Що таке Великий адронний колайдер і для чого він потрібен?

Мабуть, всьому світу відомо грандіозне наукова споруда Європи – Великий адронний колайдер, який збудований неподалік від швейцарського міста Женева.

Перед його запуском було чимало панічних чуток про прийдешній кінець світу і про те, що установка завдасть непоправної шкоди екології Швейцарії. Однак роки йдуть, колайдер працює, а світ залишається колишнім. Для чого ж побудували таку величезну і дорогу конструкцію? Давайте розберемося.

Що таке Великий адронний колайдер?

У конструкції Великого адронного колайдера, або БАК, немає нічого містичного. Це всього лише прискорювач заряджених елементарних частинок, який необхідний для розгону важких частинок і вивчення продуктів, що утворюються при їх зіткненні з іншими частинками.

У всьому світі існує більше десятка аналогічних установок, в їх числі – російські прискорювачі в підмосковній Дубні і в Новосибірську. ВАК був вперше запущений в 2008 році, але через що сталася незабаром аварії довгий час працював на невисокій енергетичної потужності, і лише з 2015 року стала можливою експлуатація установки на розрахункових потужностях.

Як і практично всі подібні установки, ВАК являє собою тунель, прокладений у вигляді кільця. Він знаходиться на глибині приблизно 100 метрів на кордоні між Францією і Швейцарією. Строго кажучи, в систему ВАК входить дві установки, одна меншого, інша більшого діаметра. Довжина великого тунелю перевершує розміри всіх інших існуючих сьогодні прискорювачів і становить 25,5 кілометрів, через що колайдер отримав назву Великого.

Для чого побудований колайдер?

Сучасним фізикам вдалося розробити теоретичну модель Всесвіту, яка об’єднує три фундаментальні взаємодії з чотирьох існуючих і названу Стандартною моделлю (СМ). Однак вона поки не може вважатися всеосяжної теорією будови світу, оскільки практично недослідженою залишається область, названа вченими теорією квантової гравітації і описує гравітаційну взаємодію. Провідну роль в ньому, відповідно до теорії, повинен грати механізм утворення маси частинок, названий бозоном Хіггса.

Вчені всього світу сподіваються, що дослідження, проведені на ВАК, дозволять вивчити властивості бозона Хіггса експериментальним шляхом. Крім того, чималий інтерес представляє вивчення кварків – так називаються елементарні частинки, що утворюють адрони (з-за них колайдер названий адронним).

Як функціонує ВАК?

Як уже сказано, ВАК являє собою круглий тунель, що складається з основного і допоміжного кілець. Стінки тунелю складені з безлічі найпотужніших електромагнітів, які генерують поле, що прискорює мікрочастинки. Початковий розгін відбувається у допоміжному тунелі, але необхідну швидкість частинки набирають в основному кільці, після чого мчать назустріч частинки стикаються, а результат їх зіткнення фіксують високочутливі прилади.

В результаті численних експериментів в липні 2012 року керівництво ЦЕРН (Європейської ради ядерних досліджень) оголосило про те, що експерименти дозволили виявити бозон Хіггса. В даний час триває вивчення цього явища, так як багато його властивості відрізняються від передбачених в теорії.

Для чого людям потрібен ВАК?

Витрати на будівництво ВАК склали, за різними даними, понад 6 млрд доларів США. Сума стає набагато більш значною, якщо згадати щорічні витрати на експлуатацію установки. Для чого потрібно нести настільки істотні витрати, яку користь принесе колайдер звичайним людям?

Дослідження, заплановані і вже відбуваються на БАК, в перспективі можуть відкрити людям доступ до дешевої енергії, яку можна буде отримувати буквально з повітря. Це буде, можливо, найбільш грандіозна науково-технічна революція в історії людства. Крім того, розібравшись в механізмі бозона Хіггса, люди, можливо, отримають владу над силою, яка поки залишається повністю непідконтрольною людям – над гравітацією.

Безумовно, відкриття, які будуть зроблені за допомогою Великого адронного колайдера, не дозволять нам прямо завтра опанувати технологію перетворення речовини в енергію або створити антигравітаційний літальний апарат – практичні результати очікуються лише у віддаленому майбутньому. Однак експерименти дозволять зробити ще кілька невеликих кроків до розуміння суті будови Всесвіту.

...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Метаматеріали