Ütköző oroszországban. Nica projekt (nucleotron-based ion collider facility). Közös nukleáris kutatóintézet (jinr) dubnában, moszkva régióban

Az oroszországi ütköző felgyorsítja a részecskéket a közeledő gerendákban (ütköző a collide szóból, fordítva: collide). Szükség van annak érdekében, hogy tanulmányozzák a részecskék feszültségeinek termékeit egymással, hogy a tudósok erős kinetikus energiát adjanak az anyag elemi részecskéinek. Ők is részt vesznek ezeknek a részecskéknek az ütközésében, egymás ellen irányítva őket.

A teremtés története

Többféle ütköző létezik: gyűrű alakú (például az LHC egy nagy hadronütköző az Európai CERN-ben), lineáris (az ILC tervezte).

Elméletileg a gerendák ütközésének ötlete néhány évtizeddel ezelőtt jelent meg. Videroe Rolf, a norvég fizikus 1943-ban szabadalmat kapott Németországban az ütköző gerendák ötletére. Csak tíz éve jelent meg.

1956-ban Donald Kerst javaslatot tett a protonnyalábok ütközésének felhasználására az elemi részecskék fizikájának tanulmányozása érdekében. Míg Gerard O ` Neill úgy gondolta, hogy a tároló gyűrűket használja az intenzív gerendák megszerzéséhez.

A collider projekt aktív munkája egyidejűleg kezdődött Olaszországban, a Szovjetunióban és az Egyesült Államokban (Frascati, INP, SLAC). Az első elindított ütköző az elektron-pozitron AdA volt, amelynek építését Tushekavo Frascati felügyelte.

Ugyanakkor az első eredményt csak egy évvel később (1966-ban) tették közzé, összehasonlítva a VEP-1 (1965, Szovjetunió)rugalmas elektronszórásának megfigyelésének eredményeivel.

.

Hadronütköztető Dubnában

A VEP-1 (számláló elektronnyalábok) egy olyan gép, amelyet g egyértelmű irányítása alatt hoztak létre. És. Budker. Néhány évvel később a gerendákat az Egyesült Államok gyorsítójában szerezték be. Mind a három ütköző teszt volt, arra szolgáltak, hogy bemutassák az elemi részecskefizika tanulmányozásának lehetőségét.

Az első hadronütköztető az ISR-proton szinkrotron, amelyet 1971-ben indított a CERN. Energia teljesítménye 32 GeV volt egy gerendában. Ez volt az egyetlen működő lineáris ütköző a kilencvenes években.

Az Indítás után

Új gyorsulási komplexumot hoznak létre Oroszországban, a közös Nukleáris Kutatási Intézet alapján. Ez az úgynevezett Nica-Nukleotron alapú Ion ütköztető létesítmény található Dubna. Az építkezés célja a barionok sűrű anyagának új tulajdonságainak tanulmányozása és felfedezése.

A gép elindulása után a Moszkva melletti Dubnában található közös nukleáris Kutatóintézet tudósai képesek lesznek létrehozni egy bizonyos anyagállapotot, amely az univerzum volt az Ősrobbanás utáni első pillanatokban. Ezt az anyagot kvark-gluon plazmának (KGP)nevezik.

A komplexum építése a rezsimlétesítményben 2013-ban kezdődött, az indítást 2020-ra tervezik.

Fő feladatok

Különösen az oroszországi tudomány napjára a JINR munkatársai felkészültek anyagok az iskolásoknak szánt képzési események. A téma neve "NICA-az univerzum a laboratóriumban". Grigory Vladimirovich Trubnikov akadémikus részvételével készült videósorozat a jövőbeni kutatásokról fog szólni, amelyeket az oroszországi hadronütközőben végeznek más tudósokkal körül a világ.

A kutatók legfontosabb feladata ezen a területen a következő területek tanulmányozása:

1. A részecskefizika standard modelljének elemi komponenseinek egymással való szoros kölcsönhatásának tulajdonságai és funkciói, azaz a kvarkok és a gluonok vizsgálata.
2. A KGP és a hadron anyag közötti fázisátmenet jeleinek megtalálása, valamint a Barion anyag korábban ismeretlen állapotainak keresése.
3. , A KGP szoros kölcsönhatásainak és szimmetriájának alapvető tulajdonságaival dolgozik.

