In het hart van Europa, naast de grens tussen Frankrijk en Zwitserland, vlakbij Genève, ligt het onderzoekscentrum van de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek (CERN). Het is hier dat de Large Hadron Collider (LHC) werd gebouwd - de grootste experimentele faciliteit ter wereld voor het uitvoeren van onderzoek dat is ontworpen om de talrijke wetenschappelijke hypothesen die de afgelopen jaren in de theoretische fysica zijn ontstaan, te bewijzen of te weerleggen.
De laatste bouwwerkzaamheden werden hier in november 2006 voltooid, maar de eerste officiële lancering vond pas in september 2008 plaats. Vanzelfsprekend werd slechts een deel van de ontwerpcapaciteit benut.
Dood in een zwart gat
Niet alles in de bediening van het toestel verliep echter meteen vlekkeloos. Kort na de lancering van de collider, in september, deed zich een ongeval voor waardoor hij een jaar lang buiten bedrijf was. Veel journalisten verklaarden snel de mystieke redenen voor het ongeval: zogenaamd hogere machten tolereren geen inmenging in het heilige der heiligen van de natuur - haar microkosmos. Niettemin gaven de specialisten van het instituut kalm een volledig aardse verklaring voor de storing - de bedrading kon het gewoon niet uitstaan.
Deze uitleg paste niet bij de mediavertegenwoordigers. Velen van hen, die echter niet over voldoende gronden beschikten, voorspelden vreselijke gevolgen voor de wereld als de tests bij de botser zouden doorgaan. Een echte hysterie ontvouwde zich rond de botser. Iemand beweerde dat testen de deur zou openen naar een wereld van onontgonnen donkere energie en donkere materie die het vacuüm van het universum vult. En dit zal tot onvoorspelbare gevolgen leiden. Iemand riep dat experimenten onvermijdelijk zouden leiden tot het ontstaan van zwarte gaten, die met een steeds toenemende snelheid eerst het instituut zelf zouden absorberen en daarna onze hele planeet. Niets en niemand zal worden gered, tenzij je wegrent van een zwart gat met een snelheid die hoger is dan de snelheid van het licht. Maar zoals u weet, kan niets op aarde met zo'n snelheid bewegen. Hoe het ook zij, de wetenschappers toonden echte moed,niet toegeven aan de waarschuwingen van amateurs, en toch de collider gelanceerd.
Wonder tunnel
Promotie video:
De LHC is een echt wonder van moderne technologie. Stel je een gigantisch apparaat voor met een ongelooflijke complexiteit, dat zich in een cirkel in een ondergrondse tunnel bevindt. Binnenin de pijpen waaruit de LHC bestaat, bewegen bundels geladen deeltjes zich met enorme snelheid in tegengestelde richtingen. De tunnel is bijna 27 kilometer lang en bevindt zich op een diepte van 50 tot 175 meter, schuin aflopend naar het aardoppervlak. Het systeem omvat versnellers waarmee deeltjes kunnen versnellen tot de snelheid die onderzoekers nodig hebben, magneten die de deeltjesstromen in de gewenste richting houden en sensoren waarmee de locatie van deeltjes en hun kenmerken kan worden bepaald.
Ondanks de microscopische grootte van de bestudeerde stof zelf, valt alles in de LHC op door zijn schaal. Bijvoorbeeld detectoren van 25 meter hoog, de bedrijfstemperatuur van de magneten is -271 ° C, het energieverbruik is gelijk aan 10% van het totale jaarverbruik van een klein land, de fantastische snelheid van deeltjesbundels, die 10.000 omwentelingen per seconde mogelijk maakt.
Protonen en combinaties van loodprotonen en neutronen, of zware ionen, worden gebruikt als werkmateriaal. De deeltjes bewegen met een ongelooflijke snelheid, dichtbij de lichtsnelheid, die zonder VAK alleen mogelijk zou zijn als ze worden verwarmd tot miljoenen graden Celsius - onder omstandigheden die dicht bij de omstandigheden voor het ontstaan van het heelal liggen. Tijdens de beweging botsen de deeltjes met elkaar en verspreiden ze zich in verschillende richtingen, maar dan in de vorm van quarks, die tienduizenden keren kleiner zijn dan protonen. Daarom werd het apparaat een collider genoemd, van het Engelse woord collide - "collide". Toegegeven, quarks combineren bijna onmiddellijk tot nieuwe deeltjes - zo snel dat wetenschappers geen tijd hebben om ze te overwegen. Dit past echter bij iedereen, want het bestuderen van de eigenschappen van nieuwe deeltjes is voldoende om gegevens over de eigenschappen van quarks te verkrijgen.
