(або ВАК)- на даний момент найбільший і найпотужніший прискорювач частинок у світі. Ця махіна була запущена у 2008 році, але довго працювала на знижених потужностях. Розберемося, що це таке і навіщо потрібний великий адронний колайдер.
Історія, міфи та факти
Ідея створення колайдера була озвучена у 1984 році. А сам проект на будівництво колайдера було схвалено і прийнято аж 1995 року. Розробка належить Європейському центру ядерних досліджень (CERN). Загалом запуск колайдера привернув до себе велику увагу не лише вчених, а й простих людей з усього світу. Говорили про всілякі страхи та жахіття, пов'язані із запуском колайдера.
Втім, хтось і зараз, цілком можливо, чекає на апокаліпсис, пов'язаний з роботою ВАК і тремтить від однієї думки про те, що буде, якщо ч вибухне великий адронний колайдер. Хоча, в першу чергу, всі боялися чорної дірки, яка, спочатку будучи мікроскопічною, розростеться і благополучно поглине спочатку сам колайдер, а за ним Швейцарію та решту світу. Також більшу паніку викликала анігіляційна катастрофа. Група вчених навіть подала до суду, намагаючись зупинити будівництво. У заяві йшлося про те, що згустки антиматерії, які можуть бути отримані в колайдері, почнуть анігілювати з матерією, почнеться ланцюгова реакція і весь Всесвіт буде знищений. Як казав відомий персонаж із «Назад у Майбутнє»:
Весь Всесвіт, звичайно, у найгіршому випадку. У кращому – лише наша галактика. Лікар Емет Браун.
А тепер спробуємо зрозуміти, чому він адронний? Справа в тому, що він працює з адронами, точніше розганяє, прискорює та стикає адрони.
Адрони- Клас елементарних частинок, схильних до сильної взаємодії. Адрони складаються з кварків.
Адрони поділяються на баріони та мезони. Щоб було простіше, скажімо, що з баріонів складається майже вся відома нам речовина. Спростимо ще більше і скажемо, що баріони – це нуклони (протони та нейтрони, що становлять атомне ядро).
Як працює великий адронний колайдер
Масштаб дуже вражає. Колайдер є кільцевим тунелем, що залягає під землею на глибині ста метрів. Довжина великого адронного колайдера становить 26 659 метрів. Протони, розігнані до швидкостей, близьких до швидкості світла, пролітають у підземному колі територією Франції та Швейцарії. Якщо говорити точно, то глибина залягання тунелю лежить у межах від 50 до 175 метрів. Для фокусування і утримання пучків протонів, що летять, використовуються надпровідні магніти, їх загальна довжина становить близько 22 кілометрів, а працюють вони при температурі -271 градусів за Цельсієм.
У складі колайдера 4 гігантські детектори: ATLAS, CMS, ALICE та LHCb. Крім основних великих детекторів є ще й допоміжні. Детектори призначені для фіксації результатів зіткнень частинок. Тобто після того, як на навколосвітніх швидкостях стикаються два протони, ніхто не знає чого чекати. Щоб «побачити», що вийшло, куди відскочило і як далеко відлетіло, і існують детектори, напхані всілякими датчиками.
Результати роботи великого адронного коллайдера.
Навіщо потрібний колайдер? Ну точно не для того, щоб знищити Землю. Здавалося б, який сенс зіштовхувати частки? Справа в тому, що питань без відповідей у сучасній фізиці дуже багато, і вивчення світу за допомогою розігнаних частинок може в буквальному сенсі відкрити новий пласт реальності, зрозуміти устрій світу, а можливо навіть відповісти на головне питання «сенсу життя, Всесвіту і взагалі» .
Які відкриття вже зробили на ВАК? Найвідоміше - це відкриття бозона Хіггса(Йому ми присвятимо окрему статтю). Крім того, були відкриті 5 нових частинок, отримані перші дані зіткнень на рекордних енергіях, показано відсутність асиметрії протонів та антипротонів, виявлено незвичайні кореляції протонів. Список можна продовжувати довго. А ось мікроскопічних чорних дірок, які наводили страх на домогосподарок, виявити не вдалося.
І це при тому, що колайдера ще не розігнали до його максимальної потужності. Наразі максимальна енергія великого адронного колайдера – 13 ТеВ(Тера електрон-Вольт). Однак, після відповідної підготовки протони планують розігнати до 14 ТеВ. Для порівняння, у прискорювачах-попередниках ВАК максимально отримані енергії не перевищували 1 ТеВ. Так розганяти частки міг американський прискорювач Теватрон зі штату Іллінойс. Енергія, досягнута в колайдері - далеко не найбільша у світі. Так, енергія космічного проміння, зафіксованого на Землі, перевищує енергію частки, розігнаної в колайдері в мільярд разів! Тож небезпека великого адронного колайдера мінімальна. Цілком імовірно, що після того, як усі відповіді будуть отримані за допомогою ВАК, людству доведеться будувати ще один колайдер більш потужно.
Друзі, любите науку, і вона обов'язково покохає Вас! А допомогти Вам полюбити науку легко зможуть наші автори. Звертайтесь за допомогою, і нехай навчання приносить радість!
Великий адронний колайдер (Large Hardon Collider, LHC) - це типовий (хоч і надпотужний) прискорювач заряджених частинок на зустрічних пучках, призначений для розгону протонів та важких іонів (іонів свинцю) та вивчення продуктів їх зіткнень. ВАК - це мікроскоп, за допомогою якого фізики будуть розгадувати, з чого і як зроблена матерія, отримуючи відомості про її пристрій на новому, ще більш мікроскопічному рівні.
Багато хто чекав з нетерпінням, а що ж буде після його запуску, але нічого в принципі й не сталося — наш світ дуже нудний, щоб трапилося щось справді цікаве та грандіозне. Ось вона цивілізація та її вінець творіння людина, якраз вийшла якась коаліція цивілізації та людей, згуртувавшись разом уже протягом століття, в геометричній прогресії загажуємо землю, і безчинно руйнуємо все те, що накопичувалося мільйони років. Про це ми поговоримо в іншому повідомленні, і так – ось він АДРОННИЙ КОЛАЙДЕР.
Всупереч численним та різнобічним очікуванням, народів та ЗМІ все пройшло тихо та мирно. О, як же було все роздуто, наприклад газети твердили від номера до номера: «БАК = кінець світу!», «Шлях до катастрофи чи відкриттів?», «Анігіляційна Катастрофа», чи не кінець світу пророкували й гігантську чорну дірку. яку засмоктить всю землю. Певне ці теорії висували заздрісні фізики, які у школі не вдалося отримати атестат про закінчення із цифрою 5, з цього предмета.
