Самый большой в мире ускоритель частиц – Большой адронный коллайдер (БАК) — вновь запущен после продлившегося 14 месяцев ремонта, сообщили представители Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) в Швейцарии. 53 из 9300 сверхпроводящих магнитов были выведены из строя в результате плохого электрического соединения. Приглашаю на экскурсию в ЦЕРН посмотреть фотографии разного периода о БАКе, поломке, ремонте и некоторых испытаниях на этапе строительства ускорителя.

(30 фото)

Картинки кликабельны

Объединение двух важнейших компонент детектора ATLAS. Полупроводниковый трекер вставляется в трекер, пропускающий радиацию, для проведения испытания ATLASа. Здесь показаны две из трех основных компонент внутреннего детектора. Они вместе будут фиксировать траектории разлета частиц после столкновения пучков протонов в центре детектора.

Ремонт двух магнитов в секторе 3-4 с помощью двух шаговой (ультразвуковая и индукционная) сварки.

Видимые повреждения магнитов в секторе 3-4. Во время запуска колайдера 19 сентября 2008, плохое электрическое соединение вызвало утечку гелия. Всего в тоннель вылилось до 6 тонн жидкого гелия. В результате 53 сверхпроводящих магнита вышли из строя.

Повреждения магнитов в секторе 3-4.

Передвижение и установка квадруполя в секторе 3-4.

Новый магнит опускают в тоннель в секторе 3-4 (январь 2009).

Передвижение и установка квадруполя в секторе 3-4 (апрель 2009).

Транспортировка квадруполя в тоннеле.

Установка нового диполя 6 апреля 2009.

Один из охлаждающих элементов БАК мощностью 18 кВт, он является частью криогенной системы, которая позволяет поддерживать температуру гелия при которой у него наблюдается сверхтекучесть. Температура в 1.9 градуса Кельвина.

Почти собранный кремниевый трекер компактного мюонного соленоида (CMS). Здесь показаны три концентрических цилиндра, каждый из которых состоит из множества кремниевых детекторов (устройства треугольной формы бронзового цвета, подобные CCD-матрицам в цифровых камерах). Они окружают область, где будут сталкиваться пуски протонов.

Автоматическое хранилище магнитных лент в компьютерном центре ЦЕРНа. Эти ленты используют для хранения данных полученных от БАК, затем часть данных копируется на дисковые массивы для быстрого и широкого доступа. Работа с картриджами магнитных лент полностью автоматизирована, специальные роботизированные руки перемещают пленки между полками хранилища.

Финальные работы завершены и детекторы находятся в магните L3 во время эксперимента ALICE (июль 2008).

CMS детектор перед тем как его закроют.

Портрет Лин Эванса, главы проекта LHC.

Экранирование магнита L3, эксперимент ALICE.

Финальные приготовления по замене магнита.

Ответвитель пучков БАК в точке 6. Ответвитель пучков — это механизм поглощения, где мощные пучки выходят из БАК, состоящий из 7-ми метрового сегментированного цилиндра, диаметром 700 мм. Внутри находится стальной цилиндр, охлаждаемый водой и окруженный 750 тоннами железобетонного экрана. Знак наверху предупреждает, что около труб есть гелий, аргон и азот — газы, которые вытесняют кислород и могут вызвать потерю сознания.

Модуль фиксации времени пролета (TOF) в верхней части установки во время эксперимента ALICE. Заряженные частицы регистрируются детектором и по величине их момента и длине траектории вычисляется их масса.

Магнит LHCb.

Коллиматор БАК. Мощная система коллимации защищает ускоритель от повреждения неизбежных регулярных и нерегулярных потерь пучков.

Сегмент БАК в туннеле в точке 6.

Внутренняя часть детектора CMS.

Внутренняя часть магнита L3.

Закрытие двери магнита L3 толщиной 750 см и весом 430 тонн во время эксперимента ALICE.

Радиочастотные камеры БАК. В камерах протоны разгоняются до нужных энергий.

Пожарный проверяет знаки запасных выходов в туннеле LHC во время учений совместно со швейцарскими, французскими и церновским пожарными.

