Великий адронний колайдер (БАК) - це прискорювач заряджених частинок, за допомогою якого фізики зможуть дізнатися про властивості матерії значно більше, ніж було відомо раніше. Прискорювачі використовують для отримання заряджених елементарних частинок високих енергій. В основі роботи практично будь-якого прискорювача лежить взаємодія заряджених частинок з електричним і магнітним полями. Електричне поле безпосередньо здійснює роботу над часткою, тобто збільшує її енергію, а магнітне поле, створюючи силу Лоренца, тільки відхиляє частинку, не змінюючи її енергії, і задає орбіту, якою рухаються частки.
Колайдер (англ. collide - "зіштовхуватися") - прискорювач на зустрічних пучках, призначений вивчення продуктів їх зіткнень. Дозволяє надати елементарним частинкам речовини високу кінетичну енергію, направити їх назустріч один одному, щоб зробити їхнє зіткнення.
Чому "великий адронний"
Великим колайдером названо, власне, через свої розміри. Довжина основного кільця прискорювача становить 26659 м; адронним - через те, що він прискорює адрони, тобто важкі частинки, що складаються з кварків.
Побудований ВАК у науково-дослідному центрі Європейської ради ядерних досліджень (ЦЕРН), на кордоні Швейцарії та Франції, неподалік Женеви. На сьогоднішній день ВАК є найбільшою експериментальною установкою у світі. Керівником цього масштабного проекту є британський фізик Лін Еванс, а в будівництві та дослідженнях брали та беруть участь понад 10 тис. вчених та інженерів із понад 100 країн.
Невеликий екскурс в історію
Наприкінці 60-х років минулого століття фізиками було розроблено так звану Стандартну модель. Вона поєднує три з чотирьох фундаментальних взаємодій - сильну, слабку та електромагнітну. Гравітаційну взаємодію, як і раніше, описують у термінах загальної теорії відносності. Тобто, на сьогоднішній день фундаментальні взаємодії описуються двома загальноприйнятими теоріями: загальною теорією відносності та стандартною моделлю.
Вважається, що стандартна модель має бути частиною деякої більш глибокої теорії будови мікросвіту, тією частиною, яка видна в експериментах на колайдерах при енергіях нижче приблизно 1 ТеВ (тераелектронвольт). Головне завдання Великого адронного колайдера – отримати хоча б перші натяки на те, що це за глибша теорія.
До основних завдань колайдера входить також відкриття і підтвердження Бозона Хіггса. Це відкриття підтвердило б Стандартну Модель виникнення елементарних атомних частинок та стандартної матерії. Під час запуску колайдера на повну потужністьцілісність Стандартної Моделі буде зруйновано. Елементарні частинки, властивості яких ми розуміємо лише частково, неспроможні підтримувати свою структурну цілісність. Стандартна модель має верхню межу енергії 1 ТеВ, при збільшенні якої частка розпадається. При енергії в 7 ТеВ могли б бути створені частинки з масами, вдесятеро більшими за нині відомі.
Технічні характеристики
Передбачається зіштовхувати в прискорювачі протони з сумарною енергією 14 ТеВ (тобто 14 тераелектронвольт або 14 1012 електронвольт) в системі центру мас налітаючих частинок, а також ядра свинцю з енергією 5 ГеВ (5 109 електронвольт) на кожну.
Світимість ВАК під час перших тижнів роботи пробігу була трохи більше 1029 частинок/см²·с, проте вона продовжує постійно підвищуватися. Метою є досягнення номінальної світності в 1,7 · 1034 частинок/см² · с, що по порядку величини відповідає світимостей BaBar (SLAC, США) та Belle (KEK, Японія).
Прискорювач розташований у тому самому тунелі, який раніше займав Великий електрон-позитронний колайдер, під землею на території Франції та Швейцарії. Глибина залягання тунелю - від 50 до 175 метрів, причому кільце тунелю нахилено приблизно на 1,4% щодо поверхні землі. Для утримання, корекції та фокусування протонних пучків використовуються 1624 надпровідні магніти, загальна довжина яких перевищує 22 км. Магніти працюють при температурі 1,9 K (−271 °C), що трохи нижче температури переходу гелію в надплинний стан.