Fontos felszerelés

A hadronütköztető lényege a Nica komplexumban az, hogy nagy sugár spektrumot biztosítson: a protonoktól és a deuteronoktól a sokkal nehezebb ionokból álló gerendákig, mint például az arany magja.

A nehéz ionok 4,5 GeV/nukleon energiaállapotra gyorsulnak fel, a protonok pedig tizenkét és fél. Az oroszországi ütköző szíve a Nuclotron gyorsító, amely a múlt század kilencvenharmadik éve óta működik, de jelentősen felgyorsult.

A NICA collider számos interakciós módot biztosított. Az egyik annak tanulmányozása, hogy a nehéz ionok hogyan ütköznek egymással az MPD detektoron, a másik pedig polarizált gerendákkal végzett kísérletek elvégzése egy SPD telepítésen.

Az építés befejezése

Megjegyezték, hogy az első kísérletben olyan országok tudósai vesznek részt, mint az Egyesült Államok, Németország, Franciaország, Izrael és természetesen Oroszország. Most a NICA-nál folyamatban van az egyes alkatrészek aktív üzemi állapotba helyezése.

A hadronütköző épülete 2019-ben készül el, maga az ütköző telepítése pedig 2020 - ban történik. Ugyanebben az évben a kutatási munka megkezdi a nagy tömegű ionok ütközésének tanulmányozását. A teljes eszköz 2023-ban teljesen működőképes lesz.

Az oroszországi ütköző csak egyike annak a hat projektnek hazánkban, amelyeket a megascience osztályba soroltak. 2017-ben a kormány csaknem négyet osztott ki milliárd rubel a gép építéséhez. Az autó alapszerkezetének költségeit a szakértők huszonhét és fél milliárd rubelre becsülték.

Új korszak

Vladimir Kekelidze, a Jinr High Energy Laboratory fizikusainak igazgatója úgy véli, hogy az oroszországi collider projekt lehetőséget ad az országnak arra, hogy a magas energiájú fizika területén a legmagasabb pozíciókra emelkedjen.

A közelmúltban nyomok "új fizikát fedeztek fel", ezeket a Nagy Hadronütköztető rögzítette, és túlmutatnak a mikrokozmosz Standard modelljén. Megállapították, hogy az újonnan felfedezett "új fizika" nem zavarja az ütköző munkáját.

Egy interjúban Vladimir Kekelidze elmagyarázta, hogy ezek a felfedezések nem fogják leértékelni NICA munkáját, mivel ő maga , a projektet elsősorban annak érdekében hozták létre, hogy pontosan megértsük, hogyan néztek ki az univerzum eredetének kezdeti pillanatai, valamint azt, hogy a kutatás olyan feltételei, mint Dubna, nem léteznek máshol a világon.

Azt is elmondta, hogy a JINR tudósai elsajátítják a tudomány új aspektusait, amelyekben elhatározták, hogy vezető szerepet töltenek be. Hogy egy olyan korszak jön létre, amelyben nem csak egy új ütköző jön létre, hanem egy új korszak a nagy energiájú fizika fejlődésében hazánk számára.

Nemzetközi projekt

Ugyanezen igazgató szerint a NICA-n végzett munka, ahol a hadron ütköző található, Nemzetközi lesz. Mivel a nagy energiájú fizika kutatását korunkban egész tudományos csapatok végzik, amelyek különböző országokból származó emberekből állnak.

A világ huszonnégy országának alkalmazottai már részt vettek a projekt munkájában a rezsim létesítményben. Ennek a csodának a költsége hozzávetőleges becslések szerint ötszáznegyvenöt millió dollár.

Az új ütköztető segíti a tudósokat az új anyagteremtés, az anyagtudomány, a radiobiológia, az elektronika, a sugárkezelés és az orvostudomány területén végzett kutatások elvégzésében is. Ezenkívül mindez előnyös lesz a programok számára "Roscosmos", , valamint a radioaktív hulladékok feldolgozása és ártalmatlanítása, valamint a kriogén technológia és energia olyan új forrásainak létrehozása, amelyek biztonságosan használhatók.

