परमाणु कोलाइडर. लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर पर की गई खोजें

लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर कहाँ स्थित है?

2008 में, CERN (यूरोपीय परमाणु अनुसंधान परिषद) ने लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर नामक एक सुपर-शक्तिशाली कण त्वरक का निर्माण पूरा किया। अंग्रेजी में: एलएचसी - लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर। CERN 1955 में स्थापित एक अंतर्राष्ट्रीय अंतरसरकारी वैज्ञानिक संगठन है। वास्तव में, यह उच्च ऊर्जा, कण भौतिकी और के क्षेत्र में दुनिया की प्रमुख प्रयोगशाला है सौर ऊर्जा. लगभग 20 देश इस संगठन के सदस्य हैं।

लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर की आवश्यकता क्यों है?

जिनेवा के आसपास, 27 किलोमीटर (26,659 मीटर) गोलाकार कंक्रीट सुरंग में प्रोटॉन को गति देने के लिए सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट की एक अंगूठी बनाई गई थी। आशा है कि त्वरक न केवल पदार्थ की सूक्ष्म संरचना के रहस्यों को भेदने में मदद करेगा, बल्कि पदार्थ की गहराई में ऊर्जा के नए स्रोतों के प्रश्न के उत्तर की खोज में आगे बढ़ना भी संभव बनाएगा।

इस प्रयोजन के लिए, त्वरक के निर्माण के साथ-साथ (2 बिलियन डॉलर से अधिक की लागत से), चार कण डिटेक्टर बनाए गए। इनमें से दो बड़े सार्वभौमिक (सीएमएस और एटलस) हैं और दो अधिक विशिष्ट हैं। डिटेक्टरों की कुल लागत भी 2 अरब डॉलर के करीब पहुंच रही है। प्रत्येक में बड़ी परियोजनाएँसीएमएस और एटलस में रूसी और बेलारूसी सहित 50 देशों के 150 से अधिक संस्थानों ने भाग लिया।

मायावी हिग्स बोसोन की खोज

हैड्रॉन कोलाइडर त्वरक कैसे काम करता है? कोलाइडर टकराने वाली किरणों पर काम करने वाला सबसे बड़ा प्रोटॉन त्वरक है। त्वरण के परिणामस्वरूप, प्रत्येक किरण की प्रयोगशाला प्रणाली में 7 टेराइलेक्ट्रॉन वोल्ट (TeV), यानी 7x1012 इलेक्ट्रॉन वोल्ट की ऊर्जा होगी। जब प्रोटॉन टकराते हैं तो कई नए कण बनते हैं, जिन्हें डिटेक्टरों द्वारा रिकॉर्ड किया जाएगा। द्वितीयक कणों का विश्लेषण करने के बाद, प्राप्त डेटा उन मूलभूत प्रश्नों के उत्तर देने में मदद करेगा जो माइक्रोवर्ल्ड भौतिकी और खगोल भौतिकी में शामिल वैज्ञानिकों को चिंतित करते हैं। मुख्य मुद्दों में हिग्स बोसोन का प्रायोगिक पता लगाना है।

अब प्रसिद्ध हिग्स बोसोन एक काल्पनिक कण है जो प्राथमिक कणों के तथाकथित मानक, शास्त्रीय मॉडल के मुख्य घटकों में से एक है। इसका नाम ब्रिटिश सिद्धांतकार पीटर हिग्स के नाम पर रखा गया, जिन्होंने 1964 में इसके अस्तित्व की भविष्यवाणी की थी। हिग्स बोसोन, हिग्स क्षेत्र का क्वांटा होने के कारण, भौतिकी में मौलिक प्रश्नों के लिए प्रासंगिक माना जाता है। विशेष रूप से, प्राथमिक कणों के द्रव्यमान की उत्पत्ति की अवधारणा के लिए।

2-4 जुलाई, 2012 को, कोलाइडर प्रयोगों की एक श्रृंखला में एक निश्चित कण का पता चला जिसे हिग्स बोसोन के साथ सहसंबद्ध किया जा सकता है। इसके अलावा, एटलस प्रणाली और सीएमएस प्रणाली दोनों द्वारा मापे जाने पर डेटा की पुष्टि की गई। इस बारे में अभी भी बहस चल रही है कि क्या कुख्यात हिग्स बोसोन वास्तव में खोजा गया है, या क्या यह कोई अन्य कण है। तथ्य यह है कि खोजा गया बोसॉन अब तक खोजा गया सबसे भारी बोसॉन है। मौलिक प्रश्न को हल करने के लिए दुनिया के अग्रणी भौतिकविदों को आमंत्रित किया गया था: गेराल्ड गुरलनिक, कार्ल हेगन, फ्रेंकोइस एंगलर्ट और स्वयं पीटर हिग्स, जिन्होंने सैद्धांतिक रूप से 1964 में अपने सम्मान में नामित बोसॉन के अस्तित्व की पुष्टि की थी। डेटा सरणी का विश्लेषण करने के बाद, अध्ययन प्रतिभागियों का मानना ​​​​है कि हिग्स बोसोन वास्तव में खोजा गया है।

कई भौतिकविदों को उम्मीद थी कि हिग्स बोसोन के अध्ययन से "विसंगतियों" का पता चलेगा जिससे तथाकथित "नई भौतिकी" के बारे में बात होगी। हालाँकि, 2014 के अंत तक, एलएचसी में प्रयोगों के परिणामस्वरूप पिछले तीन वर्षों में जमा हुए लगभग पूरे डेटा सेट को संसाधित किया गया था, और कोई दिलचस्प विचलन (पृथक मामलों को छोड़कर) की पहचान नहीं की गई थी। वास्तव में, यह पता चला कि कुख्यात हिग्स बोसोन का दो-फोटॉन क्षय, शोधकर्ताओं के अनुसार, "बहुत मानक" निकला। हालाँकि, 2015 के वसंत के लिए नियोजित प्रयोग नई खोजों से वैज्ञानिक जगत को आश्चर्यचकित कर सकते हैं।

सिर्फ बोसॉन नहीं

हिग्स बोसोन की खोज अपने आप में किसी विशाल परियोजना का लक्ष्य नहीं है। वैज्ञानिकों के लिए नए प्रकार के कणों की खोज करना भी महत्वपूर्ण है जो प्रकृति की एकीकृत बातचीत का आकलन करना संभव बनाते हैं प्राथमिक अवस्थाब्रह्मांड का अस्तित्व. वैज्ञानिक अब प्रकृति की चार मूलभूत अंतःक्रियाओं में अंतर करते हैं: मजबूत, विद्युत चुम्बकीय, कमजोर और गुरुत्वाकर्षण। सिद्धांत यही सुझाता है आरंभिक चरणब्रह्मांड में एक ही अंतःक्रिया रही होगी। यदि नए कण खोजे जाते हैं तो इस संस्करण की पुष्टि हो जाएगी।

भौतिक विज्ञानी कण द्रव्यमान की रहस्यमय उत्पत्ति के बारे में भी चिंतित हैं। कणों का द्रव्यमान आखिर क्यों होता है? और उनके पास इतनी भीड़ क्यों है और दूसरों के पास नहीं? वैसे, यहां हमारा तात्पर्य हमेशा सूत्र से है इ=एम सी². किसी भी भौतिक वस्तु में ऊर्जा होती है। प्रश्न यह है कि इसे कैसे जारी किया जाए। ऐसी प्रौद्योगिकियां कैसे बनाई जाएं जो इसे अधिकतम दक्षता के साथ किसी पदार्थ से मुक्त करने की अनुमति दे? यह आज का मुख्य ऊर्जा मुद्दा है।

दूसरे शब्दों में, लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर परियोजना वैज्ञानिकों को मूलभूत प्रश्नों के उत्तर खोजने और सूक्ष्म जगत के बारे में ज्ञान का विस्तार करने और इस प्रकार, ब्रह्मांड की उत्पत्ति और विकास के बारे में मदद करेगी।

एलएचसी के निर्माण में बेलारूसी और रूसी वैज्ञानिकों और इंजीनियरों का योगदान

निर्माण चरण के दौरान, CERN के यूरोपीय साझेदारों ने परियोजना की शुरुआत से ही LHC के लिए डिटेक्टरों के निर्माण में भाग लेने के लिए इस क्षेत्र में गंभीर अनुभव वाले बेलारूसी वैज्ञानिकों के एक समूह की ओर रुख किया। बदले में, बेलारूसी वैज्ञानिकों ने विज्ञान शहर डुबना के संयुक्त परमाणु अनुसंधान संस्थान के सहयोगियों और अन्य लोगों को सहयोग के लिए आमंत्रित किया रूसी संस्थान. विशेषज्ञों ने एक टीम के रूप में तथाकथित सीएमएस डिटेक्टर - "कॉम्पैक्ट म्यूऑन सोलेनॉइड" पर काम शुरू किया। इसमें कई जटिल उपप्रणालियाँ शामिल हैं, जिनमें से प्रत्येक को विशिष्ट कार्य करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और साथ में वे एलएचसी पर प्रोटॉन टकराव के दौरान उत्पन्न सभी कणों की ऊर्जा और प्रस्थान के कोणों की पहचान और सटीक माप प्रदान करते हैं।