Ось, наприклад, був такий філософ Демокріт, який у своїй давній Греції (до речі, сучасні школярі пишуть це одним словом, тому що сприймають це неіснуючою дивною, на кшталт СРСР, Чехословаччини, Австро-Угорщини, Саксонії, Курляндії і т.д. – «Древня греція») він висловив якусь теорію, що речовина складається з неподільних частинок - атомів, але доказ цього, вчені знайшли лише приблизно через 2350 років. Атом (неподільний) - розділити теж можна, це виявили ще через 50 років, на електрониі ядра, а ядро– на протони та нейтрони. Але й вони, як з'ясувалося, не найдрібніші частинки і, у свою чергу, складаються з кварків. На сьогодні фізики вважають, що кварки- Межа розподілу матерії і нічого менше не існує. Відомо шість типів кварків: верхній, дивний, зачарований, чарівний, щирий, нижній – а вони з'єднуються за допомогою глюонів.
Слово колайдер походить від англійської collide - стикатися. У колайдері два пуски частинок летять назустріч одна одній і зіткненні енергії пучків складаються. Тоді як у звичайних прискорювачах, які будуються і працюють ось уже кілька десятиліть (перші їх моделі щодо помірних розмірів та потужності, з'явилися ще перед Другою світовою війною в 30-х роках), пучок ударяє по нерухомій мішені та енергії такого зіткнення набагато менше.
«Адронний» колайдер названий, тому що призначається для розгону адронів. Адрони– це сімейство елементарних частинок, до яких належать протони та нейтрони, з них складаються ядра всіх атомів, а також різноманітні мезони. Важлива властивість адронів - те, що вони не є по-справжньому елементарними частинками, а складаються з кварків, склеєних глюонами.
Великим колайдер став через свої розміри – це найбільша фізична експериментальна установка з усіх, що будь-коли існують у світі, тільки основне кільце прискорювача тягнеться більш ніж на 26 км.
Передбачається, що швидкість розігнаних БАКом протонів складе 0,9999999998 від швидкості світла, а кількість зіткнень частинок, що відбуваються в прискорювачі кожну секунду, досягне 800 млн. Сумарна енергія протонів, що стикаються, складе 14 ТеВ, 15 е на кожну пару нуклонів, що стикаються. Нуклони(Від лат. Nucleus - ядро) - загальна назва для протонів та нейтронів.
Існують різні думки щодо техніки створення прискорювачів на сьогоднішній день: одні запевняють, що вона підійшла до свого логічного болю, інші ж що межі досконалості немає – і різними оглядами наводять огляди конструкцій, розмір яких у 1000 разів менший, а за продуктивністю вищий за БАК' а. В електроніці чи комп'ютерній техніці постійно йде мініатюризація за одночасного зростання працездатності.
Великий Hardon Collider, LHC — типовий (albeit extremely) accelerator of charged particles in the beams, налаштований на disperse the protons and heavy ions (lead ions) and study the products of their collisions. BAC - цей мікроскоп, в якому фізична буде нерозвиненою, яка і як зробити матеріал для отримання інформації про його пристрій в новому, або більше мікроскопічний рівень.
Багато хто waited eagerly, але коли ти робиш після його ходу, але немає в принципі і не буде зроблено — our world is missing much that has pened is something дійсно interesting and ambitious. Тут він є civilization і його коронація створення людини, тільки з пропозицією коаліції civilization і людей, членів, один для більш центру, в geometric progression zagazhivaem land, і beschinno destroying anything that accumulated millions of years. On this we will talk in another message, and so — that he Hadron Collider.
Неприпустимо багато і варіювати вирази людей і медіа всіх біжать і тяжко. О, як це було все bloated, як newspaper firm by number of rooms: "BAC = the end of the world!", "The road to discovery or disaster?", "Annihilation catastrophe", майже the end of the world and things are a gigantic black hole in zasoset that all the land. Сприймають ці теорії заохочення до фізики, в яких школярі не отримували оцінки зробленості від фігури 5, на предмет.
Тут, для прикладу, був філософ Democritus, який в давнину Greece (і, incidentally, сучасні школярі писали його в одному слові, як мусить це сторона не існує, як USSR, Czechoslovakia, Austria-Hungary, Saxony, Kurland, . — «Drevnayagretsiya»), він мав деякі теорії, які матері містять індивідуальні елементи — атоми, але розбіжності з цим, науковці мають тільки після 2350 років. Atom (indivisible) — може також бути відокремлений, це є до 50 років на електронах і нуклеї і нуклеї — protons and neutrons at. Але вони, як це кинулися назовні, немалі дрібні частини і, в торні, є складеними з хмар. To date, physics believe that quarks — the limit of division of matter and anything less does not exist. We know of six types of quarks: ceiling, strange, charmed, charming, genuine, bottom — і вони є connected via gluons.
The word «Collider» від English collide — face. У коледжі, два розділи запуску витікають дочленів будь-якого іншого і з колезіями енергетичних композицій. While in conventional accelerators, which are under construction and work for several decades (the first of their models on moderate size and power, appeared before the Second World War in the 30-s), puchek strikes on fixed targets and energy of the colli is much smaller.
«Hadronic» collider намічений because it is designed to disperse the hadrons. Hadrons - це сімейна частина елементів, які включають protons і neutrons, складаються з числа всіх атомів, як добре, як різновид mesons. An important feature of hadrons — that they не є truly elementary particles, and є composed of quarks, «glued» gluon.
The big collider has been because of its size — is the largest physical experimental setup ever in the world, тільки the main accelerator ring stretches for more than 26 km.
Це вважається, що ця величина розбитий танк буде 0.9999999998 протоки на швидкість світла, а число зображень повідомлень в аккумуляторі протягом двох секунд, до 800 мільйонів загальних дій 1 and the nuclei of lead - 5.5 GeV for each pair of colliding nucleons (від Lat. nucleus - nucleus) - the generic name for the protons and neutrons.
Там є різні погляди на створення accelerator technology to date: some say that it came to its logical side, others that there is no limit to perfection - and the different surveys provided an overview of structures, which are 1000 продуктивність BUCK 'Yes. У електронах або комп'ютерних технологіях є незмінно мініатюризація, при збільшенні ефективності.
Історія створення прискорювача, який ми знаємо сьогодні як великий адронний колайдер, розпочинається ще з 2007 року. Спочатку хронологія прискорювачів розпочалася з циклотрону. Прилад був невеликий пристрій, який легко вміщався на столі. Потім історія прискорювачів почала стрімко розвиватися. З'явився синхрофазотрон та синхротрон.