Детектори ВАК
На ВАК працюють 4 основні та 3 допоміжні детектори:
- ALICE (A Large Ion Collider Experiment)
- ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS)
- CMS (Compact Muon Solenoid)
- LHCb (The Large Hadron Collider beauty experiment)
- TOTEM (TOTal Elastic and diffractive cross section Measurement)
- LHCf (The Large Hadron Collider forward)
- MoEDAL (Monopole and Exotics Detector At the LHC).
Перший з них налаштований на дослідження зіткнень важких іонів. Температура і щільність енергії утвореної у своїй ядерної матерії достатньої народження глюонної плазми. Внутрішня система стеження (ITS) в ALICE складається з шести циліндричних шарів кремнієвих датчиків, що оточують пункт зіткнення і вимірюють властивості і точні положення частинок, що з'являються. Таким чином, можуть бути легко виявлені частинки, що містять важкий кварк.
Другий призначений для дослідження зіткнень між протонами. Довжина ATLAS – 44 метри, 25 метрів у діаметрі та вага приблизно 7000 тонн. У центрі тунелю зіштовхуються промені протонів, це найбільший і найскладніший з коли-небудь побудованих датчиків такого типу. Датчик фіксує все, що відбувається під час та після зіткнення протонів. Метою проекту є виявлення частинок, до цього не зареєстрованих і не виявлених у нашому всесвіті.
CMS - один із двох величезних універсальних детекторів елементарних частинок на ВАК. Близько 3600 вчених із 183 лабораторій та університетів 38 країн, підтримують роботу CMS(На малюнку – пристрій CMS).
Найвнутрішній шар - заснований на кремнії трекер. Трекер – найбільший у світі кремнієвий датчик. Це має 205 m2 кремнієвих датчиків (приблизно область тенісного корту), що включають 76 мільйонів каналів. Трекер дозволяє вимірювати сліди заряджених частинок електромагнітному полі.
На другому рівні знаходиться електромагнітний калориметр. Адронний калориметр, що знаходиться на наступному рівні, вимірює енергію окремих адронів, вироблених у кожному випадку.
Наступний шар CMS Великого Адронного Колайдера – величезний магніт. Великий Соленоїдний Магніт складає 13 метрів у довжину та має 6-метровий діаметр. Складається він з котушок, що охолоджуються, зроблених з ніобію і титану. Цей великий соленоїдний магніт працює на повну силу, щоб максимізувати час існування частинок соленоїдний магніт.
П'ятий шар - мюонні детектори та ярмо повернення. CMS призначений для дослідження різних типівфізики, які можуть бути виявлені в енергійних зіткненнях LHC. Деякі з цих досліджень полягають у підтвердженні або покращених вимірах параметрів Стандартної Моделі, тоді як багато інших - у пошуках нової фізики.
Про Великого адронного колайдера можна розповідати багато і довго. Сподіваємося, що наша стаття допомогла розібратися в тому, що таке ВАК і для чого він необхідний вченим.
Фото з відкритих джерел
З моменту розкриття інформації про цілі будівництва, пристрій та схему дії адронного колайдера з'являлася маса здогадів про наслідки, до яких можуть привести подібні дослідження. Запуск колайдера був точкою в часі, яка б розділити історію на «до» і «після». Передбачити, як повелася б матерія в неприродних для земних умов обставинах, було неможливо навіть світлі уми. Масу неймовірних теорій і припущень породив великий адронний коллайдер, останні новинипро який можна знайти у цьому розділі.
Колайдер - портал в інші світи?
Один із успішних запусків колайдера дав несподіваний результат, відкривши портал в інший світ. У процесі зіткнення частинок у небі над місцем проведення експерименту утворилися хмари незвичайного червоного кольору, почався вихор, що нагадує портал. Адронний колайдер проектувався для контрольованого утворення зменшених версій чорних дірок шляхом зіткнення протонів та іонів. Чи досягли вчені своєї мети чи «портал» був лише збігом, достеменно невідомо.
Відомо, що найближчим часом з'явиться адронний коллайдер у Росії, потужність якого у 100 разів перевищуватиме можливості першого проекту. Попередні фото колайдера, що зводиться в РФ, вражають своїм масштабом. Важко передбачити, яких наслідків приведуть досліди на новому ВАК. Всім, хто цікавиться дослідженнями у галузі фізики, рекомендуємо подивитися відео колайдерау дії.
