории им. Э. Ферми (США) и Релятивистский коллайдер тяжёлых ионов RHIC, работающий в Брукхейвенской лаборатории (США).

Технические характеристики

Светимость LHC во время Commission Run составит всего 1029 частиц/см²·с. Это весьма скромная величина. Однако, после запуска LHC для экспериментальных исследований светимость будет постепенно повышаться от начальной 5·1032 частиц/см²·с до номинальной 1,7·1034 частиц/см²·с, что по порядку величины соответствует светимостям современных B-фабрик BaBar (SLAC, США) и Belle (KEK, Япония). Выход на номинальную светимость планируется в 2010 году.

Планируется, что на LHC будут работать четыре детектора: ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS), CMS (Compact Muon Solenoid), LHCb (The Large Hadron Collider beauty experiment) и ALICE (A Large Ion Collider Experiment). Установки ATLAS и CMS предназначены для поиска бозона Хиггса и «нестандартной физики». Детектор LHCb оптимизирован под исследования физики b-кварков, а детектор ALICE для поиска кварк-глюонной плазмы или кварк-глюонной жидкости в столкновениях ионов свинца.

Россия принимает активное участие как в строительстве LHC, так и в создании всех четырёх детекторов, которые должны работать на коллайдере.

Распределённые вычисления

Для управления, хранения и обработки данных, которые будут поступать с ускорителя LHC и детекторов, создаётся распределённая вычислительная сеть LCG (LHC Computing GRID), использующая технологию ГРИД. Для определённых вычислительных задач будет задействован проект распределённых вычислений LHC@Home.

Неконтролируемые физические процессы

Некоторые специалисты и представители общественности высказывают опасения, что имеется отличная от нуля вероятность выхода проводимых в коллайдере экспериментов из-под контроля и развития цепной реакции, которая при определённых условиях теоретически может уничтожить всю планету. Точка зрения сторонников катастрофических сценариев, связанных с работой LHC, изложена на сайте[1]. Из-за наличия подобных настроений в отношении проекта LHC иногда расшифровывают как Last Hadron Collider (Последний Адронный Коллайдер).

В этой связи наиболее часто упоминается теоретическая возможность появления в коллайдере микроскопических черных дыр [2], а также теоретическая возможность образования сгустков антиматерии и магнитных монополей с последующей цепной реакцией захвата окружающей материи.

Указанные теоретические возможности были рассмотрены специальной группой CERN, подготовившей соответствующий доклад, в котором все подобные опасения признаются необоснованными [3]. Адриан Кент опубликовал научную статью с критикой норм безопасности, которые продвигает CERN, поскольку ожидаемый ущерб (то есть произведение вероятности события на число жертв) является неприемлемым. А именно, при рисках глобальной катастрофы в 1 к 50 миллионов, которая является официальной оценкой CERN, математическое ожидание числа жертв составляет 120 человек, что является неприемлемо высоким по современным нормам безопасности. [4].

В качестве основных аргументов в пользу необоснованности катастрофических сценариев приводятся ссылки на то, что Земля, Луна и другие планеты постоянно бомбардируются потоками космических частиц с гораздо более высокими энергиями. Упоминается также успешная работа ранее введённых в строй ускорителей, включая Релятивистский ионный коллайдер в Брукхейвене. Возможность образования микроскопических чёрных дыр не отрицается специалистами CERN, однако при этом заявляется, что такие объекты не могут возникать при энергиях коллайдера LHC в нашем четырёхмерном пространстве, так как для этого потребуется энергия большая на 16 порядков по сравнению с энергией пучков LHC. Гипотетические микроскопические чёрные дыры могут появляться в экспериментах на LHC в предсказаниях теорий с дополнительными пространственными измерениями. Такие теории пока не имеют каких-либо экспериментальных подтверждений. Однако, даже если черные дыры будут возникать при столкновении частиц на LHC, предполагается, что они будут чрезвычайно неустойчивыми вследствие излучения Хокинга и будут практически мгновенно испаряться в виде обычных частиц.

21 марта 2008 года в федеральный окружной суд Гавайев был подан иск Уолтера Вагнера (Walter L. Wagner) и Луиса Санчо (Luis Sancho), в котором они, обвиняя CERN в попытке устроить конец света, требуют запретить запуск коллайдера до тех пор, пока не будет гарантирована его безопасность.

Примечания

  1. ↑ The Potential for Danger in Particle Collider Experiments
  2. ↑ Dimopoulos, S. and Landsberg, G. Black Holes at the Large Hadron Collider. Phys. Rev. Lett. 87 (2001).
  3. ↑ Blaizot, J.-P. et al. Study of Potentially Dangerous Events During Heavy-Ion Collisions at the LHC. (PDF)
  4. ↑ Кент. Критический обзор оценок рисков глобальных катастроф (PDF)

См. также

Ссылки

Публикации

Статьи

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Большой_адронный_коллайдер&oldid=9170236