В історії, мабуть, найцікавішим став період із 1956 по 1957 роки. На той час радянська наука, зокрема фізика, не відставала від зарубіжних братів. Використовуючи напрацьований роками досвід, радянський фізик на ім'я Володимир Векслер здійснив прорив у науці. Ним було створено найпотужніший на той час синхрофазотрон. Його робоча потужність дорівнювала 10 гігаелектронвольт (10 мільярдів електронвольт). Після цього відкриття створювалися вже серйозні зразки прискорювачів: великий електронно-позитронний колайдер, Швейцарський прискорювач у Німеччині, США. Усі вони мали одну спільну мету – вивчення фундаментальних частинок кварків.
Великий адронний колайдер було створено насамперед завдяки старанням італійського фізика. Ім'я йому Карло Рубіа, лауреат Нобелівської премії. Під час своєї діяльності Руббіа працював директором у Європейській організації з ядерних досліджень. Вирішено було побудувати та запустити адронний колайдер саме на місці центру досліджень.
Де адронний колайдер?
Колайдер розташований на кордоні між Швейцарією та Францією. Довжина його кола складає 27 кілометрів, тому його і називають великим. Кільце прискорювача сягає вглиб від 50 до 175 метрів. У колайдері встановлено 1232 магніти. Вони є надпровідними, а значить, з них можна виробити максимальне поле для розгону, оскільки витрати енергії в таких магнітах практично відсутні. Загальна вага кожного магніту становить 3,5 тонни за довжини 14,3 метра.
Як і будь-який фізичний об'єкт великий адронний колайдер виділяє тепло. Тому його потрібно постійно остуджувати. Для цього підтримується температура 1,7 К за допомогою 12 мільйонів літрів рідкого азоту. Крім цього, для охолодження використовується (700 тисяч літрів), і найважливіше - використовується тиск, який у десять разів нижчий за нормальний атмосферний.
Температура 1,7 К за шкалою Цельсія становить –271 градус. Така температура майже близька до називається мінімально можливою межею, яка може мати фізичне тіло.
Внутрішня частина тунелю не менш цікава. Там знаходяться ніобій-титанові кабелі із надпровідними можливостями. Їхня довжина становить 7600 кілометрів. Загальна вага кабелів дорівнює 1200 тонн. Внутрішність кабелю - це сплетення 6300 дротів із загальною відстанню 1,5 мільярда кілометрів. Така довжина дорівнює 10 астрономічних одиниць. Наприклад, дорівнює 10 таким одиницям.
Якщо говорити про його географічне розташування, то можна сказати, що кільця коллайдера лежать між містами Сен-Жені і Форне-Вольтер, розташованими на французькій стороні, а також Мейрін і Вессурат - зі Швейцарської сторони. Маленьке кільце, що називається PS, проходить вздовж кордону діаметром.
Сенс існування
Щоб відповісти на запитання «для чого потрібен адронний колайдер», потрібно звернутися до вчених. Багато вчених говорять, що це найбільший винахід за весь період існування науки, і те, що без нього наука, яка відома нам сьогодні, просто немає сенсу. Існування та запуск великого адронного колайдера цікаві тим, що при зіткненні частинок в адронному колайдері відбувається вибух. Всі найдрібніші частки розлітаються в різні боки. Утворюються нові частинки, які можуть пояснити існування та сенс багато чого.
Перше, що вчені намагалися знайти в цих частинках, що розбилися - це теоретично передбачену фізиком Пітером Хіггсом елементарну частинку, названу Це приголомшлива частка є носієм інформації, як вважається. Ще її прийнято називати «часткою Бога». Відкриття її наблизило б вчених до розуміння всесвіту. Слід зазначити, що у 2012 році, 4 липня, адронний колайдер (запуск його частково вдався) допоміг виявити схожу частинку. На сьогоднішній день вчені намагаються вивчити її докладніше.
Чи довго...
Звичайно, одразу виникає питання, а чому вчені так довго вивчають ці частки. Якщо є прилад, то можна запускати його, і щоразу знімати нові і нові дані. Справа в тому, що робота адронного колайдера – це дороге задоволення. Один запуск обходиться у велику суму. Наприклад, річна витрата енергії дорівнює 800 млн. кВт/год. Такий обсяг енергії витрачає місто, де проживає близько 100 тис. осіб, за середніми мірками. І це не рахуючи витрат на обслуговування. Ще одна причина - це те, що у адронного коллайдера вибух, який відбувається при зіштовхуванні протонів, пов'язаний з отриманням великого обсягу даних: комп'ютери зчитують стільки інформації, що на обробку потрібно багато часу. Навіть незважаючи на те, що потужність комп'ютерів, які отримують інформацію, велика навіть за сьогоднішніми мірками.
Наступна причина – це не менш відома Вчені, які працюють з колайдером у цьому напрямку, впевнені, що видимий спектр всього всесвіту становить лише 4%. Передбачається, що ті, що залишилися, — це темна матерія і темна енергія. Експериментально намагаються довести те, що ця теорія є вірною.
Адронний колайдер: за чи проти
Висунута теорія про темну матерію поставила під сумнів безпеку існування адронного колайдера. Виникло питання: "Адронний колайдер: за чи проти?" Він хвилював багатьох вчених. Усі великі уми світу розділилися на дві категорії. «Противники» висунули цікаву теорію про те, що якщо така матерія існує, то у неї має бути протилежна їй частка. І при зіткненні частинок у прискорювачі з'являється темна частина. Існував ризик того, що темна частина та частина, яку ми бачимо, зіткнуться. Тоді це могло б призвести до загибелі всього всесвіту. Однак після першого запуску адронного колайдера ця теорія була частково розбита.
Далі за значимістю йде вибух всесвіту, вірніше сказати – народження. Вважається, що при зіткненні можна поспостерігати те, як всесвіт поводився в перші секунди існування. Як вона виглядала після походження Великого вибуху. Вважається, що процес зіткнення частинок дуже схожий на те, що був на початку зародження всесвіту.
Ще не менш фантастична ідея, яку перевіряють вчені – це екзотичні моделі. Це здається неймовірним, але є теорія, яка передбачає, що існують інші виміри та всесвіт зі схожими на нас людьми. І, як не дивно, прискорювач і тут зможе допомогти.
Простіше кажучи, мета існування прискорювача в тому, щоб зрозуміти, що таке всесвіт, як він був створений, довести чи спростувати всі існуючі теорії про частинки та пов'язані з ними явища. Звичайно, на це знадобляться роки, але з кожним запуском з'являються нові відкриття, які перевертають світ науки.
Факти про прискорювач
Всім відомо, що прискорювач розганяє частинки до 99% швидкості світла, але не всі знають, що відсоток дорівнює 99,9999991% від швидкості світла. Ця чудова цифра має сенс завдяки ідеальній конструкції та потужним магнітам прискорення. Також слід зазначити деякі менш відомі факти.
