Zrážač v Rusku urýchľuje častice v zrážaných lúčoch (zrážač od slova zraziť, v preklade - zraziť sa). Je to potrebné na štúdium produktov dopadu týchto častíc medzi sebou, aby vedci udelili silnú kinetickú energiu elementárnym časticiam hmoty. Zaoberajú sa tiež zrážkou týchto častíc a nasmerujú ich proti sebe.
História stvorenia
Existuje niekoľko typov urýchľovačov: kruhové (napríklad LHC – Veľký hadrónový urýchľovač v európskom CERN-e), lineárne (projektované ILC).
Teoreticky sa nápad využiť kolíziu lúčov objavil pred niekoľkými desaťročiami. Wideröe Rolf, fyzik z Nórska, dostal v roku 1943 v Nemecku patent na myšlienku zrážky lúčov. Publikované bolo až o desať rokov neskôr.
V roku 1956 Donald Kerst navrhol využiť zrážku protónových lúčov na štúdium fyziky častíc. Zatiaľ čo Gerard O'Neill myslel na to, že využije akumuláciukrúžky, aby ste získali intenzívne lúče.
Aktívna práca na projekte vytvorenia urýchľovača začala súčasne v Taliansku, Sovietskom zväze a Spojených štátoch (Frascati, INP, SLAC). Prvým zrážačom, ktorý bol spustený, bol elektrón-pozitrónový urýchľovač AdA, ktorý postavil Tushekavo Frascati.
V rovnakom čase bol prvý výsledok publikovaný až o rok neskôr (v roku 1966) v porovnaní s výsledkami pozorovania elastického rozptylu elektrónov na VEP-1 (1965, ZSSR).
Dubna Hadron Collider
VEP-1 (zrážanie elektrónových lúčov) je stroj, ktorý vznikol pod jasným vedením G. I. Budkera. O nejaký čas neskôr boli lúče získané v urýchľovači v Spojených štátoch. Všetky tieto tri urýchľovače boli testovacie, slúžili na demonštráciu možnosti štúdia fyziky elementárnych častíc pomocou nich.
Prvým hadrónovým urýchľovačom je ISR, protónový synchrotrón, ktorý v roku 1971 spustil CERN. Jeho energetický výkon bol 32 GeV v lúči. Bol to jediný funkčný lineárny urýchľovač v deväťdesiatych rokoch.
Po spustení
V Rusku vzniká nový urýchľovací komplex na báze Spoločného inštitútu pre jadrový výskum. Volá sa NICA - Nuclotron based Ion Collider a nachádza sa v Dubne. Účelom budovy je študovať a objavovať nové vlastnosti hustej hmoty baryónov.
Po spustení stroja vedci zo Spojeného inštitútu pre jadrový výskum vDubna pri Moskve bude schopná vytvoriť určitý stav hmoty, akým bol vesmír vo svojich prvých chvíľach po Veľkom tresku. Táto látka sa nazýva kvark-gluónová plazma (QGP).
Výstavba komplexu v citlivom zariadení sa začala v roku 2013 a spustenie je plánované na rok 2020.
Hlavné úlohy
Špeciálne ku Dňu vedy v Rusku pracovníci SÚJV pripravili materiály na vzdelávacie podujatia určené pre školákov. Téma má názov „NICA – Vesmír v laboratóriu“. Videosekvencia za účasti akademika Grigorija Vladimiroviča Trubnikova bude rozprávať o budúcom výskume, ktorý sa bude realizovať na Hadron Collider v Rusku v komunite s ďalšími vedcami z celého sveta.
Najdôležitejšou úlohou, ktorej čelia výskumníci v tejto oblasti, je študovať tieto oblasti:
- Vlastnosti a funkcie úzkych interakcií elementárnych komponentov štandardného modelu časticovej fyziky navzájom, teda štúdia kvarkov a gluónov.
- Hľadanie známok fázového prechodu medzi QGP a hadrónovou hmotou, ako aj hľadanie predtým neznámych stavov baryónovej hmoty.
- Práca so základnými vlastnosťami blízkych interakcií a symetriou QGP.