एटलस डिटेक्टर के निर्माण में बेलारूसी-रूसी विशेषज्ञों ने भी भाग लिया। यह 20 मीटर ऊंचा इंस्टालेशन है जो 0.01 मिमी तक उच्च सटीकता के साथ कण प्रक्षेप पथ को मापने में सक्षम है। डिटेक्टर के अंदर संवेदनशील सेंसर में लगभग 10 बिलियन ट्रांजिस्टर होते हैं। एटलस प्रयोग का प्राथमिक लक्ष्य हिग्स बोसोन का पता लगाना और उसके गुणों का अध्ययन करना है।

अतिशयोक्ति के बिना, हमारे वैज्ञानिकों ने सीएमएस और एटलस डिटेक्टरों के निर्माण में महत्वपूर्ण योगदान दिया। कुछ महत्वपूर्ण घटकके नाम पर मिन्स्क मशीन-बिल्डिंग प्लांट में निर्मित किए गए थे। अक्टूबर क्रांति (MZOR)। विशेष रूप से, सीएमएस प्रयोग के लिए एंड-एंड हैड्रॉन कैलोरीमीटर। इसके अलावा, संयंत्र ने एटलस डिटेक्टर की चुंबकीय प्रणाली के अत्यधिक जटिल तत्वों का उत्पादन किया। ये बड़े आकार के उत्पाद हैं जिनके लिए विशेष धातु प्रसंस्करण प्रौद्योगिकियों और अति-सटीक प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है। CERN तकनीशियनों के अनुसार, ऑर्डर शानदार ढंग से पूरे किए गए।

"इतिहास में व्यक्तियों के योगदान" को भी कम नहीं आंका जा सकता। उदाहरण के लिए, तकनीकी विज्ञान के इंजीनियर उम्मीदवार रोमन स्टेफानोविच सीएमएस परियोजना में अति-सटीक यांत्रिकी के लिए जिम्मेदार हैं। वे मजाक में यहां तक ​​कहते हैं कि उनके बिना सीएमएस का निर्माण नहीं हो पाता। लेकिन गंभीरता से, हम निश्चित रूप से कह सकते हैं: इसके बिना, आवश्यक गुणवत्ता के साथ असेंबली और कमीशनिंग की समय सीमा पूरी नहीं हो पाती। हमारे इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियरों में से एक, व्लादिमीर चेखोव्स्की, एक कठिन प्रतियोगिता को पार करने के बाद, आज सीएमएस डिटेक्टर और उसके म्यूऑन कक्षों के इलेक्ट्रॉनिक्स को डिबग कर रहे हैं।

हमारे वैज्ञानिक डिटेक्टरों के प्रक्षेपण और प्रयोगशाला भाग, उनके संचालन, रखरखाव और अद्यतनीकरण दोनों में शामिल हैं। डबना के वैज्ञानिक और उनके बेलारूसी सहयोगी पूरी तरह से अंतरराष्ट्रीय भौतिकी समुदाय सीईआरएन में अपना स्थान लेते हैं, जो पदार्थ के गहरे गुणों और संरचना के बारे में नई जानकारी प्राप्त करने के लिए काम करता है।

वीडियो

सिंपल साइंस चैनल से समीक्षा, त्वरक के संचालन के सिद्धांत को स्पष्ट रूप से दर्शाती है:

यूनाअल गैलीलियो से समीक्षा:

यूनाअल गैलीलियो से समीक्षा:

हैड्रॉन कोलाइडर लॉन्च 2015:

संक्षिप्त एलएचसी (लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर, जिसे एलएचसी के रूप में संक्षिप्त किया गया है) टकराने वाली किरणों का उपयोग करके आवेशित कणों का एक त्वरक है, जिसे प्रोटॉन और भारी आयनों (लीड आयन) को तेज करने और उनके टकराव के उत्पादों का अध्ययन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। कोलाइडर स्विट्जरलैंड और फ्रांस की सीमा पर जिनेवा के पास स्थित CERN (यूरोपीय परमाणु अनुसंधान परिषद) में बनाया गया था। एलएचसी दुनिया की सबसे बड़ी प्रायोगिक सुविधा है। इसमें 100 से अधिक देशों के 10 हजार से अधिक वैज्ञानिकों और इंजीनियरों ने भाग लिया और निर्माण एवं अनुसंधान में भाग ले रहे हैं।

इसके आकार के कारण इसे बड़ा नाम दिया गया है: मुख्य त्वरक रिंग की लंबाई 26,659 मीटर है; हैड्रॉनिक - इस तथ्य के कारण कि यह हैड्रॉन को गति देता है, यानी क्वार्क से युक्त भारी कण; कोलाइडर (इंजी। कोलाइडर - कोलाइडर) - इस तथ्य के कारण कि कण किरणें विपरीत दिशाओं में त्वरित होती हैं और विशेष टकराव बिंदुओं पर टकराती हैं।

बीएके विशिष्टताएँ

त्वरक को आपतित कणों के द्रव्यमान के केंद्र की प्रणाली में 14 TeV (अर्थात, 14 टेराइलेक्ट्रॉनवोल्ट या 14·1012 इलेक्ट्रॉनवोल्ट) की कुल ऊर्जा के साथ प्रोटॉन, साथ ही 5 GeV की ऊर्जा के साथ सीसा नाभिक से टकराना चाहिए। (5·109 इलेक्ट्रॉनवोल्ट) टकराने वाले न्यूक्लियॉन के प्रत्येक जोड़े के लिए। 2010 की शुरुआत में, एलएचसी ने प्रोटॉन ऊर्जा में पिछले रिकॉर्ड धारक - टेवाट्रॉन प्रोटॉन-एंटीप्रोटॉन कोलाइडर को पहले ही थोड़ा पीछे छोड़ दिया था, जो 2011 के अंत तक राष्ट्रीय त्वरक प्रयोगशाला में काम करता था। एनरिको फर्मी (यूएसए)। इस तथ्य के बावजूद कि उपकरण की स्थापना वर्षों से चल रही है और अभी तक पूरी नहीं हुई है, एलएचसी पहले से ही दुनिया में उच्चतम ऊर्जा कण त्वरक बन गया है, जिसमें ऊर्जा परिमाण के क्रम में अन्य कोलाइडर को पीछे छोड़ दिया गया है, जिसमें सापेक्षतावादी भारी आयन कोलाइडर आरएचआईसी, ब्रुकहेवन प्रयोगशाला (यूएसए) में कार्यरत है।)

अपने संचालन के पहले हफ्तों के दौरान एलएचसी की चमक 1029 कण/सेमी 2 सेकंड से अधिक नहीं थी, हालांकि, यह लगातार बढ़ रही है। लक्ष्य 1.7 × 1034 कण/सेमी 2 सेकंड की नाममात्र चमक प्राप्त करना है, जो कि बाबर (एसएलएसी, यूएसए) और बेले (केईके, जापान) की चमक के समान परिमाण का क्रम है।

त्वरक उसी सुरंग में स्थित है जिस पर पहले बड़े इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन कोलाइडर का कब्ज़ा था। 26.7 किमी की परिधि वाली सुरंग फ्रांस और स्विट्जरलैंड में भूमिगत रखी गई है। सुरंग की गहराई 50 से 175 मीटर तक है, और सुरंग का घेरा पृथ्वी की सतह के सापेक्ष लगभग 1.4% झुका हुआ है। प्रोटॉन बीम को पकड़ने, सही करने और फोकस करने के लिए 1624 सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट का उपयोग किया जाता है, जिनकी कुल लंबाई 22 किमी से अधिक है। चुम्बक 1.9 K (-271 °C) के तापमान पर काम करते हैं, जो उस तापमान से थोड़ा कम है जिस पर हीलियम सुपरफ्लुइड बन जाता है।

बीएके डिटेक्टर

एलएचसी में 4 मुख्य और 3 सहायक डिटेक्टर हैं:

• ऐलिस (एक बड़ा आयन कोलाइडर प्रयोग)
• एटलस (एक टोरॉयडल एलएचसी उपकरण)
• सीएमएस (कॉम्पैक्ट म्यूऑन सोलेनॉइड)
• एलएचसीबी (लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर सौंदर्य प्रयोग)
• टोटेम (कुल लोचदार और विवर्तनिक क्रॉस सेक्शन माप)
• एलएचसीएफ (द लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर फॉरवर्ड)
• MoEDAL (LHC पर मोनोपोल और एक्सोटिक्स डिटेक्टर)।