Приблизно 100 млн. потоків з даними, які надходять від кожного з двох основних детекторів, можуть за лічені секунди заповнити більше 100 тисяч компакт-дисків. Всього за один місяць кількість дисків досягла б такої висоти, що якщо їх скласти в стопу, то вистачило б до Місяця. Тому було ухвалено рішення збирати не всі дані, які приходять з детекторів, а лише ті, які дозволить використовувати систему збору даних, яка за фактом виступає як фільтр для отриманих даних. Вирішили записувати лише 100 подій, які виникли в момент вибуху. Записуватимуться ці події до архіву обчислювального центру системи Великого адронного колайдера, який розташований у Європейській лабораторії з фізики елементарних частинок, яка за сумісництвом є місцем розташування прискорювача. Записуватимуться не ті події, які були зафіксовані, а ті, що становлять найбільший інтерес для наукової спільноти.
Подальша обробка
Після запису сотні кілобайт даних оброблятимуть. Для цього використовується понад дві тисячі комп'ютерів, розташованих у ЦЕРН. Завдання цих комп'ютерів полягає у обробці первинних даних та формуванні з них бази, яка буде зручна для подальшого аналізу. Далі сформований потік даних буде спрямовано обчислювальну мережу GRID. Ця інтернет-мережа об'єднує тисячі комп'ютерів, що розташовуються в різних інститутах по всьому світу, пов'язує понад сотню великих центрів, що розташовані на трьох континентах. Всі такі центри з'єднані з ЦЕРНом з використанням оптоволокна - для максимальної швидкості передачі даних.
Говорячи про факти, слід згадати також про фізичні показники будови. Тунель прискорювача знаходиться у відхиленні на 1,4% від горизонтальної площини. Зроблено це в першу чергу для того, щоб помістити більшу частину прискорювача тунелю в монолітну скелю. Таким чином, глибина розміщення на протилежних сторонах є різною. Якщо рахувати з боку озера, яке знаходиться недалеко від Женеви, то глибина дорівнюватиме 50 метрам. Протилежна частина має глибину 175 метрів.
Цікаво, що місячні фази впливають на прискорювач. Здавалося б, як такий віддалений об'єкт може впливати такій відстані. Однак помічено, що під час повного місяця, коли відбувається приплив, земля в районі Женеви піднімається на цілих 25 сантиметрів. Це впливає на довжину коллайдера. Протяжність цим збільшується на 1 міліметр, а також змінюється енергія пучка на 0,02%. Оскільки контроль енергії пучка повинен проходити до 0,002%, дослідники повинні враховувати це явище.
Також цікаво те, що тунель колайдера має форму восьмикутника, а не кола, як багато хто уявляє. Кути утворюються через короткі секції. У них розташовуються встановлені детектори, а також система, яка керує пучком частинок, що прискорюються.
Будова
Адронний колайдер, запуск якого пов'язаний з використанням багатьох деталей та хвилюванням вчених, - дивовижний пристрій. Весь прискорювач складається із двох кілець. Мале кільце називається протонний синхротрон або, якщо використовувати абревіатури - PS. Велике кільце – протонний суперсинхротрон, або SPS. Разом два кільця дозволяють розігнати частини до 99,9% швидкості світла. При цьому колайдер підвищує енергію протонів, збільшуючи їх сумарну енергію в 16 разів. Також він дозволяє зіштовхувати частки між собою приблизно 30 млн. разів/с. протягом 10 годин. Від 4 основних детекторів виходить щонайменше 100 терабайт цифрових даних за секунду. Отримання даних зумовлено окремими чинниками. Наприклад, вони можуть виявити елементарні частинки, які мають негативний електричний заряд, а також мають половинний спин. Оскільки ці частинки є нестійкими, то пряме виявлення неможливе, можливо виявити тільки їх енергію, яка вилітатиме під певним кутом до осі пучка. Ця стадія називається першим рівнем запуску. За цією стадією стежать більш ніж 100 спеціальних плат обробки даних, які вбудовані логічні схеми реалізації. Ця частина роботи характерна тим, що в період отримання даних відбувається відбір більш ніж 100 000 блоків з даними в одну секунду. Потім ці дані будуть використовуватись для аналізу, який відбувається з використанням механізму вищого рівня.
Системи наступного рівня, навпаки, приймають інформацію з усіх потоків детектора. Програмне забезпечення детектора працює у мережі. Там воно буде використовувати велику кількість комп'ютерів для обробки наступних блоків даних, середній час між блоками – 10 мікросекунд. Програми мають створювати позначки частинок, відповідаючи початковим точкам. В результаті вийде сформований набір даних, що складаються з імпульсу, енергії, траєкторії та інших, що виникли за однієї події.
Частини прискорювача
Весь прискорювач можна розділити на 5 основних елементів:
1) Прискорювач електронно-позитронного коллайдера. Деталь є близько 7 тисяч магнітів з надпровідними властивостями. За допомогою них відбувається напрямок пучка по кільцевому тунелю. Також вони зосереджують пучок в один потік, ширина якого зменшиться до ширини однієї волосини.
2) Компактний мюонний соленоїд. Це детектор, призначений загального призначення. У такому детекторі ведуться пошуки нових явищ і, наприклад, пошук часток Хіггса.
3) Детектор LHCb. Значення цього пристрою полягає у пошуку кварків та протилежних їм частинок - антикварків.
4) Тороїдальна установка ATLAS. Цей детектор призначений для фіксації мюонів.
5) Alice. Цей детектор захоплює зіткнення іонів свинцю та протон-протонні зіткнення.
Проблеми під час запуску адронного колайдера
Незважаючи на те, що наявність високих технологій виключає можливість помилок, на практиці все інакше. Під час збирання прискорювача відбувалися затримки, а також збої. Слід сказати, що несподіваною така ситуація не була. Пристрій містить стільки нюансів і вимагає такої точності, що вчені очікували на подібні результати. Наприклад, одна з проблем, яка постала перед вченими під час запуску – відмова магніту, який фокусував пучки протонів безпосередньо перед їх зіткненням. Ця серйозна аварія була викликана руйнуванням частини кріплення внаслідок втрати надпровідності магнітом.
Ця проблема виникла у 2007 році. Через неї запуск колайдера відкладали кілька разів, і тільки в червні запуск відбувся, майже через рік колайдер все ж таки запустився.
Останній запуск колайдера пройшов успішно, було зібрано безліч терабайт даних.
Адронний колайдер, запуск якого відбувся 5 квітня 2015 року, успішно функціонує. Протягом місяця пучки ганятимуть по кільцю, поступово збільшуючи потужність. Цілі для дослідження як такої немає. Буде підвищено енергію зіткнення пучків. Значення піднімуть із 7 ТеВ до 13 ТеВ. Таке збільшення дасть змогу побачити нові можливості при зіткненні частинок.
