Bir 20 yıl içinde çarpıştırıcı yapmak için 181,2 milyar yuan harcamaya değer mi? Büyük Hadron Çarpıştırıcısı nedir?
Brocade Park: Bu makale yüksek enerji fiziği hakkındadır
Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), araştırmacıların gerçek dünyanın derinliklerini keşfetmelerini sağlayan modern parçacık fiziği harikasıdır. Fizikçi Thomas Schorner-Sadenius tarafından 2015 yılında yayınlanan ve Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi'nin (CERN) eski direktörü John tarafından yayınlanan tarihi bir makaleye göre, kökeni 1977'ye kadar uzanabilir. Sir John Adams, ultra yüksek enerjiye ulaşabilen bir parçacık hızlandırıcıyı barındıracak bir yeraltı tüneli inşa etmeyi önerdi. Yirmi yıl sonra, 1997'de proje resmi olarak onaylandı ve 16,5 mil (27 kilometre) uzunluğundaki dairesel bir yörüngenin inşası, parçacıkları ışık hızının% 99,99'una kadar hızlandırabilen ve onlara çarpabilen Fransa ve İsviçre sınırlarından geçti. Birlikte parçalandı.
Park Biliminin Popülerleştirilmesini Kırdı: Halkada 9.300 mıknatıs, yüklü parçacıkları saniyede 11.245 kez iki zıt yönde birbirine yönlendirir ve sonunda önden çarpışmaya ulaşır. Cihaz saniyede 600 milyon çarpışma üretebilir, inanılmaz enerji açığa çıkarabilir ve arada bir, daha önce hiç görülmemiş garip bir ağır parçacık üretir. Büyük Hadron Çarpıştırıcısının çalışma enerjisi, Fermilab'ın emekli Tevatron parçacık hızlandırıcısının 6,5 katıdır LHC'nin yapımı, 531 milyon ABD doları olmak üzere toplam 8 milyar ABD dolarına mal oldu. Bu deneye 60 farklı ülkeden 8.000'den fazla bilim adamı katıldı. Hızlandırıcı ilk kez 10 Eylül 2008'de açıldı ve orijinal tasarım gücünün yalnızca on milyonda biri kadar olan parçacıklarla çarpıştı.
- Dünyanın en büyük parçacık hızlandırıcısı olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı, Fransa ile İsviçre arasındaki sınırın altında 27 kilometrelik bir halka oluşturur. Resim: Maximilien Brice / CERN
Çalışmaya başlamadan önce, bazı insanlar yeni atomik hızlandırıcının dünyayı yok edeceğinden ve belki de her şeyi yutacak bir kara delik yaratacağından endişeliydi. Ancak tanınmış herhangi bir fizikçi, bu endişenin temelsiz olduğunu söyleyecektir. CERN'in direktörü Robert Aymar, şunları söyledi: LHC güvenli ve riskli olduğu iddiası uydurma. Bu, yanlış kullanıldığında tesisin potansiyel tehlikeler yaratmayacağı anlamına gelmez. Elinizi ışına koyarsanız, bir milimetrenin altına hareket ettiğinde bir uçak gemisinin enerjisini yoğunlaştıracak, kirişte bir delik oluşturacak ve tüneldeki radyasyon sizi öldürecektir.
Çığır açan araştırma
Son 10 yılda, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı, verilerini ayrı ayrı işleyen ve analiz eden iki ana deney (ATLAS ve CMS) için atomları birlikte kırdı. Bu, iki işbirliğinin de birbirini etkilememesini sağlamak içindir ve her işbirliği, kardeş deneyleri üzerinde bir kontrol sağlar. Bu aletler, temel parçacık fiziğinin birçok alanında 2.000'den fazla bilimsel makale yayınladı. 4 Temmuz 2012'de, LHC araştırmacıları Higgs bozonunun (Higgs bozonu) keşfini duyurduğunda, bilim topluluğu nefesini tuttu. Higgs bozonu, 50 yıllık Standart Fizik Modeli'ndeki bulmacanın son parçası. Standart Model, bilinen tüm parçacıkları ve kuvvetleri (yerçekimi hariç) ve bunların etkileşimlerini açıklamaya çalışır. 1964 gibi erken bir tarihte, İngiliz fizikçi Peter Higgs, evrende nasıl kütle üretildiğini açıklayan, şimdi onun adını taşıyan parçacık hakkında bir makale yazdı.
