Большой адронный коллайдер

Предисловие

Давненько меня просили перейти на авторский формат, ну вот, видимо, пришло время. Писать статьи я не буду ежедневно, чтобы:

• вам не приходила тонна уведомлений ежедневно, ибо итак, думаю, достаточно, что вам многие пишут и/или приходят уведомления с других каналов
• писать статьи не для того, чтобы "просто было", а писать их тогда, когда захочется мне же, что, собственно, повлияет на её качество в лучшую сторону

Но писать буду, а вот когда они будут выходить - ну кто знает)

И всё это время будут не только статьи в телеграфе, будут и простенькие маленькие посты, возможно и гифки (в общем как мне вздумается), так что если Вы не любитель лонгридов, то отчаиваться не стоит :)

Итак, предисловие закончилось, переходим же к самой статье!

Думаю, многие слышали об этой массивной постройке. Здесь частицы (а именно адроны - частицы, участвующие в сильном взаимодействии. Таковыми являются протоны) разгоняются до околосветовых скоростей и затем соударяются, а учёные, собственно, наблюдают за тем, что после этого соударения происходит. Но как же тут всё устроено?

Чтобы вам был наглядно понятен принцип работы, я прикрепил сверху инфографику БАКа. Но сейчас давайте же копнём поглубже и узнаем поподробнее о данном объекте.

Здесь работают учёные из CERN (Conseil Européenne pour la Recherche Nucléaire). Это - крупнейшая мировая лаборатория ав области физики высоких энергий. Включает в себя 3000 постоянных сотрудников. Также принимают участие в проектах ЦЕРНа несколько тысяч учёных и исследователей из 80 стран мира.

Ну что же, с сотрудниками мы разобрались, теперь давайте уже перейдём к рассмотрению как же эта штуковина работает.

Шаг 1. Добыча протонов.

Всё начинается с того, что мы должны иметь протоны отдельно от вещества. Как же это всё происходит? Для этого используется дуоплазмотрон. Нет, я не собираюсь пугать вас сложными словами, как некоторые могли бы сейчас подумать. Так лишь называется первая ступень ускорителя, куда попадает газообразный водород. Здесь проводится электрический разряд, из-за чего водород, состоящий из одного протона и одного электрона, теряет последнего, вследствие чего остаётся только плазма - вещество, состоящее из заряженных частиц (протонов). Однако, получить прямо чистую протонную плазму сложно, поэтому далее образованная плазма, включающая также облако молекулярных ионов и электронов, проходит фильтрацию для выделения облака протонов, где под действием магнитов протонная плазма сбивается в пучок.

Шаг 2. Предварительный разгон частиц.

Вот мы получили протонную плазму из первого шага (конечно же, такое вы можете с лёгкостью провести в домашних условиях (надеюсь вы меня сейчас не послушали и не стали на самом деле стараться это сделать прямо дома)), но что же делать с ней дальше?

После проделанной работы, сие творение отправляется в линейный ускоритель LINAC 2 (представляет он из себя кольцо длиной 30 метров, последовательно увешенное несколькими полыми цилиндрическими проводниками (электродами)), где эти частицы уже разгоняются до 31% скорости света, а их энергия составляет 50 МэВ. Стоит заметить, что при этом возрастает их масса на 5%.

На следующий год-второй уже, кстати, планируется замена LINAC 2 на LINAC 4, который будет разгонять нашу протонную смесь до 160 МэВ.

Далее протоны попадают в протон-синхронный бустер. Но что же это вообще такое, что нам админ тут втирает? Объясняю - это 4 наложенных кольца диаметром 50 метров, в которых расположены электромагнитные резонаторы.

— Ну и что? Ну какие-то кольца, что нам это даёт?

Благодаря этому прибору частицы получают хорошее такое ускорение за счёт высокой напряжённости создаваемого ими электромагнитного поля (в результате разности потенциалов полей). Теперь наши ребятишки-протоны уже вообще бешеные, ибо их скорость составляет 91% от скорости света, а энергия достигает 1,4 ГэВ! Но это ещё не всё, ведь дальше они держат путь в протонный синхротрон!

Протонный синхротрон - аппарат, разгоняющий частицы по круговой орбите до 26 ГэВ. Его диаметр составляет 628 метров, оснащён 27 магнитами, которые, собственно, и направляют частицы.

Но это ещё не всё! Теперь у нас остаётся предпоследний круг! Угадайте, как он называется? Ладно, не буду долго тянуть и отвечу - далее на пути у наших ребятишек идёт протонный суперсинхротрон!

Также он ещё называется суперпротонным синхротроном.

Долго мучать вас сложными словами не буду, поэтому объясню сразу - это огромное кольцо длиной 7 метров, оснащённое 1317 магнитами. На этом предпоследнем кругу ада частицы доходят до 450 ГэВ!

Шаг 3. Разгон и столкновение

Итак, мы уже получили протонную плазму, отфильтровали её, даже уже слегка разогнали, теперь же давайте разгоним её ещё сильнее! Для этого полученное нами вещество отправляется в главное кольцо - Большой Адронный Коллайдер (LHC), состоящее из двух параллельных линий, благодаря которым частицы двигаются в противоположных направлениях. Протоны здесь достигают энергии 6,5 ТэВ (т.е. энергия взрыва будет 13 ТэВ), при этом их скорость всего на 11 км/ч ниже скорости света, поэтому всего лишь за 1 секунду этот пучок протонов пробегает это кольцо длиной 26,6 км целых 11'000 раз! Однако прежде чем произойдёт их столкновение, они будут циркулировать от 5 часов до суток.

Столкновение частиц происходит в четырех точках основного кольца LHC, в которых располагаются четыре детектора: ATLAS, CMS, ALICE и LHCb. Но это долгая тема, так что давайте сначала наберём под этой статьёй 120 лайков, чтобы я видел, что вы здесь и вам было интересно это читать :D Тогда я напишу вторую часть этой статьи, где я расскажу про каждый из этих модулей.

Вторая часть готова! Прочитать её можно, кликнув СЮДА.