Будь-, у кого є ящик для приладдя всякого роду, знає, що відстежувати невеликі частини, не пов'язані між собою, дуже важко. Ось скріпки. Вони ж повинні лежати тут, разом з клеєм? Або вони у великій коробці з канцтоварами, в яких лежать старі пульти від телевізорів і ножиці для собаки? Пам'ятати, де знаходяться всі причандали, неможливо.
Тепер ми знаємо, як виглядає хаос, і можемо поспівчувати фізикам з Європейської організації ядерних досліджень, вона ж CERN (ЦЕРН). Вчені з CERN керують Великим адронним колайдером, він же БАК, і навіть знайшли бозон Хіггса. БАК - це великий прискорювач частинок, який знаходиться глибоко під швейцарської сільської місцевістю. Бозон Хіггса - субатомна частка, яка дозволить вченим більше дізнатися про те, як матерія у Всесвіті набуває масу.
Ключове слово тут - «субатомний». Сказати, що вчені в CERN дивляться на речі в малих масштабах, буде величезним зменшенням. Вони не тільки бачать, як два протона - субатомні частинки самі по собі - стикаються один з одним, але і намагаються відстежити субатомні осколки, які розлітаються навколо під час зіткнення. З одного боку, може здатися, що коллайдер - це такий собі ящик для приладдя, в якому зберігаються крихітні і швидко рухомі частинки. Вони настільки малі, що розпадаються швидше, ніж ви встигаєте їх виявити.
Давайте пройдемося по всьому процесу цього розпаду на льоту, щоб зрозуміти, що саме потрібно відстежувати вченим. На ВАКу протони летять по круговому треку майже зі швидкістю світла. І вони не просто носяться в кожен певний момент. Вченим CERN потрібно доставити пучок протонів в ВАК, запустивши газоподібний водень в дуоплазматрон, який вибиває електрони з атомів водню, залишаючи тільки протони.
Протони потрапляють в LINAC 2, перший прискорювач БАК. LINAC 2 - це лінійний прискорювач, який використовує електромагнітні поля для розгону протонів. Після першого прискорювача протони рухаються зі швидкістю 1/3 швидкості світла.
Потім вони потрапляють в бустерний синхротрон, який складається з чотирьох кілець. Окремі групи протонів проходять через кожне кільце - і кожен раз прискорюються електричними імпульсами і направляються магнітами. Після цієї стадії протони набирають швидкість 91,6 відсотків від світлової та збиті вельми щільно один до одного.
Потім їх викидають в протонний синхротрон - вже більш концентрованою групою. У протонному синхротроні протони циркулюють по 628-метровим кільцям зі швидкістю приблизно 1,2 секунди за коло і набирають більш ніж 99,9 відсотків від швидкості світла. З цього моменту протони вже не можуть розігнатися ще більше; замість цього вони набувають в масі і стають важчими. Потім вони потрапляють в суперпротонний синхротрон, 7-кілометрове кільце, де розганяються ще більше (і стають ще важче) і стають готові до сутичок в трубах ВАК.
Ось корисна картинка від РІА «Новости».
Є дві вакуумних труби на БАК. Одна направляє пучок протонів в одну сторону, інша - в іншу. Проте на чотирьох сторонах 27-кілометрового БАК є детектори, де пучки перетинаються і де відбувається магія зіткнення. Зіткнення породжує хаос.
«Круто», - думаєте ви. «Прохолодна історія» про прискорення частинок. Але як фізики дізнаються, де в прискорювачі знаходяться частинки? І як вони відстежують зіткнення, щоб вивчити їх?
Магніти. Магніти всьому голова.
Щоб бути справедливим, це відповідь тільки на перше питання. Гігантські охолоджені магніти утримують частинки на правильному шляху. Магніти стають сверхпроводниками при дуже низьких температурах - холодніше, ніж сам космос. При надпровідних магнітах створюється сильне магнітне поле, яке утримує частинки в БАК і в кінцевому підсумку змушує їх стикатися.
Як же вчені відстежують частки, які стали результатом зіткнення? По гарячих слідах". Спостерігаючи за зіткненнями, фізики не бачать їх на великих екранах з голлівудськими спецефектами - вони бачать тільки дані. Частинки, які відслідковуються після зіткнень, є не більше ніж слідами даних, які потрібно проаналізувати.
Один з детекторів насправді називається відстежує, і він дозволяє фізикам «бачити» шляху частинок після зіткнення. Вони бачать графічне представлення шляху частинки. У міру того як частки проходять через відслідковує детектор, записуються електричні сигнали і потім переводяться в комп'ютерну модель. Калоріметровие детектори зупиняють і поглинають частки, щоб виміряти їх енергію, їх випромінювання використовується для подальшого вимірювання енергії і маси, тим самим дозволяючи звузити коло пошуку для кожної конкретної частки.
По суті, саме так вчені відстежували частки, коли ВАК працював в останній раз. Але ми упустили, що хоча за секунду відбуваються мільярди зіткнень, не всі зіткнення протонів цікаві вченим. Вченим потрібен спосіб відсортовування корисних зіткнень від нудних. Тут їм допомагають детектори: вони вловлюють цікаві частки, а потім пропускають їх через алгоритм, щоб побачити, наскільки вони цікаві. Якщо частинки потребують ретельного вивчення, вчені приймаються за них.
Творець створив і створив світ, в якому повинна була бути гармонія, і де навіть маленькі частинки повинні мати свою гармонію і красу руху і своєї траєкторії, і в них закладений інстинкт не стикатися один з одним і не створювати хаос. Тільки вчений холоднокровний і не відчуває світ вирішив створити такі процеси, де маленька розумна частка переслідується з такою систематичністю і з неї вибивається її життя. Блюзнірська цивілізація - має те, що має ...
Увійдіть, щоб продовжити
Увійдіть як Вам зручно:
Натискаючи цю кнопку, Ви підписуєтеся на теми сайту.