- Büyük Hadron Çarpıştırıcısının bu birleşik görüntüsü bir 3B sanatçı tarafından oluşturuldu. Elektron ışını tüpü şeffaf bir elektron tüpü ile temsil edilir ve ters yönde dönen proton ışını kırmızı ve mavi ile temsil edilir. Fotoğraf: Daniel Dominguez / CERN
Higgs bozonu aslında tüm uzaya nüfuz edebilen ve içinden geçen her parçacığı sürükleyebilen bir alandır. Bazı parçacıklar manyetik alanda daha yavaş hareket eder, bu da daha büyük kütlelerine karşılık gelir. Higgs bozonu bu alanın bir tezahürüdür ve fizikçiler yarım asırdır onun peşinde koşmaktadırlar. LHC, sonunda bu yakalanması zor hedefi yakalamak için inşa edildi. Sonunda Higgs parçacığının kütlesinin protonun 125 katı olduğu keşfedildi.Peter Higgs parçacığı ve Belçikalı teorik fizikçi Francois Englert, varlığını tahmin ettiği için 2013'te Nobel Ödülü'nü kazandı. . Higgs parçacığı el altındayken bile fizikçiler dinlenemez, çünkü Standart Modelde hala bazı delikler vardır. Birincisi, Einstein'ın görelilik teorisinin ana içeriği olan yerçekimini içermiyor. Ayrıca, evrenin neden zamanın başlangıcında aşağı yukarı eşit miktarlarda yaratılmış olması gereken antimadde yerine maddeden oluştuğunu da açıklamıyor.
Karanlık madde ve karanlık enerji açısından tamamen sessizdir, ilk yaratıldığı zaman keşfedilmemişti. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın piyasaya sürülmesinden önce, birçok araştırmacı, bir sonraki büyük teorinin, bilinen tüm parçacıklara benzer ancak çok daha büyük ikiz yıldızlar ekleyen süpersimetri teorisi olduğunu söyleyebilir. Bu ağır eşlerden biri veya daha fazlası, karanlık maddeyi oluşturan parçacıklar için mükemmel adaylar olabilir. Süpersimetri, yerçekimini, neden diğer üç temel kuvvetten daha zayıf olduğunu açıklamaya başlar. Higgs bozonunun keşfinden önce, bazı bilim adamları bu bozonun nihayetinde Standart Modelin öngördüğünden biraz farklı olacağını umuyor ve bu da yeni fizik önermektedir. Ancak Higgs parçacığı ortaya çıktığında, bu çok normaldi, sadece Standart Model tarafından belirtilen kütle aralığı içindeydi.
Bu, Standart Model için büyük bir başarı olsa da, fizikçilere iyi bir ipucu bırakmıyor. Bazı insanlar, yüzeyde kulağa hoş gelen ancak gerçek gözlemlere uymayan teoriler arayarak "kayıp on yıllar" hakkında konuşmaya başladılar. Pek çok insan, Büyük Hadron Çarpıştırıcısının bir sonraki veri toplamasının bu karmaşayı gidermeye yardımcı olacağını umuyor. LHC, iki yıllık yükseltmeler ve bakım için Aralık 2018'de kapatıldı. Tekrar çevrimiçi olduğunda, atomları, saniyede iki kat daha fazla çarpışma ile hafifçe artırılmış enerjiyle parçalayabilecek. O anda ne bulacağını kimse söyleyemez. İnsanlar halihazırda onu, aynı alanda bulunan ancak LHC'nin dört katı büyüklüğünde olan daha güçlü bir parçacık hızlandırıcıyla değiştirmeyi tartışıyorlar. Bu devasa yenileme projesi, inşaat fonlarında 20 yıl ve 27 milyar ABD doları (181,21 milyar yuan) gerektirebilir, bu yüzden çarpıştırıcıyı inşa etmek için 181,2 milyar yuan harcamak için bir 20 yıl daha harcamaya değer mi?
Boke Park-Science Popularization Referans Dergi Literatürü: "Yüksek Enerji Fiziği"
Metin: Adam Mann, Live Science
DOI: 10.1007 / 978-3-319-15001-7_1
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