Работа над цилиндром для полупроводникового трекера ATLAS, работа должна быть выполнена с особой точностью. Полупроводниковый трекер будет установлен в цилиндр совсем рядом с местом проведения эксперимента ATLAS для регистрации треков частиц, после столкновения пучков протонов.

Соединение трех оболочек внутри пиксельного цилиндра ATLAS, самое последнее регистрирующее устройство эксперимента CMS.

Установка калориметра ATLAS. Восемь тороидальных магнитов детектора ATLAS вместе с калориметром перед тем как их поместят в середину детектора. Калориметр будет фиксировать энергию частиц после столкновения пучков протонов в центре детектора.

Скачать фото

Так для чего же все таки построили адронный коллайдер? На какие вопросы должна ответить машина размером с город и стоимостью 10 миллиардов долларов? По возможности популярно мы постараемся ответить на эти вопросы.

Главная цель коллайдера – поиск бозона Хиггса. Что это такое? Если кратко, то ученые пытаются найти частицу, ответственную за наличие массы. В макро-мире физических объектов масса интуитивно понятна: слон большой и тяжелый, а муравей маленький и легкий. Но почему так сильно различаются массы частиц микро-мира? Масса одних частиц на 11 порядков превосходит массу других, а у третьих массы нет вовсе! Официальная современная научная доктрина, так называемая Стандартная Модель, объясняет это следующим образом. Все пространство пронизано неким полем Хиггса. Частицы, двигаясь в этом поле, испытывают сопротивление, и чем больше это сопротивление, тем большую массу приобретает та или иная частица. Иными словами, масса — это что-то типа силы трения, которую испытывает частица о поле Хиггса. Это можно представить как движения шариков в очень вязкой жидкости: некоторые шарики слабо взаимодействуют с полем и «проскакивают» не приобретая массы, другие увязают и приобретают значительную массу.

Бозон Хиггса в этой теории – некая частица, ответственная за это самое поле Хиггса (примерно, как электро-магнитное поле и фотон). Другие частицы взаимодействуют с бозоном Хиггса, поглощают его и приобретают массу, а при определенных условиях теряют бозон Хиггса. Базон назван в честь Питера Хиггса, описавшего данное взаимодействие еще в 60-х годах прошлого века. Кстати, в мае 2009 года, когда планируется получить первые положительные данные о существовании бозона, Питеру Хиггсу исполнится 80 лет. Получится хороший подарок на юбилей.

Не углубляясь в квантовую физику скажем, что бозон Хиггса обладает рядом экзотических свойств, которые значительно усложняют его обнаружение. Второе что стоит знать: если бозон Хиггса не будет найден, то это будет означать слом теперешней научной теории. Какой бы правдоподобной она не казалась до сих пор, ее ждет судьба «Стандартной Модели» средневековья, где над плоской Землей реяли драконы, а ангелы молоточками вбивали в небосвод алмазные гвоздики, кажущиеся снизу звездами. Это проливает свет на вопрос, почему ученые не поскупились и потратили 10 миллиардов долларов на коллайдер.

Еще дело осложняет тот факт, что бозонов Хиггса, возможно, несколько видов, проявляющих себя в различных ситуациях. Поэтому бозон планируется искать параллельно несколькими методами (сталкивая различные частицы), каждый из которых (или все вместе) должны привести к рождению частицы. Однако, даже когда будет обнаружена частица, похожая на бозон Хиггса, еще предстоит доказать что это именно он. Зная предсказанные свойства, например нулевой электрический заряд частицы, ученым предстоит, как заправским баллистикам-криминалистам, восстановить полную картину каждого эксперимента: с какими зарядами частицы столкнулись и какой суммарный заряд имели «осколки» — и только после этого можно что-то сказать о бозоне. И экспериментов потребуется много. Выше мы говорили, что чем тяжелее частица, тем больше бозонов к ней «прилипло» — следовательно, вероятности выявления бозонов в экспериментах с разными частицами будут отличаться. А чтобы оценить эту вероятность надо накопить достаточную статистику экспериментов. Чтобы оценить сложность этого процесса приведем следующую диаграмму:

Линии разных цветов – это разные пути «рождения» бозона Хиггса в экспериментах с различными частицами. Все что ниже пунктирной линии – это рузультаты в пределах погрешности, они не могут служить доказательством. Из схемы видно, что только при накоплении данных кривые начинают выходить на уровень выше пунктира. Для одних экспериментов (обнаружение «легкого» бозона Хиггса) потребуется 2-3 года, для других («тяжелый» бозон) результат будет получен в 2010 году, а для бозонов «средней массы» и того скорее – в 2009 году. Черная линия выше цветных линий показывает, что параллельно проводимые эксперименты суммарно дадут наибольший выигрыш. Еще эта диаграмма показывает, что квантовая физика довольно скучное занятие – никто с криком «Эврика!» не побежит по коридору, нажав кнопку коллайдера и увидев красивую вспышку. Годы и годы повторяющихся экспериментов, рутинная обработка данных на компьютерах, оценка вероятностей и погрешностей, накопление статистики, бесконечные колонки цифр – после такого не жизнеутверждающего процесса даже признание пресловутого бозона Хиггса покажется скорее вымученным результатом, чем ярким открытием

Чтобы подсластить пилюлю скажем, что последствия обнаружения бозона Хиггса сейчас совершенно не ясны. Пока речь идет лишь о подтверждении некоей глобальной теории. Будет ли иметь практический смысл обнаружение частицы, способной управлять массой? Оптимист тут же бы стал фантазировать про антигравитационные двигатели и полеты к звездам, пессимист отверг бы все это со смехом. Время покажет, и, возможно, довольно скоро.

Приведем такую историческую параллель. Генрих Герц экспериментально продемонстрировал электро-магнитные волны в 1888 году, будучи уверенным что его открытие может быть интересно только ученым-физикам. Но всего через 6 лет, в 1894 году британский ученый Лодж, выступая перед Королевским научным обществом с докладом памяти Герца (в год смерти ученого), показал возможность практического применения электро-магнитных волн – передатчик передал сигнал на радио со звонком в соседний зал. А еще через 2 года, в 1896 году, Маркони, со своим пробивным талантом предпринимателя, понес знамя радио по всему миру. Таким образом, менее чем за десять лет открытие из области теоретической физики превратилось в повсеместно используемую вещь, без которой уже невозможно представить жизнь современного человека (сотовый телефон, телевизор и пр.).

P.S.

Поиски бозона Хиггса – основное, но не единственное назначение коллайдера.

Второстепенные задачи:

- Поиск частиц вне Стандартной модели.
— Поиск магнитных монополей – частиц, обладающих магнитным полем.
— Исследование квантовой гравитации.
— Исследование микроскопических черных дыр и излучения Хокинга.

Жанр:Научно-популярный
Режиссер: National Geographic
В ролях: Физики всех стран – объединяйтесь!

Большой адронный коллайдер – это самый мощный ускоритель частиц в истории.
С его помощью ученые надеются уловить мельчайшие частицы во вселенной.

Продолжительность: 48 минут
Перевод: Профессиональный (одноголосый)

Качество: SATRip
Формат: AVI
Видео кодек: XviD
Аудио кодек: MP3
Видео: 534×400 (1.33:1), 25 fps, XviD MPEG-4 ~1274 kbps avg, 0.24 bit/pixel
Аудио: 48 kHz, MPEG Layer 3, 2 ch, ~192.00 kbps avg

Rapidshare
http://rapidshare.com/files/146464740/Bolshoi_adronni_kollaider.part1.rar
http://rapidshare.com/files/146464971/Bolshoi_adronni_kollaider.part2.rar
http://rapidshare.com/files/146465265/Bolshoi_adronni_kollaider.part3.rar
http://rapidshare.com/files/146465472/Bolshoi_adronni_kollaider.part4.rar
http://rapidshare.com/files/146467616/Bolshoi_adronni_kollaider.part5.rar
http://rapidshare.com/files/146467723/Bolshoi_adronni_kollaider.part6.rar