एटलस, सीएमएस, ऐलिस, एलएचसीबी बीम टकराव बिंदुओं के आसपास स्थित बड़े डिटेक्टर हैं। TOTEM और LHCf डिटेक्टर सहायक हैं, जो क्रमशः CMS और ATLAS डिटेक्टरों के कब्जे वाले बीम चौराहे बिंदुओं से कई दसियों मीटर की दूरी पर स्थित हैं, और मुख्य डिटेक्टरों के साथ संयोजन में उपयोग किए जाएंगे।

एटलस और सीएमएस डिटेक्टर - डिटेक्टर सामान्य उद्देश्य, विशेष रूप से डार्क मैटर में हिग्स बोसोन और "गैर-मानक भौतिकी" की खोज करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, एलिस - भारी लेड आयनों की टक्कर में क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा का अध्ययन करने के लिए, एलएचसीबी - बी-क्वार्क के भौतिकी का अध्ययन करने के लिए, जो कि होगा पदार्थ और एंटीमैटर के बीच अंतर की बेहतर समझ की अनुमति देता है, टीओटीईएम - छोटे कोणों पर कणों के बिखरने का अध्ययन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जैसे टकराव के बिना करीबी उड़ानों के दौरान क्या होता है (तथाकथित गैर-टकराव वाले कण, आगे के कण), जो बनाता है प्रोटॉन के आकार को अधिक सटीक रूप से मापना संभव है, साथ ही कोलाइडर की चमक को नियंत्रित करना, और अंत में, एलएचसीएफ - अनुसंधान के लिए समान गैर-टकराव वाले कणों का उपयोग करके तैयार की गई ब्रह्मांडीय किरणों को।

एलएचसी के काम से जुड़ा सातवां, बजट और जटिलता के मामले में काफी महत्वहीन, डिटेक्टर (प्रयोग) MoEDAL है, जिसे धीरे-धीरे चलने वाले भारी कणों की खोज के लिए डिज़ाइन किया गया है।

जब कोलाइडर चल रहा होता है, तो सभी टकराव एक साथ होते हैं चार अंकत्वरित कणों (प्रोटॉन या नाभिक) के प्रकार की परवाह किए बिना, बीम चौराहे। इस मामले में, सभी डिटेक्टर एक साथ आंकड़े एकत्र करते हैं।

कोलाइडर में कण त्वरण

एलएचसी में टकराने वाली किरणों में कणों की गति निर्वात में प्रकाश की गति के करीब होती है। इतनी उच्च ऊर्जा तक कणों का त्वरण कई चरणों में प्राप्त होता है। पहले चरण में, कम ऊर्जा वाले रैखिक त्वरक लिनाक 2 और लिनाक 3 आगे त्वरण के लिए प्रोटॉन और लेड आयनों को इंजेक्ट करते हैं। कण फिर पीएस बूस्टर में प्रवेश करते हैं और फिर पीएस (प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन) में, 28 GeV की ऊर्जा प्राप्त करते हैं। इस ऊर्जा पर वे पहले से ही प्रकाश के करीब गति से आगे बढ़ रहे हैं। इसके बाद, एसपीएस (सुपर सिंक्रोट्रॉन प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन) में कण त्वरण जारी रहता है, जहां कण ऊर्जा 450 GeV तक पहुंच जाती है। फिर प्रोटॉन बंच को मुख्य 26.7-किलोमीटर रिंग में निर्देशित किया जाता है, जिससे प्रोटॉन ऊर्जा अधिकतम 7 TeV तक पहुंच जाती है, और डिटेक्टर टकराव बिंदुओं पर घटनाओं को रिकॉर्ड करते हैं। दो टकराने वाले प्रोटॉन बीम, जब पूरी तरह भर जाते हैं, तो प्रत्येक में 2808 बंच हो सकते हैं। पर शुरुआती अवस्थात्वरण प्रक्रिया की डिबगिंग, केवल एक गुच्छा कई सेंटीमीटर लंबे और छोटे अनुप्रस्थ आकार के बीम में घूमता है। फिर वे थक्कों की संख्या बढ़ाने लगते हैं। गुच्छे एक दूसरे के सापेक्ष निश्चित स्थिति में स्थित होते हैं, जो रिंग के साथ समकालिक रूप से चलते हैं। एक निश्चित क्रम में गुच्छे रिंग के चार बिंदुओं पर टकरा सकते हैं, जहां कण डिटेक्टर स्थित हैं।

एलएचसी में सभी हैड्रॉन बंच की गतिज ऊर्जा जब पूरी तरह भर जाती है तो तुलनीय होती है गतिज ऊर्जा जेट विमानहालाँकि सभी कणों का द्रव्यमान एक नैनोग्राम से अधिक नहीं होता और उन्हें देखा भी नहीं जा सकता नंगी आँख. यह ऊर्जा प्रकाश की गति के करीब कणों की गति के कारण प्राप्त होती है।

गुच्छे 0.0001 सेकंड से भी कम समय में त्वरक के एक पूर्ण चक्र से गुजरते हैं, इस प्रकार प्रति सेकंड 10 हजार से अधिक चक्कर लगाते हैं

एलएचसी के लक्ष्य और उद्देश्य

लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर का मुख्य कार्य 10-19 मीटर से कम दूरी पर हमारी दुनिया की संरचना का पता लगाना है, कई TeV की ऊर्जा वाले कणों के साथ इसकी "जांच" करना है। अब तक, बहुत सारे अप्रत्यक्ष साक्ष्य पहले ही जमा हो चुके हैं कि इस पैमाने पर, भौतिकविदों को एक निश्चित "वास्तविकता की नई परत" की खोज करनी चाहिए, जिसके अध्ययन से मौलिक भौतिकी के कई सवालों के जवाब मिलेंगे। वास्तविकता की यह परत वास्तव में क्या बदलेगी, यह पहले से ज्ञात नहीं है। बेशक, सिद्धांतकारों ने पहले से ही सैकड़ों विभिन्न घटनाओं का प्रस्ताव दिया है जिन्हें कई टीईवी की टकराव ऊर्जाओं पर देखा जा सकता है, लेकिन यह प्रयोग है जो दिखाएगा कि प्रकृति में वास्तव में क्या महसूस किया जाता है।

