Демокрит: Новият брой на сп. Наука е още в печатницата, но вие може да консумирате още докато е топла
статията за LHC на доц. д-р Леандър Литов (Физически факултет на СУ 'Св. Кл. Охридски').

Ето как започва:

На 10 септември 2008 г. в Европейския център за ядрени изследвания (ЦЕРН - CERN) бе направен първи опит да се въведе в експлоатация новия ускорител на насрещни снопове, наречен голям адронен колайдер (ГАК).

Не без основания се очаква изследванията, провеждани с помощта на това уникално съоръжение, да открият нова ера в нашето познание за структурата на материята, пространство - времето и историята на възникването на Вселената.

Това събитие предизвика небивал интерес не само в научните среди, но и сред широката общественост.

Бяха направени множество спекулативни изказвания както от хора, свързани с научните среди, така и от псевдоучени, които доведоха до масова психоза и прогнози за унищожаване на Земята.

В така създалата се ситуация е наложително запознаването на българската научна общественост с
реалните цели на изследванията, провеждани в ЦЕРН,
с очакваните резултати, както и
с потенциалните опасности.

В изложението по-долу ще се опитаме да отговорим на някои от най-често задаваните въпроси с надеждата да изградим една обективна представа за това, какво се случва в ЦЕРН.

Демокрит: Преди да си свалите статията в PDF /850KB/, вижте малко абстракти:

• Какво е ГАК?
  В ЦЕРН в продължение на много години е изграден уникален ускорителен комплекс, състоящ се от верига ускорители, като във всеки следващ ускорител се инжектира сноп, ускорен до определена енергия. ГАК е последният от тази верига и ще ускорява протони до енергии 7 тераелектронволта (масата на протона е ~ 1 гигаелектронволт) и тежки ядра до 2,76 тераелектронволта/нуклон. В него ще се ускоряват едновременно два снопа частици, движещи се в противоположни посоки, чиито траектории се пресичат в 4 точки. Собствено, това са местата, в които ще стават взаимодействията на двата снопа. Подобен тип машини се наричат ускорители на насрещни снопове или още колайдери. ...
  Енергията, отделена при сблъсъка на два протона в ГАК, съответства на типичните енергии, които са имали частиците в най-ранните моменти (10-12 – 10-15 секунди след Големия взрив) от развитието на Вселената. Ето защо в експериментите, провеждани на ГАК, ще се изследват процесите, които са протичали именно при тези условия и в този етап от развитието на Вселената. В този смисъл може да се каже, че с помощта на ГАК ще видим Вселената, такава каквато е била в първата секунда от нейното съществуване. Тук ясно трябва да подчертаем, че ние
  не можем и няма да раждаме нови вселени и нови светове...

• Какво знаем?
  През втората половина на ХХ век беше достигнат съществен прогрес в развитието на физиката на елементарните частици, довел до разработването на т.нар. Стандартен модел на силните и електрослабите взаимодействия (СМ). В рамките на този модел фундаменталните съставящи на познатата ни материя са обединени в три поколения, като всяко от тях включва два кварка и два лептона. ...
  СМ е проверен експериментално и съответно потвърден, там където е приложим, с изключително висока прецизност. Единствено Хиггс–бозонът все още не е наблюдаван експериментално. Ето защо, за окончателното окомплектоване на СМ е необходимо провеждането на експерименти за откриване и последващо изучаване на свойствата на тази изключително важна частица.
  Макар че работи прекрасно, механизмът на Хиггс–Кибъл е едно изкуствено построение, което предизвиква
  дълбоко неудовлетворение сред учените, занимаващи се с физика на елементарните частици. По тази, както и по ред други причини, които ще разгледаме по-долу, общоприето е мнението, че СМ трябва да се третира като феноменологичен модел, които описва само част от цялата истина за структурата на материята...