Raadsels worden nooit kleiner
Met de hulp van de VAK hopen wetenschappers bevestiging te krijgen van veel hypothesen. Er zijn bijvoorbeeld nog steeds verhitte debatten over waar materie van gemaakt is, dat wil zeggen, alles wat er in de buurt is, inclusief onszelf. Tot voor kort werd aangenomen dat de zogenaamde theorie van het standaardmodel voor de constructie van het heelal grondig was bestudeerd. Wetenschappers hebben echter nog steeds geen antwoord op al hun vragen ontvangen. Ze reflecteren bijvoorbeeld op wat de aard is van massa, hoe massa werd gevormd na de oerknal, waardoor ruimte ontstond, hoe materie en antimaterie ontstaan, en waarom ze niet met elkaar overweg kunnen, wat is donkere energie en donkere materie, waar, hoe en waarom ze ontstaan.
Tegelijkertijd zijn er de afgelopen jaren nieuwe wetenschappelijke hypothesen verschenen die veel verder gaan dan het standaardmodel en juist deze vragen proberen te beantwoorden. Welnu, bijvoorbeeld de beroemde snaartheorie, volgens welke er een groot aantal andere dimensies om ons heen is, die zo verdraaid zijn dat we eenvoudigweg niet eens vermoeden van hun bestaan. Maar hele werelden bestaan binnen deze dunste snaren. Als deze theorie, dankzij de Higher Attestation Commission, haar bevestiging vindt, dan kunnen we misschien het antwoord vinden op vele mysteries van onze geschiedenis en moderniteit. Welnu, bijvoorbeeld, waarom ongeveer 40.000 jaar geleden plotseling Neanderthalers verdwenen, die tot dan vele millennia vrij vreedzaam naast elkaar op onze planeet leefden samen met menselijke voorouders - Cro-Magnons. Of waar UFO's in de lucht boven ons hoofd verschijnen,hun beweging schendt alle bekende natuurkundige wetten, en waar ze even plotseling verdwijnen als ze verschenen. En de schepen die in alle rust door de Bermudadriehoek drijven, maar zonder ziel aan boord? En het beroemde Philadelphia Experiment? De lijst met mysterieuze verschijnselen die verband houden met het verschijnen en verdwijnen van mensen en objecten, gaat maar door.
Trouwens, tijdens een van de experimenten ontdekten wetenschappers dat sommige van de protonen op weg naar de detector … gewoon verdwenen waren. Dat wil zeggen, de zaak is verdwenen. Waarom is dit geen bevestiging van de snaartheorie?
Magische stenen, of over de voordelen van wandelen in de bergen
Bovendien zit er nog een kink in de kabel in het standaardmodel. Het lijkt erop dat wetenschappers de kleinste, zogenaamde elementaire deeltjes waaruit het universum bestaat, hebben gevonden. Maar nee, het was er niet! Simpel gezegd weten we allemaal uit natuurkundelessen op school dat elke stof bestaat uit moleculen, moleculen van atomen en atomen, op hun beurt uit nog kleinere deeltjes bestaan - protonen en neutronen, die ook hadronen worden genoemd (vandaar de naam - Hadron Collider), die op hun beurt uit quarks bestaan. Maar er blijkt een nog kleiner deeltje te zijn - een boson, genoemd naar de beroemde Indiase wetenschapper Shatyendranath Bose, een lid van de Royal Society of London, die het bestaan ervan in het midden van de vorige eeuw suggereerde.
Enkele decennia later ontwikkelde de Schotse theoretisch natuurkundige Peter W. Higgs, een professor aan de Universiteit van Edinburgh, de theorie van Bose en suggereerde op zijn beurt dat het boson een foton van een veld omzet in een deeltje materie met massa. Met andere woorden, er komt iets uit het niets met behulp van een boson.
Dus de Higgs-bosonen zouden voortaan de basis moeten worden van het standaardmodel, de stenen waaruit elk natuurobject is opgebouwd met behulp van een magische kracht die door wetenschappers supersymmetrie wordt genoemd. Hij wordt al "een deeltje van God" genoemd, dan wel een "vervloekt deeltje". En sommige grappenmakers noemden het zelfs "boson" een fles champagne."
Tot nu toe is het bestaan van het boson echter niet experimenteel bewezen. Interessant is dat het idee van de rol van het boson in moleculaire processen bij Higgs opkwam tijdens het wandelen in de bergen van Edinburgh. Dit is wat frisse lucht in combinatie met beweging betekent!
Een van de doelen van de WAK is dus om het bestaan van ditzelfde Higgs-deeltje te bevestigen. Het vinden voor natuurkundigen is als het vinden van de belangrijkste ontbrekende schakel in de menselijke evolutie voor antropologen. Ik heb het gevonden - en alles op de foto van het universum valt onmiddellijk op zijn plaats. De laatste cel van de puzzel is gesloten. Hoe het ook zij, de afgelopen maanden hebben de specialisten van het Centrum al veel ontdekkingen gedaan, en volgens hun voorspellingen zullen er binnenkort nog meer worden gedaan. Wetenschappers hebben bijvoorbeeld het bestaan van de mythische neutralino bijna bevestigd en staan op het punt een sensationele ontdekking te doen over het bestaan van donkere materie.
We denken dat ze zullen slagen. We kunnen ze alleen maar veel succes wensen!
Tijdschrift: Secrets of the 20th century №3. Auteur: Sergey Sukhanov