नये भौतिकी मानक मॉडल की खोज को प्राथमिक कणों का अंतिम सिद्धांत नहीं माना जा सकता। यह माइक्रोवर्ल्ड की संरचना के कुछ गहरे सिद्धांत का हिस्सा होना चाहिए, वह हिस्सा जो लगभग 1 TeV से कम ऊर्जा पर कोलाइडर के प्रयोगों में दिखाई देता है। ऐसे सिद्धांतों को सामूहिक रूप से "नई भौतिकी" या "मानक मॉडल से परे" कहा जाता है। लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर का मुख्य लक्ष्य कम से कम पहला संकेत प्राप्त करना है कि यह गहरा सिद्धांत क्या है। एक सिद्धांत में मूलभूत अंतःक्रियाओं को और अधिक एकीकृत करने के लिए, हम इसका उपयोग करते हैं अलग अलग दृष्टिकोण : स्ट्रिंग थ्योरी, जिसे एम-थ्योरी (ब्रेन थ्योरी), सुपरग्रेविटी थ्योरी, लूप क्वांटम ग्रेविटी आदि में विकसित किया गया था। उनमें से कुछ में आंतरिक समस्याएं हैं, और उनमें से किसी की भी प्रयोगात्मक पुष्टि नहीं है। समस्या यह है कि संबंधित प्रयोगों को करने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है जो आधुनिक आवेशित कण त्वरक के साथ अप्राप्य है। एलएचसी उन प्रयोगों की अनुमति देगा जो पहले असंभव थे और संभवतः इनमें से कुछ सिद्धांतों की पुष्टि या खंडन करेंगे। इस प्रकार, चार से अधिक आयामों वाले भौतिक सिद्धांतों की एक पूरी श्रृंखला है जो "सुपरसिमेट्री" के अस्तित्व को मानती है - उदाहरण के लिए, स्ट्रिंग सिद्धांत, जिसे कभी-कभी सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत भी कहा जाता है क्योंकि सुपरसिमेट्री के बिना यह अपना भौतिक अर्थ खो देता है। इस प्रकार सुपरसिमेट्री के अस्तित्व की पुष्टि इन सिद्धांतों की सच्चाई की अप्रत्यक्ष पुष्टि होगी। शीर्ष क्वार्क का अध्ययन शीर्ष क्वार्क सबसे भारी क्वार्क है और इसके अलावा, यह अब तक खोजा गया सबसे भारी प्राथमिक कण है। टेवाट्रॉन के नवीनतम परिणामों के अनुसार, इसका द्रव्यमान 173.1 ± 1.3 GeV/c 2 है। अपने बड़े द्रव्यमान के कारण, शीर्ष क्वार्क को अब तक केवल एक त्वरक - टेवाट्रॉन पर देखा गया है; अन्य त्वरक में इसके जन्म के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं थी। इसके अलावा, शीर्ष क्वार्क भौतिकविदों के लिए न केवल अपने आप में रुचि रखते हैं, बल्कि हिग्स बोसोन के अध्ययन के लिए एक "कार्यशील उपकरण" के रूप में भी रुचि रखते हैं। एलएचसी में हिग्स बोसोन उत्पादन के लिए सबसे महत्वपूर्ण चैनलों में से एक शीर्ष क्वार्क-एंटीक्वार्क जोड़ी के साथ सहयोगी उत्पादन है। ऐसी घटनाओं को पृष्ठभूमि से विश्वसनीय रूप से अलग करने के लिए, सबसे पहले शीर्ष क्वार्कों के गुणों का अध्ययन करना आवश्यक है। इलेक्ट्रोवीक समरूपता के तंत्र का अध्ययन करना परियोजना के मुख्य लक्ष्यों में से एक हिग्स बोसोन के अस्तित्व को प्रयोगात्मक रूप से साबित करना है, एक कण जिसकी भविष्यवाणी स्कॉटिश भौतिक विज्ञानी पीटर हिग्स ने 1964 में मानक मॉडल के ढांचे के भीतर की थी। हिग्स बोसोन तथाकथित हिग्स क्षेत्र का एक क्वांटम है, जिससे गुजरते समय कणों को प्रतिरोध का अनुभव होता है, जिसे हम द्रव्यमान में सुधार के रूप में दर्शाते हैं। बोसॉन स्वयं अस्थिर है और इसका द्रव्यमान बड़ा है (120 GeV/c 2 से अधिक)। वास्तव में, भौतिकविदों को हिग्स बोसोन में इतनी दिलचस्पी नहीं है जितनी कि इलेक्ट्रोवीक इंटरैक्शन की समरूपता को तोड़ने के लिए हिग्स तंत्र में है। क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा का अध्ययन यह उम्मीद की जाती है कि प्रति वर्ष लगभग एक महीना परमाणु टकराव मोड में त्वरक में बिताया जाएगा। इस महीने के दौरान, कोलाइडर तेजी लाएगा और प्रोटॉन से नहीं, बल्कि डिटेक्टरों में लीड नाभिक से टकराएगा। परासापेक्षिक गति पर दो नाभिकों की एक बेलोचदार टक्कर में छोटी अवधिपरमाणु पदार्थ की एक घनी और बहुत गर्म गांठ बनती है और फिर विघटित हो जाती है। इस मामले में होने वाली घटनाओं को समझना (पदार्थ का क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा की स्थिति में संक्रमण और उसका ठंडा होना) को मजबूत अंतःक्रियाओं का एक अधिक उन्नत सिद्धांत बनाने के लिए आवश्यक है, जो परमाणु भौतिकी और खगोल भौतिकी दोनों के लिए उपयोगी होगा। सुपरसिमेट्री की खोज एलएचसी प्रयोगों की पहली महत्वपूर्ण वैज्ञानिक उपलब्धि "सुपरसिमेट्री" का प्रमाण या खंडन हो सकती है - यह सिद्धांत कि प्रत्येक प्राथमिक कण का एक बहुत भारी साथी या "सुपरपार्टिकल" होता है। फोटॉन-हैड्रॉन और फोटॉन-फोटॉन टकराव का अध्ययन कणों के विद्युत चुम्बकीय संपर्क को (कुछ मामलों में आभासी) फोटॉन के आदान-प्रदान के रूप में वर्णित किया गया है। दूसरे शब्दों में, फोटॉन वाहक होते हैं विद्युत चुम्बकीय. प्रोटॉन विद्युत रूप से आवेशित होते हैं और एक इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र से घिरे होते हैं; तदनुसार, इस क्षेत्र को आभासी फोटॉनों का एक बादल माना जा सकता है। प्रत्येक प्रोटॉन, विशेषकर सापेक्षतावादी प्रोटॉन में आभासी कणों का एक बादल शामिल होता है अवयव. जब प्रोटॉन टकराते हैं, तो प्रत्येक प्रोटॉन के आसपास के आभासी कण भी परस्पर क्रिया करते हैं। गणितीय रूप से, कण संपर्क की प्रक्रिया को सुधारों की एक लंबी श्रृंखला द्वारा वर्णित किया गया है, जिनमें से प्रत्येक एक निश्चित प्रकार के आभासी कणों के माध्यम से बातचीत का वर्णन करता है (देखें: फेनमैन आरेख)। इस प्रकार, प्रोटॉन टकराव का अध्ययन करते समय, उच्च-ऊर्जा फोटॉन के साथ पदार्थ की बातचीत, जो सैद्धांतिक भौतिकी के लिए बहुत रुचि है, का भी अप्रत्यक्ष रूप से अध्ययन किया जाता है। प्रतिक्रियाओं के एक विशेष वर्ग पर भी विचार किया जाता है - दो फोटॉन की सीधी बातचीत, जो या तो आने वाले प्रोटॉन से टकरा सकती है, जिससे विशिष्ट फोटॉन-हैड्रॉन टकराव उत्पन्न हो सकता है, या एक दूसरे के साथ। परमाणु टकराव के शासन में, नाभिक के बड़े विद्युत आवेश के कारण, विद्युत चुम्बकीय प्रक्रियाओं का प्रभाव और भी अधिक महत्वपूर्ण होता है। विदेशी सिद्धांतों का परीक्षण 20वीं सदी के अंत में सिद्धांतकारों ने दुनिया की संरचना के बारे में बड़ी संख्या में असामान्य विचार सामने रखे, जिन्हें सामूहिक रूप से "विदेशी मॉडल" कहा जाता है। इनमें 1 TeV के क्रम के ऊर्जा पैमाने पर मजबूत गुरुत्वाकर्षण वाले सिद्धांत, मॉडल शामिल हैं बड़ी राशिस्थानिक आयाम, प्रीऑन मॉडल जिसमें क्वार्क और लेप्टान स्वयं कणों से बने होते हैं, नए प्रकार की अंतःक्रिया वाले मॉडल। तथ्य यह है कि संचित प्रयोगात्मक डेटा अभी भी एक सिद्धांत बनाने के लिए पर्याप्त नहीं है। और ये सभी सिद्धांत स्वयं उपलब्ध प्रायोगिक डेटा के अनुकूल हैं। क्योंकि ये सिद्धांत एलएचसी के लिए विशिष्ट भविष्यवाणियां कर सकते हैं, प्रयोगकर्ता भविष्यवाणियों का परीक्षण करने और अपने डेटा में कुछ सिद्धांतों के निशान देखने की योजना बनाते हैं। यह उम्मीद की जाती है कि त्वरक पर प्राप्त परिणाम प्रस्तावित निर्माणों में से कुछ को बंद करके सिद्धांतकारों की कल्पना को सीमित करने में सक्षम होंगे। अन्य का भी पता लगाना लंबित है भौतिक घटनाएंमानक मॉडल के बाहर. इसमें डब्ल्यू और जेड बोसॉन के गुणों, अति-उच्च ऊर्जा पर परमाणु संपर्क, भारी क्वार्क (बी और टी) के उत्पादन और क्षय की प्रक्रियाओं का अध्ययन करने की योजना बनाई गई है।

लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर क्या है? इसकी आवश्यकता क्यों है? क्या इससे दुनिया का अंत हो सकता है? आइए सब कुछ टुकड़ों में तोड़ दें।

बीएके क्या है?