• Какво не знаем?
  Въпреки колосалния прогрес на нашето познание за структурата на материята, през последните десетина години в резултат на нови изследвания, астрономически и астрофизически наблюдения бе показано, че в действителност СМ описва само около 4% от материята във Вселената...
  Тъмната материя определя около 23% от пълната маса на Вселената. В рамките на СМ модела няма подходяща частица, която би могла да бъде отговорна за нея.
  Още по-интересни резултати бяха получени от измерването на нееднородността на реликтовото излъчване във Вселената. Бе показано, че ние живеем в плоска Вселена, която се разширява с постоянно ускорение. Това означава, че във Вселената съществува някаква сила от типа на антигравитация, която поддържа това разширение. За момента, нейната природа е напълно неясна. Условно тя е наречена тъмна енергия и съставлява около 73% от пълната енергия на Вселената

  

• Какво очакваме от експериментите на ГАК?
  Първата задача на ГАК е да се провери Стандартния модел. Това преди всичко предполага експериментално наблюдение на Хиггс–бозона и изследване на неговите свойства. Едновременно с това, ще се проведе широка програма за изследване на свойствата на красивите (b) и топ (t) кварки. Тук можем да включим също така наблюдаването и изследването на кварк-глуонната плазма. В случай, че Хиггс-бозонът не бъде открит, ще се наложи да преразгледаме изцяло СМ и представите си за структурата на пространство-времето...
  Ще бъдат проверени предсказанията за наличие на повече от 4 измерения на пространство-времето...
  Като обща постановка: на ГАК се очаква да се наблюдават явления, които не се описват в рамките на Стандартния модел – т.нар. нова физика...

• Къде сме ние?
  България участва в подготовката на изследванията на ГАК от 1990 г. Две групи от специалисти (от СУ „Св. Кл. Охридски” и от Института за ядрени изследвания и ядрена енергетика на БАН) се включиха от самото начало в изграждането на експеримента CMS. Българските учени имат съществен принос в
  разработването на конструкцията на детектора CMS,
  производството на прототипи на адрония калориметър и техните тестове в сноповете на ускорителя SPS в ЦЕРН,
  производството на абсорбера за този калориметър (над 700 т месингови плочи с размери 100х300х5 см3 бяха произведени в България),
  разработването на конструкцията, производството и тестовете на 480 камери със съпротивителна плоскост, покриващи площ около 1000 м2, за мюонната система на детектора,
  разработването на физическата програма на експеримента,
  разработването на софтуер за моделиране на детектора и анализ на данните от него...
  Тъй като потокът от информация от експериментите е огромен (стотици PB), под ръководството на ЦЕРН се разработва следващото поколение на световната мрежа WWW, наречено Grid. Тази система ще предоставя не само достъп до информация, но и компютърен ресурс за нейната обработка. Българските специалисти изградиха 5 компютърни клъстера (СУ „Св. Кл. Охридски”; ИЯИЯЕ, ИПОИ, ИММ на БАН), работещи в световната Grid мрежа...

• Ще унищожим ли Земята?
  Всеки път, когато човечеството се опитва да направи нова качествена крачка в познанието за света, се намират хора, които се опитват по един или друг начин да попречат. Не минава без подобни действия и стартът на новите изследвания с ускорителя ГАК. Преди всичко трябва да отбележим, че целият комплекс – ускорител, детектори, инфраструктура и програма на изследванията, е минавал нееднократно оценки - международни и национални, провеждани от независими експерти. Всички те потвърждават еднозначно пълната безопасност, както за персонала провеждащ изследванията, така и за населението, разположено в близка околност на ускорителя...
  Все пак трябва да отбележим, че експериментите, провеждани на ГАК, не са нещо, което ще се случи за първи път на Земята. В атмосферата на нашата планета попадат непрекъснато космически лъчи, в това число и протони с енергии, равни и дори по-високи от достижимите в ГАК. Тези протони взаимодействат с протоните от ядрата на атомите в атмосферата, при което протичат същите физически реакции и се раждат същите обекти, които ще се раждат и на ускорителя в ЦЕРН. Този 'експеримент' се провежда в продължение на милиарди години и досега в него не се е родило нищо такова, което да унищожи Земята...
  ЦЕРН е разположен недалеч от Женевското летище. Наблюдавайки излитащите самолети, човек неволно си задава въпроса – къде щеше да бъде сега човечеството, ако някой първо не беше мечтал, а после и не беше опитал да полети?

Демокрит: Съществени подробности около ГАК търсете в статията /.pdf 850KB/ на
доц. Литов, публикувана в кн. 5 на сп. Наука

Автор: Сп. НАУКА

затвори