Останні новини про колайдера публікуються в даному розділі. Розділ включає унікальні фото, відео, відкриття та гіпотези вчених.
За допомогою Великого адронного колайдера вперше створено кольоровий рентгенівський знімок
Великий адронний колайдер викликає безліч підозр та нарікань, особливо серед конспірологів. Однак днями вчені довели, що колайдер може виконувати і цілком конкретні, зрозумілі кожному, дуже корисні для суспільства завдання.
Конспірологи заговорили про аналог Великого адронного колайдера в Антарктиді
Антарктида залишається для більшості землян великою загадкою, розгадати яку, як багато хто вважає, людству вдасться ще не скоро. Однак конспірологи дотримуються дещо іншої точки зору щодо цього, оскільки вважають, що крижаний континент зберігає таємницю тільки для широкого загалу, але не для сильних світуцього.
Новий колайдер почне працювати у наукограді Дубні вже до 2020 року
Це - унікальний колайдерний комплекс з гарною назвою «Ніка», і запустити його вчені підмосковного наукограда Дубна, найбільшого російського центру досліджень в галузі ядерної фізики, мають намір до 2020 року, тобто цілком можливо, що даний проект почне працювати вже в 2019 році. а то й 2018-го.
Російський вчений ЦЕРН намагався відкрити «брама пекла»
У Європейській організації з ядерних досліджень ЦЕРН заарештовано російського фізика О.Зюганова, який з групою підлеглих ним дослідників провів «високо небезпечні випробування» на Великому адронному колайдері.
Адронні колайдери дають змогу відкрити портали в інші світи?
Проекти адронних колайдерів, яких на планеті, очевидно, є набагато більше, ніж один, оповиті щільною завісою таємниці. На прискорювачі заряджених часток витрачаються величезні кошти. На спорудження одного лише Великого адронного колайдера виділили понад десять мільярдів євродоларів.
У Швейцарії зафіксували цілий рій землетрусів після запуску адронного колайдера на повну потужність
Не дивлячись на те, що керівництво CERN виступає категорично проти такої постановки питання, є повна підозра, що після запуску 28 червня Великого адронного колайдера на максимальну потужність у Швейцарії почалося справжнє представлення - 73 землетрусів за дві доби.
Шукаємо винних в аномально холодному літі 2017 року, або Як китайський супутник вплинув на погоду
Глобальне потепління, яким лякають світ вже не перше десятиліття, вилилося, проте, в аномально холодне літо цього року. Вчені, і особливо з тих, хто дотримується теорії глобального потепління, почали шукати причину такого дивного явища.
Завтра буде відкрита брама до Пекла?
Для Європейського центру ядерних досліджень (ЦЕРН) 9 травня цього року став початком нового рубежу в освоєнні антиматерії, осягненні загадкової частки - бозона Хіггса, оскільки саме в цей день був запущений Linac 4 - новий докорник протонів, 90-метровий пристрій, здатний розганяти елементарні частки до швидкості світла.
Здійснено обряд людського жертвопринесення на території CERN
Група людей у чорних балахонах проникла до Європейського центру ядерних досліджень (CERN), де встановлено Великий адронний колайдер та здійснила у статуї індуського бога Шиви обряд людського жертвопринесення.
Росія створює свій адронний колайдер
Відомий європейський прискорювач заряджених частинок, що розташовується під землею на кордоні Франції та Швейцарії, є не тільки найбільшою, а й загадковою експериментальною установкою світу. Одні вважають, що він здатний повністю знищити нашу планету, інші переконані, що Великий адронний колайдер дозволить людству отримати невичерпні джерела енергії, яких ми сьогодні так потребуємо.
Мабуть, усьому світу відома грандіозна наукова споруда Європи – Великий адронний колайдер, збудований неподалік швейцарського міста Женева.
Перед його запуском було чимало панічних чуток про майбутній кінець світу і про те, що установка завдасть непоправної шкоди екології Швейцарії. Однак роки йдуть, колайдер працює, а світ залишається тим самим. Навіщо ж побудували таку величезну і дорогу конструкцію? Давайте розберемося.
Що таке Великий адронний колайдер?
У конструкції Великого адронного колайдера, або ВАК, немає нічого містичного. Це лише прискорювач заряджених елементарних частинок, який необхідний для розгону важких частинок та вивчення продуктів, що утворюються при їх зіткненні з іншими частинками.