यह कण त्वरण पाइप के समान एक विशाल वलय के आकार की सुरंग है। यह फ़्रांस और स्विट्जरलैंड के क्षेत्र के अंतर्गत लगभग 100 मीटर की गहराई पर स्थित है। इसके निर्माण में दुनिया भर के वैज्ञानिकों ने भाग लिया।

एलएचसी का निर्माण हिग्स बोसोन को खोजने के लिए किया गया था, वह तंत्र जो कणों को द्रव्यमान देता है। एक माध्यमिक लक्ष्य क्वार्क का अध्ययन करना भी है, जो मूलभूत कण हैं जो हैड्रॉन बनाते हैं (इसलिए नाम "हैड्रॉन" कोलाइडर)।

बहुत से लोग भोलेपन से मानते हैं कि एलएचसी दुनिया का एकमात्र कण त्वरक है। हालाँकि, 50 के दशक के बाद से, दुनिया भर में एक दर्जन से अधिक कोलाइडर बनाए गए हैं। एलएचसी को सबसे बड़ा माना जाता है - इसकी लंबाई 25.5 किमी है। इसके अलावा, इसकी संरचना में एक और, व्यास में छोटा, त्वरक शामिल है।

एलएचसी और मीडिया

निर्माण की शुरुआत के बाद से, त्वरक की उच्च लागत और खतरे के बारे में कई लेख सामने आए हैं। अधिकांश लोग सोचते हैं कि पैसा बर्बाद हो गया और यह समझ में नहीं आता कि किसी कण को ​​खोजने के लिए इतना पैसा और प्रयास खर्च करना क्यों आवश्यक था।

पहला, एलएचसी इतिहास की सबसे महंगी वैज्ञानिक परियोजना नहीं है। फ्रांस के दक्षिण में एक महंगे थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर वाला कैडराचे वैज्ञानिक केंद्र है। कैडराचे का निर्माण 6 देशों (रूस सहित) के सहयोग से किया गया था; पर इस पलइसमें करीब 20 अरब डॉलर का निवेश हो चुका है. दूसरे, हिग्स बोसोन की खोज से दुनिया में कई क्रांतिकारी तकनीकें सामने आएंगी। इसके अलावा, जब पहले सेल फोन का आविष्कार हुआ, तो लोगों ने भी इसके आविष्कार पर नकारात्मक प्रतिक्रिया व्यक्त की...

BAK कैसे काम करता है?

एलएचसी उच्च गति पर कण किरणों से टकराता है और उनके बाद के व्यवहार और इंटरैक्शन पर नज़र रखता है। एक नियम के रूप में, कणों की एक किरण को पहले सहायक रिंग पर त्वरित किया जाता है, और फिर मुख्य रिंग में भेजा जाता है।

कई शक्तिशाली चुम्बक कणों को कोलाइडर के अंदर रखते हैं। और उच्च परिशुद्धता वाले उपकरण कणों की गतिविधियों को रिकॉर्ड करते हैं, क्योंकि टक्कर एक सेकंड के एक अंश में होती है।

कोलाइडर का संचालन CERN (परमाणु अनुसंधान संगठन) द्वारा आयोजित किया जाता है।

परिणामस्वरूप, भारी काम के बाद और नकद निवेश, 4 जुलाई 2012 को, CERN ने आधिकारिक तौर पर घोषणा की कि हिग्स बोसोन पाया गया है। बेशक, व्यवहार में खोजे गए बोसॉन के कुछ गुण भिन्न हैं सैद्धांतिक पहलूहालाँकि, वैज्ञानिकों को हिग्स बोसोन की "वास्तविकता" के बारे में कोई संदेह नहीं है।

हमें BAK की आवश्यकता क्यों है?

एलएचसी आम लोगों के लिए किस प्रकार उपयोगी है? वैज्ञानिक खोजहिग्स बोसोन की खोज और क्वार्क के अध्ययन से जुड़ा, भविष्य में एक नई वैज्ञानिक और तकनीकी क्रांति का कारण बन सकता है।

पहला, चूँकि द्रव्यमान विराम अवस्था में ऊर्जा है (मोटे तौर पर कहें तो), भविष्य में पदार्थ को ऊर्जा में परिवर्तित करना संभव है। तब ऊर्जा की कोई समस्या नहीं होगी, यानी यात्रा करना संभव होगा दूर के ग्रहों तक. और यह अंतरतारकीय यात्रा की दिशा में एक कदम है...

दूसरे, क्वांटम गुरुत्व के अध्ययन से भविष्य में गुरुत्वाकर्षण को नियंत्रित करना संभव हो जाएगा। हालाँकि, यह जल्द ही नहीं होगा, क्योंकि गुरुत्वाकर्षण को अभी तक बहुत अच्छी तरह से समझा नहीं गया है, और इसलिए गुरुत्वाकर्षण को नियंत्रित करने वाला उपकरण अप्रत्याशित हो सकता है।

तीसरा, एम-थ्योरी (स्ट्रिंग थ्योरी का व्युत्पन्न) को और अधिक विस्तार से समझने का अवसर मिलता है। यह सिद्धांत बताता है कि ब्रह्मांड में 11 आयाम हैं। एम-सिद्धांत "हर चीज़ का सिद्धांत" होने का दावा करता है, जिसका अर्थ है कि इसका अध्ययन करने से हमें ब्रह्मांड की संरचना को बेहतर ढंग से समझने में मदद मिलेगी। कौन जानता है, शायद भविष्य में कोई व्यक्ति अन्य आयामों को स्थानांतरित करना और प्रभावित करना सीख जाएगा।

एलएचसी और दुनिया का अंत

कई लोगों का तर्क है कि एलएचसी का कार्य मानवता को नष्ट कर सकता है। एक नियम के रूप में, जो लोग भौतिकी में खराब पारंगत हैं वे इस बारे में बात करते हैं। एलएचसी का प्रक्षेपण कई बार टाला गया, लेकिन 10 सितंबर 2008 को इसे लॉन्च किया गया। हालाँकि, यह ध्यान देने योग्य है कि एलएचसी को कभी भी पूर्ण शक्ति तक त्वरित नहीं किया गया है। वैज्ञानिकों ने दिसंबर 2014 में एलएचसी को पूरी क्षमता से लॉन्च करने की योजना बनाई है। चलो गौर करते हैं संभावित कारणदुनिया के अंत और अन्य अफवाहें...

1. ब्लैक होल का निर्माण

ब्लैक होल अत्यधिक गुरुत्वाकर्षण वाला एक तारा है, जो न केवल पदार्थ, बल्कि प्रकाश और यहां तक ​​कि समय को भी आकर्षित करता है। एक ब्लैक होल कहीं से भी प्रकट नहीं हो सकता है, और इसलिए CERN के वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि एक स्थिर ब्लैक होल के प्रकट होने की संभावना बहुत कम है। हालाँकि, यह संभव है. जब कण टकराते हैं, तो एक सूक्ष्म ब्लैक होल बन सकता है, जो इतना बड़ा होगा कि कुछ वर्षों (या उससे कम) में हमारे ग्रह को नष्ट कर सकता है। लेकिन मानवता को डरना नहीं चाहिए, क्योंकि हॉकिंग विकिरण के कारण ब्लैक होल जल्दी ही अपना द्रव्यमान और ऊर्जा खो देते हैं। हालांकि वैज्ञानिकों में निराशावादी भी हैं जो मानते हैं कि कोलाइडर के अंदर का मजबूत चुंबकीय क्षेत्र ब्लैक होल को विघटित नहीं होने देगा। परिणामस्वरूप, एक ब्लैक होल बनने की संभावना बहुत कम है जो ग्रह को नष्ट कर देगा, लेकिन ऐसी संभावना है।

2. "डार्क मैटर" का निर्माण

यह "अजीब मामला", स्ट्रैपेल्का (अजीब बूंद), "गला घोंटना" भी है। यह वह पदार्थ है जो दूसरे पदार्थ से टकराकर उसे अपने ही समान पदार्थ में परिवर्तित कर देता है। वे। जब एक स्ट्रेंजलेट एक साधारण परमाणु से टकराता है, तो दो स्ट्रेंजलेट बनते हैं, जिससे जन्म होता है श्रृंखला अभिक्रिया. अगर ऐसा मामला किसी कोलाइडर में दिखाई दे तो मानवता कुछ ही मिनटों में नष्ट हो जाएगी. हालाँकि, ऐसा होने की संभावना ब्लैक होल के बनने जितनी छोटी है।

3. एंटीमैटर

इस तथ्य से संबंधित संस्करण कि कोलाइडर के संचालन के दौरान इतनी मात्रा में एंटीमैटर दिखाई दे सकता है कि यह ग्रह को नष्ट कर देगा, सबसे अधिक भ्रमपूर्ण लगता है। और मुद्दा यह भी नहीं है कि एंटीमैटर के बनने की संभावना बहुत कम है, बल्कि यह है कि पृथ्वी पर पहले से ही एंटीमैटर के नमूने मौजूद हैं, जो विशेष कंटेनरों में संग्रहीत हैं जहां कोई गुरुत्वाकर्षण नहीं है। यह संभावना नहीं है कि पृथ्वी पर इतनी मात्रा में एंटीमैटर दिखाई देगा जो ग्रह को नष्ट करने में सक्षम होगा।