A Higgs-Bozon

A Higgs-bozon az úgynevezett Higgs-kvantummezők, amelyek szükségszerűséggel jelennek meg a fizikában, vagy inkább az elemi részecskék standard modelljében, az elektrogyenge szimmetria kiszámíthatatlan megsértésének Higgs-mechanizmusa következtében. Felfedezése a szabvány befejezése volt.

Ugyanezen modell keretein belül felelős az elemi részecskék - bozonok tömegének tehetetlenségéért. A Higgs-mező segít megmagyarázni az inert tömeg megjelenését a részecskékben, vagyis a gyenge kölcsönhatás hordozóit, valamint a tömeg hiányát a hordozóban - erős kölcsönhatás és elektromágneses részecskék (gluon és foton). A Higgs-bozon szerkezete szerint nyilvánul meg magát, mint skaláris részecske. Így nulla centrifugája van.

Mezők Megnyitása

Ezt a bozont 1964-ben axiomatizálta egy eredetileg Nagy-Britanniából származó fizikus, Peter Higgs. Az egész világ megtudta a felfedezését a cikkeinek olvasásával. Majdnem ötven éves keresés után, azaz 2012-ben, július 4-én egy részecskét fedeztek fel, amely megfelel ennek a szerepnek. Az LHC-n végzett kutatások eredményeként fedezték fel, tömege megközelítőleg 125-126gev / c2.

Nagyon jó oka van azt hinni, hogy ez a részecske a Higgs-bozon. 2013-ban, márciusban a CERN különböző kutatói arról számoltak be, hogy a hat hónappal ezelőtt talált részecske valójában a Higgs-bozon.

A frissített modell, amely magában foglalja ezt a részecskét, lehetővé tette egy kvantum renormalizálható mezőelmélet felépítését. Egy évvel később, áprilisban a CMS csoport jelentést tett arról, hogy a nyílt Higgs-bozon bomlási szélessége kevesebb, mint 22 MeV.

Részecske Tulajdonságai

Csakúgy, mint bármely más részecske az asztalról, a Higgs-bozon is gravitációnak van kitéve. A színek és a villamos energia töltése, valamint, mint korábban említettük, a nulla centrifugálás.

A Higgs-bozon megjelenésének négy fő csatornája van:

1. Két gluon fúziója után következik be. Ő a fő.
2. WW-vagy ZZ Párok egyesítésekor-.
3. Azzal a feltétellel, hogy a W - vagy Z-bozont kíséri.
4. A felső kvarkok jelen vannak.

B-antikark és B-kvark párra bomlik, két elektron-pozitron és/vagy müon-antimuon párra, két neutrínóval.

2017-ben, július elején, az EPS, az ATLAS, a HEP és a CMS részvételével tartott konferencián üzenetet tettek arról, hogy végre észrevehető utalások kezdtek megjelenni arról, hogy a Higgs-bozon B-kvark-antiquark párba bomlik.

Korábban irreális volt ezt a saját szemével látni a gyakorlatban, mivel nehézségek merültek fel ugyanazon kvarkok születésének elkülönítésével a háttérben zajló folyamatoktól eltérő módon. A standard fizikai modell azt sugallja, hogy az ilyen bomlás a leggyakoribb, vagyis az esetek több mint fele. 2017 októberében megnyílt a bomlási jel magabiztos megfigyelése. Ilyen nyilatkozatot tett a CMS és az ATLAS a közzétett cikkeikben.

A tömegek tudata

A Higgs által felfedezett részecske annyira fontos, hogy Leon Lederman (Nobel-díjas) könyvének címében Isten részecskéjének nevezte. Bár maga Leon Lederman eredeti változatában felajánlotta "az ördög részecskéje", , de a szerkesztők elutasították javaslatát.

A médiában ezt a szomorú nevet meglehetősen széles körben használják. Bár sok tudós nem hagyja jóvá ezt. Úgy vélik, hogy a név "egy üveg pezsgő bozonja sokkal sikeresebb lenne", , mivel a Higgs-mező potenciálja hasonlít ennek a palacknak az aljára, és annak kinyitása minden bizonnyal sok ilyen palack teljes elvezetéséhez vezet.