У всьому світі існує більше десятка аналогічних установок, серед них – російські прискорювачі в підмосковній Дубні та в Новосибірську. ВАК був вперше запущений у 2008 році, але через аварію, що трапилася незабаром. довгий часпрацював на невисокій енергетичної потужності, І лише з 2015 року стала можливою експлуатація установки на розрахункових потужностях.
Як і практично всі подібні установки, ВАК є тунелем, прокладеним у вигляді кільця. Він знаходиться на глибині приблизно 100 метрів на кордоні між Францією та Швейцарією. Строго кажучи, до системи ВАК входить дві установки, одна меншого, інша більшого діаметра. Довжина великого тунелю перевищує розміри всіх інших прискорювачів, що існують сьогодні, і становить 25,5 кілометрів, через що колайдер отримав назву Великого.
Навіщо побудований колайдер?
Сучасним фізикам вдалося розробити теоретичну модель, що поєднує три фундаментальні взаємодії з чотирьох існуючих і названу Стандартною моделлю (СМ). Однак вона поки не може вважатися всеосяжною теорією будови світу, оскільки практично недослідженою залишається область, названа вченими теорією квантової гравітації та описує гравітаційну взаємодію. Провідну роль у ньому, згідно з теорією, повинен відігравати механізм утворення маси частинок, названий бозоном Хіггса. 
Вчені всього світу сподіваються, що дослідження, які проводяться на ВАК, дозволять вивчити властивості бозона Хіггса експериментальним шляхом. Крім того, неабиякий інтерес представляє вивчення кварків – так називаються елементарні частинки, що утворюють адрони (через них колайдер названий адронним).
Як функціонує ВАК?
Як уже сказано, ВАК являє собою круглий тунель, що складається з основного та 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 частинки, що несуться назустріч, стикаються, а результат їх зіткнення фіксують високочутливі прилади.
Внаслідок численних експериментів у липні 2012 року керівництво ЦЕРН (Європейської ради ядерних досліджень) оголосило про те, що експерименти дозволили виявити бозон Хіггса. В даний час продовжується вивчення цього явища, так як багато його властивостей 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 більшою, якщо згадати щорічні витрати на експлуатацію установки. Для чого потрібно нести такі суттєві витрати, яку користь принесе колайдер звичайним людям?
Дослідження, які заплановані і вже відбуваються на ВАК, у перспективі можуть відкрити людям доступ до дешевої енергії, яку можна буде отримувати буквально з повітря. Це буде, мабуть, найбільш грандіозна науково-технічна революція в історії людства. Крім того, розібравшись у механізмі бозона Хіггса, люди, можливо, отримають владу над силою, яка поки що залишається повністю непідконтрольною людям – гравітації. 
Безумовно, відкриття, які будуть зроблені за допомогою Великого адронного колайдера, не дозволять нам завтра опанувати технологію перетворення речовини в енергію або створити антигравітаційний літальний апарат – практичні результати очікуються лише у віддаленому майбутньому. Проте експерименти дозволять зробити ще кілька невеликих кроків до розуміння суті будови Всесвіту.
ВАК (Великий адронний колайдер, LHC) - це найбільший у світі прискорювач частинок, розташований на франко-швейцарському кордоні в Женеві і належить концерну CERN. Основним завданням будівництва Великого адронного колайдера був пошук бозона Хіггса, невловимої частки, останнього елемента Стандартної моделі. Завдання колайдер виконав: фізики справді виявили елементарну частинку на передбачуваних енергіях. Далі ВАК вестиме роботу в цьому діапазоні світності і працюватиме, як зазвичай функціонують спецоб'єкти: за бажанням учених. Згадайте, що півторамісячна місія марсоходу «Опортьюніті» затяглася на 10 років.
Великий Адронний Колайдер — це один із найдивовижніших винаходів людства, відповідальний за відкриття численних субатомних частинок, включаючи невловимий бозон Хіггса. І в останнім часомнові дані натякають на нові відкриття за межами стандартної моделі. І це дуже дивно, адже, як стверджують вчені, ми можемо розшифрувати менше ніж 1% даних від прискорювача. Тому відкриття ВАК можна назвати «великим везінням». Чи все-таки ні?