निष्कर्ष

कई रूसी निवासियों को यह भी नहीं पता कि "लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर" वाक्यांश की सही वर्तनी कैसे की जाती है, इसके उद्देश्य के बारे में उनकी जानकारी तो दूर की बात है। और कुछ छद्म भविष्यवक्ताओं का दावा है कि ब्रह्मांड में कोई बुद्धिमान सभ्यता नहीं है क्योंकि प्रत्येक सभ्यता, वैज्ञानिक प्रगति हासिल करने के बाद, एक कोलाइडर बनाती है। फिर एक ब्लैक होल बनता है, जो सभ्यता को नष्ट कर देता है। इसलिए वे आकाशगंगाओं के केंद्र में बड़ी संख्या में विशाल ब्लैक होल की व्याख्या करते हैं।

हालाँकि, ऐसे लोग भी हैं जो मानते हैं कि हमें जल्दी से एलएचसी लॉन्च करना चाहिए, अन्यथा, जब एलियंस आएंगे, तो वे हमें पकड़ लेंगे, क्योंकि वे हमें जंगली समझेंगे।

परिणामस्वरूप, यह पता लगाने का एकमात्र मौका कि एलएचसी हमारे लिए क्या लाएगा, बस प्रतीक्षा करना है। देर-सबेर हमें पता चल जाएगा कि हमारा क्या इंतजार है: विनाश या प्रगति।

विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी अनुभाग से नवीनतम युक्तियाँ:

क्या इस सलाह से आपको मदद मिली?आप इसके विकास के लिए अपने विवेक से कोई भी राशि दान करके परियोजना की मदद कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, 20 रूबल। या अधिक:)

लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर की परिभाषा इस प्रकार है: एलएचसी आवेशित कणों का एक त्वरक है, और इसे सीसे के भारी आयनों और प्रोटॉन को गति देने और उनके टकराने पर होने वाली प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के उद्देश्य से बनाया गया था। लेकिन ये क्यों जरूरी है? क्या इससे कोई खतरा है? इस लेख में हम इन सवालों के जवाब देंगे और यह समझने की कोशिश करेंगे कि लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर की आवश्यकता क्यों है।

BAK क्या है?

लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर एक विशाल वलय के आकार की सुरंग है। यह एक बड़े पाइप जैसा दिखता है जो कणों को फैलाता है। एलएचसी स्विट्जरलैंड और फ्रांस के क्षेत्र में 100 मीटर की गहराई पर स्थित है। इसके निर्माण में दुनिया भर के वैज्ञानिकों ने हिस्सा लिया।

इसके निर्माण का उद्देश्य:

• हिग्स बोसोन खोजें. यह वह तंत्र है जो कणों को द्रव्यमान देता है।
• क्वार्क का अध्ययन - ये मौलिक कण हैं जो हैड्रॉन का हिस्सा हैं। इसीलिए कोलाइडर का नाम "हैड्रॉन" है।

बहुत से लोग सोचते हैं कि एलएचसी दुनिया का एकमात्र त्वरक है। लेकिन ये सच से बहुत दूर है. 20वीं सदी के 50 के दशक के बाद से, दुनिया भर में इसी तरह के दर्जनों कोलाइडर बनाए गए हैं। लेकिन लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर को सबसे बड़ी संरचना माना जाता है, इसकी लंबाई 25.5 किमी है। इसके अलावा, इसमें एक और त्वरक शामिल है, जो आकार में छोटा है।

एलएचसी के बारे में मीडिया

कोलाइडर के निर्माण के बाद से, त्वरक के खतरों और उच्च लागत के बारे में मीडिया में बड़ी संख्या में लेख सामने आए हैं। अधिकांश लोगों का मानना ​​है कि पैसा बर्बाद हो गया है; वे समझ नहीं पाते हैं कि उन्हें किसी कण की खोज में इतना पैसा और प्रयास क्यों खर्च करना चाहिए।

• लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर इतिहास की सबसे महंगी वैज्ञानिक परियोजना नहीं है।
• इस कार्य का मुख्य लक्ष्य हिग्स बोसोन है, जिसकी खोज के लिए ड्रोन कोलाइडर बनाया गया था। इस खोज के नतीजे मानवता के लिए कई क्रांतिकारी प्रौद्योगिकियां लाएंगे। आख़िरकार, आविष्कार सेलफोनएक बार इसे नकारात्मक रूप से भी प्राप्त किया गया था।

टैंक का संचालन सिद्धांत

आइए देखें कि हैड्रॉन कोलाइडर का कार्य कैसा दिखता है। यह तेज़ गति से कणों की किरणों से टकराता है और फिर उनके बाद की बातचीत और व्यवहार पर नज़र रखता है। एक नियम के रूप में, कणों की एक किरण को पहले सहायक रिंग पर त्वरित किया जाता है, और उसके बाद इसे मुख्य रिंग में भेजा जाता है।

कोलाइडर के अंदर, कण कई मजबूत चुम्बकों द्वारा अपनी जगह पर टिके रहते हैं। चूँकि कणों की टक्कर एक सेकंड के एक अंश में होती है, इसलिए उनकी गति को उच्च-सटीक उपकरणों द्वारा रिकॉर्ड किया जाता है।

कोलाइडर को संचालित करने वाली संस्था CERN है। वह वही थीं, जिन्होंने भारी वित्तीय निवेश और काम के बाद 4 जुलाई 2012 को आधिकारिक तौर पर घोषणा की थी कि हिग्स बोसोन पाया गया है।

एलएचसी की आवश्यकता क्यों है?

अब आपको यह समझने की जरूरत है कि एलएचसी क्या देता है आम लोग, हैड्रॉन कोलाइडर की आवश्यकता क्यों है?

हिग्स बोसोन और क्वार्क के अध्ययन से संबंधित खोजें अंततः वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति की एक नई लहर को जन्म दे सकती हैं।

• मोटे तौर पर कहें तो, द्रव्यमान विश्राम अवस्था में ऊर्जा है, जिसका अर्थ है कि भविष्य में पदार्थ को ऊर्जा में परिवर्तित करना संभव है। और, इसलिए, ऊर्जा की कोई समस्या नहीं होगी और अंतरतारकीय यात्रा की संभावना प्रकट होगी।
• भविष्य में क्वांटम गुरुत्व के अध्ययन से गुरुत्वाकर्षण को नियंत्रित करना संभव हो जायेगा।
• इससे एम-सिद्धांत का अधिक विस्तार से अध्ययन करना संभव हो जाता है, जो दावा करता है कि ब्रह्मांड में 11 आयाम शामिल हैं। यह अध्ययन हमें ब्रह्मांड की संरचना को बेहतर ढंग से समझने में मदद करेगा।

हैड्रोन कोलाइडर के दूरगामी खतरे के बारे में

एक नियम के रूप में, लोग हर नई चीज़ से डरते हैं। हैड्रॉन कोलाइडर भी उनकी चिंताएं बढ़ाता है। इसका ख़तरा दूरगामी है और इसे मीडिया में उन लोगों द्वारा हवा दी जाती है जिनके पास प्राकृतिक विज्ञान की शिक्षा नहीं है।

• एलएचसी में हैड्रोन टकराते हैं, बोसोन नहीं, जैसा कि कुछ पत्रकार लोगों को डराते हुए लिखते हैं।
• ऐसे उपकरण कई दशकों से काम कर रहे हैं और नुकसान नहीं, बल्कि विज्ञान को फायदा पहुंचाते हैं।
• उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन टकराव का विचार जो ब्लैक होल उत्पन्न कर सकता है, गुरुत्वाकर्षण के क्वांटम सिद्धांत द्वारा अस्वीकार कर दिया गया है।
• केवल सूर्य के द्रव्यमान का 3 गुना द्रव्यमान वाला तारा ही ब्लैक होल में समा सकता है। के बाद से सौर परिवारऐसे कोई द्रव्यमान नहीं हैं, तो ब्लैक होल का उभरना कहीं नहीं है।
• कोलाइडर जमीन के अंदर जितनी गहराई पर स्थित है, उसके विकिरण से कोई खतरा नहीं होता है।

हमने सीखा कि एलएचसी क्या है और हैड्रॉन कोलाइडर किस लिए है, और हमें एहसास हुआ कि हमें इससे डरना नहीं चाहिए, बल्कि उन खोजों की प्रतीक्षा करनी चाहिए जो हमें महान तकनीकी प्रगति का वादा करती हैं।

कुछ साल पहले, मुझे नहीं पता था कि हैड्रॉन कोलाइडर, हिग्स बोसोन क्या थे, और क्यों दुनिया भर के हजारों वैज्ञानिक स्विट्जरलैंड और फ्रांस की सीमा पर एक विशाल भौतिकी परिसर में अरबों डॉलर जमीन में गाड़ने पर काम कर रहे थे।
फिर, मेरे लिए, ग्रह के कई अन्य निवासियों की तरह, लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर की अभिव्यक्ति, प्रकाश की गति से इसमें टकराने वाले प्राथमिक कणों के बारे में ज्ञान और हाल के समय की सबसे बड़ी खोजों में से एक - हिग्स बोसोन, परिचित हो गए।