У 2013 та 2014 pp. проходили серйозні технічні огляди тунелів, прискорювачів, детекторів та іншого обладнання. В результаті було 18 біполярних магнітів із надпровідною функцією. Слід зазначити, що загальна кількість їх становить 1232 штуки. Однак магніти, що залишилися, не залишилися без уваги. В інших замінили системи захисту від остигання, поставили покращені. Також покращено охолоджувальну систему магнітів. Це дозволяє їм залишатися за низьких температур з максимальною потужністю.
Якщо все пройде успішно, наступний запуск прискорювача пройде лише через три роки. Через цей період намічено планові роботи з покращення, технічного огляду коллайдера.
Потрібно зазначити, що ремонт коштує копійку, не враховуючи вартість. Адронний колайдер, станом на 2010 рік, має ціну, рівну 7,5 млрд. євро. Ця цифра виводить весь проект на перше місце у списку найдорожчих проектів в історії науки.
Словосполучення «Великий адронний колайдер» настільки глибоко осіло в мас-медіа, що про цю установку знає переважна кількість людей, серед яких і ті, чия діяльність жодним чином не пов'язана з фізикою елементарних частинок, і з наукою взагалі.
Справді, такий масштабний і дорогий проект не міг обійти стороною ЗМІ - кільцева установка завдовжки майже 27 кілометрів, ціною десятка мільярдів доларів, з якою працює кілька тисяч наукових співробітників з усього світу. Неабиякий внесок у популярність колайдера зробила так звана «частка Бога» або бозон Хіггса, який був успішно розрекламований, і за який Пітер Хіггс отримав нобелівську премію з фізики у 2013 році.
Насамперед слід зазначити, що Великий адронний колайдер не будувався з нуля, а виник на місці свого попередника — Великого електрон-позитронного колайдера (Large Electron-Positron collider або LEP). Робота над 27-кілометровим тунелем розпочалася 1983-го року, де надалі планувалося розташувати прискорювач, який здійснюватиме зіткнення електроном та позитронів. У 1988-му році кільцевий тунель зімкнувся, при цьому робітники підійшли до проведення тунелю настільки ретельно, що розбіжність між двома кінцями тунелю становила лише 1 сантиметр.
Прискорювач пропрацював до кінця 2000 року, коли досяг свого піку - енергії в 209 ГеВ. Після цього розпочався його демонтаж. За одинадцять років своєї роботи LEP приніс фізиці низку відкриттів, серед яких - відкриття W та Z бозонів та їх подальші дослідження. На основі результатів цих досліджень було зроблено висновок про подібність механізмів електромагнітної та слабкої взаємодій, внаслідок чого почалися теоретичні роботи з об'єднання цих взаємодій у електрослабку.
У 2001-му році на місці електрон-позитронного прискорювача почалося будівництво Великого адронного колайдера. Будівництво нового прискорювача завершилося наприкінці 2007 року. Він розташовувався на місці LEP - на кордоні між Францією та Швейцарією, в долині Женевського озера (15 км від Женеви), на глибині ста метрів. У серпні 2008 року почалися випробування колайдера, а 10 вересня відбувся офіційний запуск БАКа. Як і у випадку з попереднім прискорювачем, будівництво та робота з установкою очолюється Європейською організацією з ядерних досліджень – ЦЕРН.
ЦЕРН
Коротко варто сказати про організацію CERN (Conseil Européenne pour la Recherche Nucléaire). Ця організація виступає у ролі найбільшої світової лабораторії у сфері фізики високих енергій. Включає три тисячі постійних співробітників, і ще кілька тисяч дослідників та науковців із 80 країн беруть участь у проектах ЦЕРНу.
На даний момент учасниками проекту є 22 країни: Бельгія, Данія, Франція, Німеччина, Греція, Італія, Нідерланди, Норвегія, Швеція, Швейцарія, Великобританія – засновники, Австрія, Іспанія, Португалія, Фінляндія, Польща, Угорщина, Чехія, Словаччина, Болгарія і Румунія - ті, хто приєднався. Однак, як уже було сказано вище – ще кілька десятків країн так чи інакше беруть участь у роботі організації, і зокрема – на Великому адронному колайдері.
Як працює Великий адронний колайдер?
Що таке Великий адронний колайдер і як він працює – основні питання, які цікавлять громадськість. Розглянемо ці питання далі.
Колайдер (collider) – у перекладі з англійської означає «той, хто зіштовхує». Завдання такої установки полягає у зіткненні частинок. У випадку з адронним колайдером, у ролі частинок виступають адрони - частки, що беруть участь у сильній взаємодії. Такими є протони.
Отримання протонів
Довгий шлях протонів бере свій початок у дуоплазматроні – першому ступені прискорювача, куди надходить водень у вигляді газу. Дуоплазматрон є розрядною камерою, де через газ проводиться електричний розряд. Так водень, що складається всього з одного електрона та одного протона, втрачає свій електрон. Таким чином утворюється плазма – речовина, що складається із заряджених частинок – протонів. Звичайно, отримати чисту протонну плазму складно, тому утворена плазма, що включає також хмару молекулярних іонів і електронів, проходить фільтрацію для виділення хмари протонів. Під впливом магнітів протонна плазма збивається в пучок.
Попередній розгін частинок
Новоутворений пучок протонів починає свій шлях в лінійному прискорювачі LINAC 2, який є 30-тиметровим кільцем, послідовно обвішаним кількома порожнистими циліндричними електродами (провідниками). Створюване всередині прискорювача електростатичне поле градуйовано таким чином, що частинки між порожнистими циліндрами завжди відчувають силу, що прискорює, у напрямку наступного електрода. Не заглиблюючись повністю в механізм розгону протонів на даному етапі, зазначимо лише, що на виході з LINAC 2 фізики одержують пучок протонів з енергією 50 МеВ, які досягають 31% швидкості світла. Примітно, що маса частинок зростає на 5%.
До 2019-2020 року планується заміна LINAC 2 на LINAC 4, який буде розганяти протони до 160 МеВ.
На колайдері також розганяють іони свинцю, які дозволять вивчити кварк-глюонну плазму. Їх розганяють у кільці LINAC 3, аналогічному LINAC 2. Надалі також плануються експерименти з аргоном та ксеноном.