Dôležité vybavenie
Podstatou hadrónového urýchľovača v komplexe NICA je poskytnúť veľké spektrum lúčov: od protónov a deuterónov po lúče, ktoré pozostávajú z oveľa ťažších iónov, ako je jadro zlata.
Ťažké ióny budú urýchlené do energetických stavov až 4,5 GeV/nukleón a protóny - až dvanásť a pol. Srdcom urýchľovača v Rusku je urýchľovač Nuclotron, ktorý funguje od deväťdesiateho tretieho roku minulého storočia, no výrazne sa zrýchlil.
Zrážač NICA poskytoval niekoľko spôsobov interakcie. Jeden na štúdium toho, ako sa ťažké ióny zrážajú s detektorom MPD, a druhý na vykonávanie experimentov s polarizovanými lúčmi v zariadení SPD.
Dokončenie stavby
Bolo zaznamenané, že na prvom experimente sa zúčastňujú vedci z krajín ako USA, Nemecko, Francúzsko, Izrael a samozrejme Rusko. V súčasnosti prebiehajú práce na zariadení NICA na inštaláciu a uvedenie jednotlivých častí do aktívneho pracovného stavu.
Budova pre hadrónový urýchľovač bude dokončená v roku 2019 a inštalácia samotného urýchľovača bude vykonaná v roku 2020. V tom istom roku sa začnú výskumné práce na štúdiu kolízie ťažkých iónov. Celé zariadenie bude plne funkčné v roku 2023.
Urážač v Rusku je len jedným zo šiestich projektov v našej krajine, ktoré boli ocenené triedou megavedy. V roku 2017 vláda vyčlenila na stavbu tohto stroja takmer štyri miliardy rubľov. Náklady na základnú konštrukciu stroja odhadli odborníci na dvadsaťsedem a pol miliardy rubľov.
Nová éra
Vladimir Kekelidze, riaditeľ fyzikov laboratória JINR High Energy Laboratory, verí, že projekt urýchľovača v Rusku poskytne krajine príležitosť dostať sa na najvyššiepozície vo fyzike vysokých energií.
Nedávno boli objavené stopy „novej fyziky“, ktoré zachytil Veľký hadrónový urýchľovač a presahujú štandardný model nášho mikrokozmu. Bolo uvedené, že novoobjavená „nová fyzika“nebude prekážať pri prevádzke urýchľovača.
V rozhovore Vladimír Kekelidze vysvetlil, že tieto objavy neznehodnotia prácu NICA, keďže samotný projekt vznikol predovšetkým preto, aby sme presne pochopili, ako vyzerali úplne počiatočné momenty zrodu vesmíru a aj to, aké podmienky na výskum, ktoré sú dostupné v Dubni, neexistujú nikde inde na svete.
Povedal tiež, že vedci JINR ovládajú nové aspekty vedy, v ktorých sú odhodlaní zaujať vedúcu pozíciu. Že prichádza éra, v ktorej sa vytvára nielen nový urýchľovač, ale aj nová éra vo vývoji fyziky vysokých energií pre našu krajinu.
Medzinárodný projekt
Podľa toho istého režiséra bude práca na NICA, kde sa nachádza Hadron Collider, medzinárodná. Pretože výskum fyziky vysokých energií v našej dobe vykonávajú celé vedecké tímy, ktoré pozostávajú z ľudí z rôznych krajín.
Na práci na tomto projekte sa v zabezpečenom zariadení už podieľali zamestnanci z dvadsiatich štyroch krajín sveta. A cena tohto zázraku je podľa približných odhadov päťstoštyridsaťpäť miliónov dolárov.
Nový urýchľovač tiež pomôže vedcom vykonávať výskum v oblasti novej hmoty, materiálovej vedy, rádiobiológie, elektroniky, lúčovej terapie a medicíny. OkremOkrem toho bude toto všetko prínosom pre programy Roskosmos, ako aj pre spracovanie a likvidáciu rádioaktívneho odpadu a vytvorenie najnovších zdrojov kryogénnej technológie a energie, ktorých používanie bude bezpečné.