और इसलिए, जून के मध्य में, मुझे अपनी आँखों से यह देखने का अवसर मिला कि इतने सारे लोग किस बारे में बात कर रहे हैं और किस बारे में इतनी परस्पर विरोधी अफवाहें हैं।
यह सिर्फ एक छोटा भ्रमण नहीं था, बल्कि दुनिया की सबसे बड़ी परमाणु भौतिकी प्रयोगशाला - सर्न में बिताया गया पूरा दिन था। यहां हम स्वयं भौतिकविदों के साथ संवाद करने में सक्षम थे, और इस वैज्ञानिक परिसर में बहुत सी दिलचस्प चीजें देख सकते थे, और पवित्र स्थान - लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (लेकिन जब इसे लॉन्च किया गया था और इसमें परीक्षण किए जा रहे थे) तक जाने में सक्षम थे , बाहर से इस तक कोई भी पहुंच असंभव है), कोलाइडर के लिए विशाल मैग्नेट के उत्पादन के लिए कारखाने का दौरा करें, एटलस केंद्र, जहां वैज्ञानिक कोलाइडर पर प्राप्त डेटा का विश्लेषण करते हैं, गुप्त रूप से निर्माणाधीन नवीनतम रैखिक कोलाइडर का दौरा करते हैं, और यहां तक ​​​​कि, लगभग एक खोज की तरह, व्यावहारिक रूप से आगे बढ़ें कंटीला रास्ताप्रारंभिक कण, अंत से आरंभ तक। और देखें कि यह सब कहां से शुरू होता है...
लेकिन इन सबके बारे में अलग-अलग पोस्ट में। आज यह सिर्फ लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर है।
अगर इसे सीधे तौर पर कहा जा सकता है, तो मेरा दिमाग यह समझने से इनकार करता है कि इस तरह की किसी चीज़ का पहले कैसे आविष्कार किया जा सकता है और फिर कैसे बनाया जा सकता है।

2. कई साल पहले ये तस्वीर दुनिया भर में मशहूर हो गई थी. कई लोग मानते हैं कि यह खंड में बड़ा हैड्रॉन है। वास्तव में, यह सबसे बड़े डिटेक्टरों में से एक - सीएमएस का क्रॉस-सेक्शन है। इसका व्यास लगभग 15 मीटर है। यह सबसे बड़ा डिटेक्टर नहीं है. एटलस का व्यास लगभग 22 मीटर है।

3. मोटे तौर पर यह समझने के लिए कि यह क्या है और कोलाइडर कितना बड़ा है, आइए उपग्रह मानचित्र पर नजर डालें।
यह जिनेवा का एक उपनगर है, जिनेवा झील के बहुत करीब है। यहीं पर विशाल CERN परिसर स्थित है, जिसके बारे में मैं थोड़ी देर बाद अलग से बात करूंगा, और यहां विभिन्न गहराइयों पर भूमिगत कोलाइडरों का एक समूह स्थित है। हां हां। वह अकेला नहीं है. उनमें से दस हैं. लार्ज हैड्रॉन बस इस संरचना को ताज पहनाता है, आलंकारिक रूप से बोलते हुए, कोलाइडर की श्रृंखला को पूरा करता है जिसके माध्यम से प्राथमिक कणों को त्वरित किया जाता है। मैं इसके बारे में भी अलग से बात करूंगा, बड़े (एलएचसी) से कण के साथ-साथ सबसे पहले, रैखिक लिनाक तक।
एलएचसी रिंग का व्यास लगभग 27 किलोमीटर है और यह 100 मीटर (चित्र में सबसे बड़ी रिंग) से कुछ अधिक की गहराई पर स्थित है।
एलएचसी में चार डिटेक्टर हैं - ऐलिस, एटलस, एलएचसीबी और सीएमएस। हम सीएमएस डिटेक्टर के पास गए।

4. इन चार डिटेक्टरों के अलावा, बाकी भूमिगत स्थान एक सुरंग है जिसमें इस तरह के नीले खंडों की एक निरंतर आंत होती है। ये चुम्बक हैं. विशाल चुम्बक जिसमें एक पागल चुंबकीय क्षेत्र निर्मित होता है, जिसमें प्राथमिक कण प्रकाश की गति से चलते हैं।
इनकी कुल संख्या 1734 है।

5. चुंबक के अंदर एक ऐसी जटिल संरचना होती है। यहां बहुत सारी चीजें हैं, लेकिन सबसे महत्वपूर्ण चीज है अंदर दो खोखली ट्यूबें जिनमें प्रोटॉन किरणें उड़ती हैं।
चार स्थानों पर (उन्हीं डिटेक्टरों में) ये ट्यूबें एक दूसरे को काटती हैं और प्रोटॉन किरणें टकराती हैं। उन स्थानों पर जहां वे टकराते हैं, प्रोटॉन विभिन्न कणों में बिखर जाते हैं, जिनका पता डिटेक्टरों द्वारा लगाया जाता है।
यह संक्षेप में बात करना है कि यह बकवास क्या है और यह कैसे काम करती है।

6. तो, 14 जून, सुबह, सर्न। हम एक गेट और क्षेत्र में एक छोटी सी इमारत के साथ एक अगोचर बाड़ पर पहुंचते हैं।
यह लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर - सीएमएस के चार डिटेक्टरों में से एक का प्रवेश द्वार है।
यहां मैं इस बारे में बात करने के लिए थोड़ा रुकना चाहता हूं कि हम पहले स्थान पर कैसे पहुंचे और किसके धन्यवाद।
और यह सब हमारे आदमी आंद्रेई के लिए "दोषी" है, जो सीईआरएन में काम करता है, और जिसके लिए हमारी यात्रा कुछ छोटी उबाऊ यात्रा नहीं थी, बल्कि अविश्वसनीय रूप से दिलचस्प और भारी मात्रा में जानकारी से भरी हुई थी।
एंड्री (वह हरी टी-शर्ट में है) कभी भी मेहमानों की परवाह नहीं करता और परमाणु भौतिकी के इस मक्का की यात्रा की सुविधा प्रदान करने में हमेशा खुश रहता है।
तुम्हें पता है क्या दिलचस्प है? यह कोलाइडर और सामान्य तौर पर सीईआरएन में थ्रूपुट मोड है।
हाँ, हर चीज़ एक चुंबकीय कार्ड का उपयोग कर रही है, लेकिन... एक कर्मचारी के पास अपने पास के साथ 95% क्षेत्र और सुविधाओं तक पहुंच है।
और केवल वही जहां बढ़ा हुआ स्तरविकिरण का खतरा, विशेष पहुंच की आवश्यकता है - यह कोलाइडर के अंदर ही है।
और इसलिए, कर्मचारी बिना किसी समस्या के क्षेत्र में घूमते हैं।
एक पल के लिए, यहां अरबों डॉलर और बहुत सारे अविश्वसनीय उपकरणों का निवेश किया गया है।
और फिर मुझे क्रीमिया में कुछ परित्यक्त वस्तुओं की याद आती है, जहां सब कुछ लंबे समय से काट दिया गया है, लेकिन, फिर भी, सब कुछ मेगा-गुप्त है, किसी भी परिस्थिति में आपको फिल्माया नहीं जा सकता है, और वस्तु कौन सी रणनीतिक है, कौन जानता है।
बात सिर्फ इतनी है कि यहां के लोग अपने दिमाग से पर्याप्त रूप से सोचते हैं।

7. सीएमएस क्षेत्र इस प्रकार दिखता है। पार्किंग स्थल में कोई दिखावटी बाहरी सजावट या सुपर कारें नहीं। लेकिन वे इसे वहन कर सकते हैं. बस कोई जरूरत नहीं है.