Далі пакети протонів надходять у протон-синхронний бустер (PSB). Він складається з чотирьох накладених кілець діаметром 50 метрів, у яких розташовуються електромагнітні резонатори. Створюване ними електромагнітне поле має високу напруженість, і частка, що проходить через нього, отримує прискорення в результаті різниці потенціалів поля. Так всього через 1,2 секунди частки розганяються в PSB до 91% швидкості світла і досягають енергії в 1,4 ГеВ, після чого надходять в протонний-синхротрон (PS). Діаметр PS становить 628 метрів та оснащений 27 магнітами, що направляють пучок частинок по круговій орбіті. Тут частинок протони досягають 26 ГеВ.
Передостаннім кільцем для розгону протонів служить Суперпротонний-синхротрон (SPS), довжина кола якого сягає 7 кілометрів. Будучи оснащеним 1317 магнітами SPS розганяє частинки до енергії в 450 ГеВ. Приблизно через 20 хвилин пучок протонів потрапляє в основне кільце - Великий адронний колайдер (LHC).
Розгін та зіткнення частинок у LHC
Переходи між кільцями прискорювачів відбуваються у вигляді електромагнітних полів, створюваних потужними магнітами. Основне кільце колайдеро складається з двох паралельних ліній, в яких частинки рухаються кільцевою орбітою в протилежному напрямку. За збереження кругової траєкторії частинок та напрямок їх у точки зіткнення відповідають близько 10 000 магнітів, маса деяких із них досягає 27 тонн. Щоб уникнути перегріву магнітів використовується контур гелію-4, яким протікає приблизно 96 тонн речовини за нормальної температури -271,25 °З (1,9 До). Протони досягають енергії в 6,5 ТеВ (тобто енергія зіткнення - 13 ТеВ), при цьому їхня швидкість на 11 км/год менша за швидкість світла. Таким чином, за секунду пучок протонів проходить велике кільце колайдера 11 000 разів. Перш, ніж станеться зіткнення частинок, вони циркулюватимуть по кільцю від 5 до 24 годин.
Зіткнення частинок відбувається в чотирьох точках основного кільця LHC, в яких розташовуються чотири детектори: ATLAS, CMS, ALICE і LHCb.
Детектори Великого адронного колайдера
ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS)
- є одним із двох детекторів загального призначення на Великому адронному колайдері (LHC). Він досліджує широкий спектр фізики: від пошуку бозона Хіггса до частинок, які можуть становити чорну матерію. Хоча він має ті ж наукові цілі, як і експеримент CMS, ATLAS використовує інші технічні рішення та іншу конструкцію магнітної системи.
Пучки частинок LHC зіштовхуються в центрі детектора ATLAS, утворюючи зустрічні уламки у вигляді нових частинок, які вилітають з точки зіткнення в усіх напрямках. Шість різних підсистем, що детектують, розташованих у шарах навколо точки зіткнення, записують шляхи, імпульс і енергію частинок, дозволяючи їх індивідуально ідентифікувати. Величезна система магнітів викривляє шляхи заряджених частинок, тому їх імпульси можна виміряти.
Взаємодії у детекторі ATLAS створюють величезний потік даних. Щоб обробити ці дані, ATLAS використовує розширену «тригерну» систему, що дозволяє повідомляти детектору, які записувати, а які ігнорувати. Потім для аналізу зареєстрованих подій зіткнення використовуються складні системи збирання даних та обчислення.
Детектор має висоту 46 метрів та ширину – 25 метрів, при цьому його маса становить 7 000 тонн. Ці параметри робить ATLAS найбільшим детектором часток, коли-небудь створеним. Він знаходиться в тунелі на глибині 100 м поблизу головного об'єкту ЦЕРН, неподалік села Мейрін у Швейцарії. Установка складається з 4 основних компонентів:
- Внутрішній детектор має циліндричну форму, внутрішнє кільце знаходиться всього за кілька сантиметрів від осі проходить пучка частинок, а зовнішнє кільце має діаметр 2,1 метра і довжину 6,2 метра. Він складається із трьох різних систем датчиків, занурених у магнітне поле. Внутрішній детектор вимірює напрямок, імпульс та заряд електрично заряджених частинок, що утворюються при кожному протон-протонному зіткненні. Основні елементи внутрішнього детектора: піксельний детектор (Pixel Detector), напівпровідникова система стеження (Semi-Conductor Tracker, SCT) та трековий детектор перехідного випромінювання (Transition radiation tracker, TRT).
- Калориметри вимірюють енергію, яку частка втрачає, коли проходить через детектор. Він поглинає частинки, що виникають при зіткненні, тим самим фіксую їхню енергію. Калориметри складаються з шарів "поглинаючого" матеріалу з високою щільністю - свинцю, що чергується з шарами "активного середовища" - рідкого аргону. Електромагнітні калориметри вимірюють енергію електронів та фотонів при взаємодії з речовиною. Адронні калориметри вимірюють енергію адронів під час взаємодії з атомними ядрами. Калориметри можуть зупиняти більшість відомих частинок, крім мюонів та нейтрино.
LAr (Liquid Argon Calorimeter) – калориметр ATLAS
- Мюонний спектрометр - складається з 4000 індивідуальних мюонних камер, що використовують чотири різні технології, що дозволяють ідентифікувати мюони і виміряти їх імпульси. Мюони зазвичай проходять через внутрішній детектор і калориметр, тому потрібна наявність мюонного спектрометра.
- Магнітна система ATLAS згинає частинки навколо різних шарів детекторних систем, що полегшує відстеження треків частинок.
В експерименті ATLAS (лютий 2012 р.) працюють понад 3 000 вчених із 174 інститутів із 38 країн.
CMS (Compact Muon Solenoid)
є детектором загального призначення на Великому адронному колайдері (LHC). Як і ATLAS, має широку фізичну програму, починаючи від вивчення стандартної моделі (включно з бозоном Хіггса) до пошуку частинок, які можуть становити темну матерію. Хоча він має ті ж наукові цілі, що й експеримент ATLAS, CMS використовує інші технічні рішення та іншу конструкцію магнітної системи.
Детектор CMS побудований довкола величезного магніту соленоїда. Є циліндричною котушкою надпровідного кабелю, яка генерує поле в 4 тесла, що приблизно в 100 000 разів перевищує магнітне поле Землі. Поле обмежене сталевим «хамутом», що є найпотужнішим компонентом детектора, маса якого – 14 000 тонн. Повний детектор має довжину - 21 м, ширину - 15 м і висоту - 15 м. Установка складається з 4 основних компонентів:
- Магніт соленоїда - найбільший магніт у світі, який служить для вигину траєкторії заряджених частинок, що вилітають із точки зіткнення. Спотворення траєкторії дозволяє розрізнити позитивно і негативно заряджені частинки (оскільки вони згинаються в протилежних напрямках), а також виміряти імпульс, величина якого залежить від кривизни траєкторії. Величезні розміри соленоїда дозволяють розташувати трекер та калориметри всередині котушки.