Higgsov bozón
Higgsov bozón sú takzvané Higgsove kvantové polia, ktoré sa nevyhnutne objavujú vo fyzike, respektíve v jej štandardnom modeli elementárnych častíc, ako dôsledok Higgsovho mechanizmu nepredvídateľného narušenia elektroslabej symetrie. Jeho objav bol dokončením štandardného modelu.
V rámci toho istého modelu je zodpovedný za zotrvačnosť hmoty elementárnych častíc - bozónov. Higgsovo pole pomáha vysvetliť výskyt zotrvačnej hmoty v časticiach, to znamená nosičov slabej interakcie, ako aj neprítomnosť hmoty v nosiči - častici so silnou interakciou a elektromagnetickou (gluón a fotón). Higgsov bozón sa vo svojej štruktúre prejavuje ako skalárna častica. Má teda nulovú rotáciu.
Otvorenie poľa
Tento bozón bol axiomatizovaný už v roku 1964 britským fyzikom menom Peter Higgs. Celý svet sa o jeho objave dozvedel čítaním jeho článkov. A po takmer päťdesiatich rokoch hľadania, teda v roku 2012, 4. júla, bola objavená častica, ktorá sa hodí do tejto úlohy. Bol objavený ako výsledok výskumu na LHC a jeho hmotnosť je približne 125-126 GeV/c².
Veriť, že táto konkrétna častica je ten istý Higgsov bozón, má celkom dobré dôvody. V roku 2013, v marci, rôzni výskumníci z CERN-uoznámili, že častica nájdená pred šiestimi mesiacmi je v skutočnosti Higgsov bozón.
Aktualizovaný model, ktorý obsahuje túto časticu, umožnil skonštruovať kvantovú renormalizovateľnú teóriu poľa. A o rok neskôr, v apríli, tím CMS oznámil, že Higgsov bozón má rozpadovú šírku menšiu ako 22 MeV.
Vlastnosti častíc
Ako každá iná častica z tabuľky, aj Higgsov bozón podlieha gravitácii. Má náboje farby a elektriny, ako aj, ako už bolo spomenuté, nulovú rotáciu.
Existujú štyri hlavné kanály pre objavenie sa Higgsovho bozónu:
- Po splynutí dvoch gluónov. On je ten hlavný.
- Pri zlúčení párov WW- alebo ZZ-.
- S podmienkou sprevádzania W- alebo Z- bozónu.
- S prítomnými top kvarkami.
Rozpadá sa na pár b-antikvark a b-kvark, na dva páry elektrón-pozitrón a/alebo mión-antimión s dvoma neutrínami.
V roku 2017, na samom začiatku júla, na konferencii za účasti EPS, ATLAS, HEP a CMS zaznela správa, že sa konečne začali objavovať viditeľné náznaky, že Higgsov bozón sa rozpadá na pár b-kvark- antikvark.
Predtým to bolo nereálne vidieť to na vlastné oči v praxi kvôli ťažkostiam s oddelením produkcie tých istých kvarkov iným spôsobom od procesov na pozadí. Štandardný fyzikálny model hovorí, že takýto rozpad je najčastejší, teda vo viac ako polovici prípadov. Otvorené v októbri 2017spoľahlivé pozorovanie rozpadového signálu. Takéto vyhlásenie urobili CMS a ATLAS vo svojich publikovaných článkoch.
Vedomie más
Higgsom objavená častica je taká dôležitá, že Leon Lederman (nositeľ Nobelovej ceny) ju v názve svojej knihy nazval časticou Boha. Hoci samotný Leon Lederman vo svojej pôvodnej verzii navrhol „Diablovu časticu“, ale redakcia jeho návrh zamietla.
Toto frivolné meno je v médiách široko používané. Hoci to mnohí vedci neschvaľujú. Domnievajú sa, že názov „bozón fľaše šampanského“by bol oveľa vhodnejší, keďže potenciál Higgsovho poľa pripomína dno práve tejto fľaše a jej otvorenie určite povedie k úplnému vyprázdneniu mnohých takýchto fliaš.
