Didelis Hadron Collider pasirodo 10: Štai kodėl jo svarbesnis nei bet kada

Dešimt metų! Dešimt metų nuo „Large Hadron Collider“ (LHC) veiklos pradžios - viena sudėtingiausių visuomet sukurtų mašinų. LHC yra didžiausia pasaulyje dalelių akceleratoriaus dalis, palaidota 100 metrų pagal Prancūzijos ir Šveicarijos kaimą su 17 mylių perimetru.

2008 m. Rugsėjo 10 d. Pirmą kartą LHC akceleratoriuje buvo apvynioti vandenilio atomo centrai. Tačiau jaudulys buvo trumpalaikis, nes rugsėjo 22 d. Įvyko incidentas, kuris sugadino daugiau nei 50 LHC daugiau nei 6000 magnetų, kurie yra labai svarbūs norint, kad protonai važinėtų žiediniu keliu. Remontas užtruko daugiau nei metus, tačiau 2010 m. Kovo mėn. LHC yra CERN, Europos dalelių fizikos laboratorijos, sukurtos po Antrojo pasaulinio karo, karūnos brangakmenis, kaip būdą susivienyti ir atstatyti mokslą karo nuniokotoje Europoje. Dabar mokslininkai iš šešių žemynų ir 100 šalių vykdo eksperimentus.

Jums gali būti įdomu, ką daro LHC ir kodėl tai yra didelis dalykas. Dideli klausimai. LHC susiduria su dviem protonų spinduliais kartu su didžiausia energija, kurią kada nors pasiekė laboratorijoje. Šeši bandymai, esantys aplink 17 mylių žiedą, tiria šių susidūrimų su masiniais detektoriais, pastatytais požeminiuose urvuose, rezultatus. Štai ką, bet kodėl? Tikslas yra suprasti pagrindinio visatos statybinių blokų prigimtį ir jų tarpusavio sąveiką. Tai fundamentinis mokslas, kurio pagrindinė dalis yra pagrindinė.

LHC nuvylė.Vienas iš atradimų, padarytų su LHC, apima ilgą praėjusį Higgso bosoną, kurį 1964 m. Numatė mokslininkai, dirbantys sujungiant dviejų pagrindinių gamtos jėgų teorijas.

Dirbu vienu iš šešių LHC eksperimentų - kompaktiško Muon solenoido eksperimento, skirto atrasti Higgso bosoną ir ieškant anksčiau nežinomų dalelių ar jėgų požymių. Mano institucija, Floridos valstijos universitetas, prisijungė prie „Compact Muon Solenoid“ bendradarbiavimo 1994 m., Kai buvau jaunas absolventas kitoje mokykloje, dirbdamas kitokiame eksperimente kitoje laboratorijoje. LHC planavimas prasidėjo 1984 m. LHC buvo sunkiai statomas ir brangus - 10 milijardų eurų, ir jis užtruko 24 metus. Dabar mes švenčiame 10 metų nuo LHC veiklos pradžios.

„LHC“ atradimai

Svarbiausias atradimas iš LHC iki šiol buvo Higgso bosono atradimas 2012 m. Liepos 4 d. Pranešimas buvo paskelbtas CERN ir sužavėjo pasaulinę auditoriją. Tiesą sakant, mano žmona ir aš stebėjome jį per internetinį transliavimą mūsų dideliame ekrane televizijoje mūsų svetainėje. Kadangi pranešimas buvo paskelbtas 3 val. Floridos laiku, mes pasitraukėme į blynus IHOP, kad vėliau švęstume.

Higgso bosonas buvo paskutinis likęs gabalas, kurį vadiname standartiniu kietųjų dalelių fizikos modeliu. Ši teorija apima visas žinomas pagrindines daleles - 17 iš jų - ir tris iš keturių jėgų, per kurias jos sąveikauja, nors gravitacija dar neįtraukta. Standartinis modelis yra neįtikėtinai išbandyta teorija. 2013 m. Nobelio premiją laimėjo du iš šešių mokslininkų, kurie sukūrė standartinio modelio dalį, prognozuojančią Higgso bosoną.

Man dažnai klausiama, kodėl mes ir toliau vykdome eksperimentus, sudaužome protonus, jei jau sužinojome Higgso bosoną? Ar mes ne? Na, vis dar yra daug ką suprasti. Yra keletas klausimų, į kuriuos standartinis modelis neatsako. Pavyzdžiui, galaktikų ir kitų didžiųjų struktūrų tyrimas visatoje rodo, kad ten yra daug daugiau dalykų, nei stebime. Mes vadiname šią tamsią medžiagą, nes negalime jo pamatyti. Iki šiol labiausiai paplitęs paaiškinimas yra tas, kad tamsioji medžiaga yra pagaminta iš nežinomos dalelės. Fizikai tikisi, kad LHC gali gaminti šią paslaptingą dalelę ir ištirti. Tai būtų nuostabus atradimas.

Praėjusią savaitę „ATLAS“ ir „Compact Muon“ solenoidų bendradarbiavimas paskelbė, kad pirmą kartą stebimas „Higgs“ bosonas ardomasis į apatines kvarkas. „Higgs“ bosonas išnyksta įvairiais būdais - kai kurie reti, dažni. Standartinis modelis pateikia prognozes apie tai, kaip dažnai įvyksta kiekvieno tipo skilimas. Norint visiškai išbandyti modelį, turime stebėti visus numatomus dūžius. Mūsų naujausia pastaba atitinka standartinį modelį - dar vieną sėkmę.

Daugiau klausimų, atsakymai į „Come“

Visatos yra daug kitų galvosūkių, todėl mes galime reikalauti naujų fizikos teorijų, kad paaiškintume tokius reiškinius - pvz., Materijos / anti-materijos asimetrija, kad paaiškintume, kodėl visata turi daugiau dalyko nei priešiškumas, arba hierarchijos problema suprasti, kodėl sunkumas yra daug silpnesnis už kitas jėgas.

Tačiau man svarbu, kad naujų, nepaaiškinamų duomenų ieškojimas yra svarbus, nes kiekvieną kartą, kai fizikai mano, kad visa tai suprato, gamta suteikia netikėtumą, kuris veda prie gilesnio mūsų pasaulio supratimo.

LHC ir toliau tiria standartinį dalelių fizikos modelį. Mokslininkai mėgsta, kai teorija atitinka duomenis. Tačiau paprastai daugiau sužinosime, kai jie to nedaro. Tai reiškia, kad mes nesuprantame, kas vyksta. Ir tai, daugeliui iš mūsų, yra būsimas LHC tikslas: atrasti kažką, ko nesuprantame. Yra tūkstančiai teorijų, kurios prognozuoja naują fiziką, kurios mes nepastebime. Kuris teisus? Norime sužinoti, ar yra teisingas atradimas.

CERN planuoja ilgą laiką tęsti LHC veiklą. Mes planuojame patobulinti greitintuvą ir detektorius, kad būtų galima paleisti per 2035 m. Neaišku, kas pirmiausia išeis į pensiją, man ar LHC. Prieš dešimt metų mes nuoširdžiai laukėme pirmųjų protonų spindulių. Dabar mes užsiėmę tyrinėjame daugybę duomenų ir tikimės staigmenos, kuri mus nulemia naują kelią. Čia laukiame kitų 20 metų.

Šis straipsnis iš pradžių buvo paskelbtas Todd Adams pokalbyje. Skaitykite originalų straipsnį čia.