- Кремнієвий трекер складається з 75 мільйонів окремих електронних датчиків, розташованих у концентричних шарах. Коли заряджена частка пролітає через шари трекера, вона передає частину енергії кожному шару, об'єднання цих точок зіткнення частинки з різними шарами дозволяє надалі визначити її траєкторію.
- Калориметри - електронний та адронний див. калориметри ATLAS.
- Саб-детектори – дозволяють детектувати мюони. Представлені 1 400 мюонними камерами, які розташовуються шарами поза котушки, чергуючись з металевими пластинами «хамута».
Експеримент CMS є одним із найбільших міжнародних наукових досліджень в історії, в якому беруть участь 4300 осіб: фізики в галузі елементарних частинок, інженери та техніки, студенти та допоміжний персонал із 182 інститутів, 42 країн (лютий 2014 року).
ALICE (A Large Ion Collider Experiment)
— є детектором важких іонів на кільцях великого адронного колайдера (LHC). Він призначений для вивчення фізики сильно взаємодіючої речовини при екстремальних густинах енергії, де утворюється фаза речовини, яка називається кварк-глюонною плазмою.
Вся звичайна матерія в сьогоднішньому всесвіті складається з атомів. Кожен атом містить ядро, що складається з протонів і нейтронів (крім водню, що не має нейтронів), оточеного хмарою електронів. Протони та нейтрони, у свою чергу, складаються з кварків, пов'язаних разом з іншими частинками, які називаються глюонами. Ніякий кварк ніколи не спостерігався ізольовано: кварки, а також глюони, мабуть, постійно пов'язані разом та обмежені всередині складових частинок, таких як протони та нейтрони. Це називається конфайнментом.
Зіткнення в LHC створюють температури більш ніж 100 000 разів гарячіше, ніж у центрі Сонця. Коллайдер забезпечує зіткнення між свинцевими іонами, відтворюючи умови, аналогічні тим, що мали місце одразу після Великого Вибуху. У цих екстремальних умовах протони та нейтрони «розплавляються», звільняючи кварки від зв'язків із глюонами. Це і є кварк-глюонна плазма.
В експерименті ALICE використовується детектор ALICE масою 10 000 тонн, 26 м завдовжки, 16 м заввишки і 16 м завширшки. Пристрій складається з трьох основних комплектів компонентів: трекінгових пристроїв, калориметрів та детекторів-ідентифікаторів частинок. Також його поділяють на 18 модулів. Детектор знаходиться в тунелі на глибині 56 м під недалеко від села Сент-Деніс-Пуї у Франції.
Експеримент налічує понад 1 000 вчених із понад 100 інститутів фізики в 30 країнах.
LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment)
В рамках експерименту проводиться дослідження невеликих відмінностей між речовиною та антиматерією, вивчаючи тип частки, званий б'юті-кварк або b-кварк.
Замість того, щоб оточувати всю точку зіткнення за допомогою закритого детектора, як ATLAS і CMS, експеримент LHCb використовує серію сабдетекторів для виявлення переважно передніх частинок - тих, які були спрямовані вперед внаслідок зіткнення в одному напрямку. Перший сабдетектор встановлений близько до точки зіткнення, а решта один за одним на відстані 20 метрів.
На LHC створюється велика кількість різних типів кварків, перш ніж вони швидко розпадаються на інші форми. Щоб зловити b-кварки, для LHCb були розроблені складні детектори, що рухаються стежать, розташовані поблизу руху пучка частинок по колайдеру.
5600-тонний детектор LHCb складається з прямого спектрометра та плоских детекторів. Це 21 метр завдовжки, 10 метрів заввишки та 13 метрів завширшки, він знаходиться на глибині 100 метрів під землею. Близько 700 вчених із 66 різних інститутів та університетів залучені до експерименту LHCb (жовтень 2013 р.).
Інші експерименти на колайдері
Крім перерахованих вище експериментів на Великому адронному колайдері є інші два експерименти з установками:
- LHCf (Large Hadron Collider forward)- Вивчає частинки, викинуті вперед після зіткнення пучків частинок. Вони імітують космічні промені, дослідженням яких займаються вчені в рамках експерименту. Космічні промені - це природні заряджені частинки з космічного простору, які постійно бомбардують земну атмосферу. Вони стикаються з ядрами у верхній атмосфері, викликаючи каскад частинок, що досягають рівня землі. Вивчення того, як зіткнення всередині LHC викликають подібні каскади частинок, допоможе фізикам інтерпретувати та відкалібрувати великомасштабні експерименти з космічними променями, які можуть охоплювати тисячі кілометрів.
LHCf складається з двох детекторів, які розташовані вздовж LHC, на відстані 140 метрів з обох сторін він точки зіткнення ATLAS. Кожен із двох детекторів важить всього 40 кілограмів і має розміри 30 см завдовжки, 80 см заввишки та 10 см завширшки. В експерименті LHCf беруть участь 30 вчених із 9 інститутів у 5 країнах (листопад 2012 р.).
- TOTEM (Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation)- експеримент із найдовшою установкою на колайдері. Його завданням є дослідження самих протонів шляхом точного вимірювання протонів, що виникають при зіткненнях під малими кутами. Ця область відома як "прямий" напрямок і недоступна іншим експериментам LHC. Детектори TOTEM поширюються майже півкілометра навколо точки взаємодії CMS. TOTEM має майже 3 000 кг обладнання, у тому числі чотири ядерні телескопи, а також 26 детекторів типу «римський горщик». Останній тип дозволяє розмістити детектори максимально близько до пучка частинок. Експеримент TOTEM включає близько 100 вчених із 16 інститутів у 8 країнах (серпень 2014 року).
Навіщо потрібний Великий адронний колайдер?
Найбільша міжнародна наукова установка досліджує широкий спектр фізичних завдань:
- Вивчення топ-кварків. Дана частка є не тільки найважчим кварком, а й найважчою елементарною частинкою. Дослідження властивостей топ-кварка також має сенс, тому що він є інструментом дослідження.
- Пошук та вивчення бозона Хіггса. Хоча ЦЕРН стверджує, що бозон Хіггса був уже виявлений (у 2012-му році), поки що про його природу відомо зовсім небагато і подальші дослідження могли б внести велику ясність у механізм його роботи.
- Вивчення кварк-глюонної плазми. При зіткненнях ядер свинцю на великих швидкостях - у колайдері утворюється. Її дослідження може принести результати, корисні як для ядерної фізики (поліпшення теорії сильних взаємодій), так і для астрофізики (вивчення Всесвіту в її перші моменти існування).