8. CERN, भौतिकी के क्षेत्र में दुनिया के अग्रणी वैज्ञानिक केंद्र के रूप में, पीआर के संदर्भ में कई अलग-अलग दिशाओं का उपयोग करता है। उनमें से एक तथाकथित "पेड़" है।
इसके ढांचे के भीतर, हम आमंत्रित करते हैं स्कूल शिक्षकसे भौतिकी में विभिन्न देशऔर शहर. उन्हें यहां दिखाया और बताया गया है. फिर शिक्षक अपने स्कूलों में लौटते हैं और अपने छात्रों को बताते हैं कि उन्होंने क्या देखा। कहानी से प्रेरित होकर छात्रों की एक निश्चित संख्या, बड़ी रुचि के साथ भौतिकी का अध्ययन करना शुरू करती है, फिर भौतिकी में स्नातक करने के लिए विश्वविद्यालयों में जाती है, और भविष्य में, शायद यहीं काम करना भी समाप्त कर देती है।
लेकिन जब बच्चे अभी भी स्कूल में हैं, तो उन्हें सीईआरएन का दौरा करने और निश्चित रूप से लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर तक जाने का भी अवसर मिलता है।
यहां महीने में कई बार विशेष "दिन" आयोजित किये जाते हैं दरवाजा खोलें"विभिन्न देशों के प्रतिभाशाली बच्चों के लिए जो भौतिकी से प्यार करते हैं।
उनका चयन उन्हीं शिक्षकों द्वारा किया जाता है जो इस पेड़ के आधार पर थे और स्विट्जरलैंड में सीईआरएन कार्यालय को प्रस्ताव प्रस्तुत करते हैं।
संयोग से, जिस दिन हम लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर देखने आये, यूक्रेन से एक समूह यहां आया था - बच्चे, स्मॉल एकेडमी ऑफ साइंसेज के छात्र, जिन्होंने एक कठिन प्रतियोगिता उत्तीर्ण की थी। उनके साथ, हम कोलाइडर के बिल्कुल मध्य में 100 मीटर की गहराई तक उतरे।

9. हमारे बैज के साथ महिमा.
यहां काम करने वाले भौतिकविदों के लिए अनिवार्य वस्तुएं टॉर्च के साथ एक हेलमेट और पैर की अंगुली पर धातु की प्लेट वाले जूते हैं (जब कोई भार गिरता है तो पैर की उंगलियों की रक्षा के लिए)

10. प्रतिभाशाली बच्चे जो भौतिकी के प्रति जुनूनी हैं। कुछ ही मिनटों में उनकी जगहें सच हो जाएंगी - वे लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में उतर जाएंगे

11. भूमिगत होकर अपनी अगली शिफ्ट से पहले आराम करते हुए श्रमिक डोमिनोज़ खेलते हैं।

12. नियंत्रण एवं प्रबंधन केन्द्र सी.एम.एस. सिस्टम की कार्यप्रणाली को दर्शाने वाले मुख्य सेंसर से प्राथमिक डेटा यहां प्रवाहित होता है।
जब कोलाइडर काम कर रहा होता है, तो 8 लोगों की एक टीम चौबीसों घंटे यहां काम करती है।

13. यह कहा जाना चाहिए कि कोलाइडर की मरम्मत और आधुनिकीकरण के कार्यक्रम को पूरा करने के लिए लार्ज हैड्रॉन को फिलहाल दो साल के लिए बंद कर दिया गया है।
तथ्य यह है कि 4 साल पहले इस पर एक दुर्घटना हुई थी, जिसके बाद कोलाइडर ने कभी भी पूरी क्षमता से काम नहीं किया (दुर्घटना के बारे में मैं अगली पोस्ट में बात करूंगा)।
आधुनिकीकरण के बाद, जो 2014 में पूरा होगा, इसे और भी अधिक शक्ति पर काम करना चाहिए।
यदि कोलाइडर अभी काम कर रहा होता, तो हम निश्चित रूप से इसका दौरा नहीं कर पाते

14. एक विशेष तकनीकी लिफ्ट का उपयोग करते हुए, हम 100 मीटर से अधिक की गहराई तक उतरते हैं, जहां कोलाइडर स्थित है।
ऐसी स्थिति में कर्मियों को बचाने के लिए लिफ्ट ही एकमात्र साधन है आपातकाल, क्योंकि यहां कोई सीढ़ियां नहीं हैं. यानी सीएमएस में यह सबसे सुरक्षित जगह है.
निर्देशों के अनुसार, अलार्म की स्थिति में सभी कर्मियों को तुरंत लिफ्ट में जाना होगा।
यहां अत्यधिक दबाव बनाया जाता है ताकि धुआं होने पर धुआं अंदर न जाए और लोग जहर की चपेट में न आ जाएं।

15. बोरिस को धुंआ न होने की चिंता है.

16. गहराई पर. यहां हर चीज़ संचार से व्याप्त है।

17. डेटा ट्रांसमिशन के लिए अनंत किलोमीटर के तार और केबल

18. यहां बड़ी संख्या में पाइप हैं. तथाकथित क्रायोजेनिक्स. तथ्य यह है कि हीलियम का उपयोग चुम्बक के अंदर ठंडा करने के लिए किया जाता है। हाइड्रोलिक्स के साथ-साथ अन्य प्रणालियों को ठंडा करना भी आवश्यक है।

19. डिटेक्टर में स्थित डेटा प्रोसेसिंग रूम में बड़ी संख्या में सर्वर होते हैं।
उन्हें तथाकथित अविश्वसनीय प्रदर्शन ट्रिगर्स में संयोजित किया गया है।
उदाहरण के लिए, 40,000,000 घटनाओं में से 3 मिलीसेकंड में पहले ट्रिगर को लगभग 400 का चयन करना चाहिए और उन्हें दूसरे ट्रिगर - उच्चतम स्तर पर स्थानांतरित करना चाहिए।

20. फाइबर ऑप्टिक पागलपन.
कंप्यूटर कक्ष डिटेक्टर के ऊपर स्थित हैं, क्योंकि यहां एक बहुत छोटा चुंबकीय क्षेत्र है, जो इलेक्ट्रॉनिक्स के संचालन में हस्तक्षेप नहीं करता है।
डिटेक्टर में ही डेटा एकत्र करना संभव नहीं होगा।

21. वैश्विक ट्रिगर. इसमें 200 कंप्यूटर शामिल हैं

22. सेब किस प्रकार का होता है? डेल!!!

23. सर्वर कैबिनेट सुरक्षित रूप से लॉक हैं

24. ऑपरेटरों के कार्यस्थलों में से एक पर एक मज़ेदार चित्र।

25. 2012 के अंत में, लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में एक प्रयोग के परिणामस्वरूप हिग्स बोसोन की खोज की गई थी, और इस घटना को CERN श्रमिकों द्वारा व्यापक रूप से मनाया गया था।
उत्सव के बाद शैंपेन की बोतलें जानबूझकर नहीं फेंकी गईं, यह मानते हुए कि यह केवल महान चीजों की शुरुआत थी

26. डिटेक्टर के पास पहुंचने पर हर जगह विकिरण के खतरों के बारे में चेतावनी देने वाले संकेत लगे हैं

26. सभी कोलाइडर कर्मचारियों के पास व्यक्तिगत डोसीमीटर हैं, जिन्हें उन्हें रीडिंग डिवाइस पर लाना और अपना स्थान रिकॉर्ड करना आवश्यक है।
डोसीमीटर विकिरण स्तर को जमा करता है और, यदि यह सीमा खुराक के करीब पहुंचता है, तो कर्मचारी को सूचित करता है, और नियंत्रण स्टेशन को ऑनलाइन डेटा भी भेजता है, चेतावनी देता है कि कोलाइडर के पास एक व्यक्ति है जो खतरे में है।

27. डिटेक्टर के ठीक सामने एक शीर्ष-स्तरीय पहुंच प्रणाली है।
आप एक व्यक्तिगत कार्ड, एक डोसीमीटर संलग्न करके और रेटिना स्कैन करवाकर लॉग इन कर सकते हैं

28. मैं क्या करता हूँ

29. और यहाँ यह है - डिटेक्टर। अंदर का छोटा सा स्टिंग एक ड्रिल चक के समान होता है, जिसमें वे विशाल चुंबक होते हैं जो अब बहुत छोटे लगेंगे। इस समय कोई चुम्बक नहीं है, क्योंकि... आधुनिकीकरण के दौर से गुजर रहा है

30. कार्यशील स्थिति में, डिटेक्टर जुड़ा हुआ है और एक इकाई की तरह दिखता है

31. डिटेक्टर का वजन 15 हजार टन है. यहां एक अविश्वसनीय चुंबकीय क्षेत्र निर्मित होता है।

32. डिटेक्टर के आकार की तुलना नीचे काम कर रहे लोगों और उपकरणों से करें

33. नीला केबल - बिजली, लाल - डेटा

34. दिलचस्प बात यह है कि ऑपरेशन के दौरान बिग हैड्रॉन प्रति घंटे 180 मेगावाट बिजली की खपत करता है।

35. सेंसर पर नियमित रखरखाव कार्य

36. अनेक सेंसर

37. और उन्हें शक्ति...फाइबर ऑप्टिक वापस आता है

38. एक अविश्वसनीय रूप से स्मार्ट व्यक्ति का रूप।

39. जमीन के नीचे डेढ़ घंटा पांच मिनट के समान बीत जाता है... नश्वर धरती पर वापस आने के बाद, आप अनजाने में आश्चर्यचकित हो जाते हैं... यह कैसे किया जा सकता है।
और वे ऐसा क्यों करते हैं...