- Пошук суперсиметрії. Це дослідження спрямоване на спростування чи доказ «суперсиметрії» — теорії, за якою будь-яка елементарна частка має важчого партнера, званого «суперчастинкою».
- Дослідження фотон-фотонних та фотон-адронних зіткнень. Дозволить покращити розуміння механізмів процесів подібних зіткнень.
- Перевірка екзотичних теорій. До цієї категорії завдань належать найнетрадиційніші – «екзотичні», наприклад, пошук паралельних всесвітів за допомогою створення міні-чорних дірок.
Крім цих завдань, існує ще безліч інших, вирішення яких також дозволить людству розуміти природу і навколишній світ на якіснішому рівні, що у свою чергу відкриє можливості для створення нових технологій.
Практична користь Великого адронного колайдера та фундаментальної науки
Насамперед, слід зазначити, що фундаментальні дослідження роблять внесок у фундаментальну науку. Застосуванням цих знань займається прикладна наука. Сегмент суспільства, не обізнаний у користі фундаментальної науки, часто не сприймає відкриття бозона Хіггса або створення кварк-глюонної плазми, як щось значуще. Зв'язок подібних досліджень із життям пересічної людини – неочевидний. Розглянемо короткий приклад з атомною енергетикою:
У 1896 році французький фізик Антуан Анрі Беккерель відкрив явище радіоактивності. Довгий час вважалося, що її промислового використання людство перейде нескоро. Усього за п'ять років до запуску першого в історії ядерного реактора великий фізик Ернест Резерфорд, який власне відкрив атомне ядро в 1911 році, говорив, що атомна енергія ніколи не знайде свого застосування. Переосмислити своє ставлення до енергії, що міститься в ядрі атома, фахівцям вдалося в 1939 році, коли німецькі вчені Ліза Мейтнер і Отто Ган виявили, що ядра урану при опроміненні їх нейтронами поділяються на дві частини з виділенням величезної кількості енергії — ядерної енергії.
І лише після цієї останньої ланки ряду фундаментальних досліджень у гру вступила прикладна наука, яка на основі цих відкриттів винайшла пристрій для отримання ядерної енергії – атомний реактор. Масштаб відкриття можна оцінити, ознайомившись із часткою вироблення електроенергії атомними реакторами. Так в Україні, наприклад, на АЕС випадає 56% вироблення електроенергії, а у Франції взагалі - 76%.
Усі нові технології ґрунтуються на тих чи інших фундаментальних знаннях. Наведемо ще кілька коротких прикладів:
- У 1895 році Вільгельм Конрад Рентген зауважив, що під дією рентгенівського випромінювання фотопластинка затемняється. Сьогодні рентгенографія – одне з найбільш застосовуваних досліджень у медицині, що дозволяє вивчити стан внутрішніх органів та виявити інфекції та опухали.
- У 1915-му році Альберт Ейнштейн запропонував свою . Сьогодні ця теорія враховується під час роботи GPS супутників, які визначають розташування об'єкта з точністю до декількох метрів. GPS застосовується у стільниковому зв'язку, картографії, моніторингу транспорту, але в першу чергу – у навігації. Похибка супутника, що не враховує ОТО, з моменту запуску зростала б на 10 кілометрів на день! І якщо пішохід може скористатися розумом та паперовою картою, то пілоти авіалайнера потраплять у скрутну ситуацію, бо орієнтуватися хмарами – неможливо.
Якщо сьогодні практичне застосування відкриттям, що відбулися на LHC, ще не знайдено - це не означає, що вчені «возяться на колайдері даремно». Як відомо, людина розумна завжди має намір отримати максимум практичного застосування з наявних знань, а тому знання про природу, накопичені в процесі дослідження на ВАК, безперечно знайдуть своє застосування, рано чи пізно. Як вже було продемонстровано вище - зв'язок фундаментальних відкриттів і технологій, що їх використовують, іноді може бути зовсім не очевидним.
Насамкінець, відзначимо так звані непрямі відкриття, які не ставляться як початкові цілі дослідження. Вони зустрічаються досить часто, тому що для здійснення фундаментального відкриття зазвичай потрібно впровадження і використання нових технологій. Так розвиток оптики отримав поштовх від фундаментальних досліджень космосу, що будуються на спостереженнях астрономів через телескоп. У випадку з ЦЕРН - так виникла технологія - Інтернет, проект, запропонований Тімом Бернерсом-Лі в 1989-му році для полегшення пошуку даних організації ЦЕРН.
Нею є пошук шляхів об'єднання двох фундаментальних теорій - ОТО (про гравітаційне) і СМ (стандартної моделі, що поєднує три фундаментальні фізичні взаємодії - електромагнітного, сильного і слабкого). Виявленню рішення до створення БАКа перешкоджали труднощі при створенні теорії квантової гравітації.
Побудова цієї гіпотези включає поєднання двох фізичних теорій - квантової механіки і загальної теорії відносності.
Для цього були використані відразу кілька популярних і потрібних у сучасному підходах – струнна теорія, теорія бран, теорія супергравітації, а також теорія квантової гравітації. До побудови колайдера головною проблемою проведення необхідних експериментів була відсутність енергії, яку не можна досягти інших сучасних прискорювачах заряджених частинок.
Женевський ВАК дав вченим можливість проведення раніше нездійсненних експериментів. Вважається, що вже незабаром за допомогою апарата буде підтверджено або спростовано багато фізичних теорій. Однією з найпроблемніших є суперсиметрія або теорія струн, яка тривалий час поділяла фізичне на два табори – «струнників» та їхніх суперників.
Інші фундаментальні експерименти, які проводяться в рамках роботи ВАК
Цікаві й дослідження вчених у галузі вивчення топ-, що є найбільш кварками і найважчими (173,1 ± 1,3 ГеВ/c²) з усіх відомих в даний час елементарних частинок.
Через цю властивість і до створення БАКа, вчені могли спостерігати кварки тільки на прискорювачі «Теватрон», так як інші пристрої просто не мали достатньої потужності та енергії. У свою чергу, теорія кварків є важливим елементом гучної гіпотези про бозон Хіггса.
Усі наукові дослідження зі створення та вивчення властивостей кварків вчені виробляють у топ-кварк-антикварковій паровій у БАКУ.
Важливою метою женевського проекту є процес вивчення механізму електрослабкої симетрії, яка також пов'язана з експериментальним доказом існування бозона Хіггса. Якщо позначити проблематику ще точніше, то предметом вивчення є не так сам бозон, як передбачений Пітером Хіггсом механізм порушення симетрії електрослабкої взаємодії.
В рамках БАКу також проводяться експерименти з пошуку суперсиметрії – причому бажаним результатом стане і доказ теорії про те, що будь-яка елементарна частка завжди супроводжується більш важким партнером, та її спростування.