Самый уникальный эксперимент человечества "Назад к Большому Взрыву" (запуск коллайдера)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

по физике

"Самый уникальный эксперимент человечества "Назад к Большому Взрыву" (запуск коллайдера)"

Введение

У Европы есть основания для гордости - в «гонке физиков» она обошла, США и Россию и сейчас готовится открыть секреты мироздания. По сути, проект CERN стал примером огромных возможностей, которые появляются, когда все страны мира объединяют свои усилия и интеллект для достижения великих целей

1945 - США празднуют успех после первого испытания атомной бомбы. Через 4 года бомба появляется и в СССР. Начинается «гонка физиков».

1949 - на мирной конференции в Лозанне главы Франции и Швейцарии по инициативе французского физика нобелевского лауреата Луи де Бройля договорились о создании Европейского центра ядерных исследований для сугубо мирных исследований свойств атома.

1954 - 29 сентября был официально учрежден CERN. Договор о создании был ратифицирован 12 странами, а сейчас в организацию входят 20 стран, кроме того, есть и страны-наблюдатели, в том числе Россия, США, Япония и Китай.

1957 - запущен первый ускоритель элементарных частиц - синхроциклотрон SC (закрыт в 1990 году).

1959 - запуск протонного синхротрона PS, который стал на несколько лет самым мощным ускорителем в мире.

1960 - первые контакты специалистов CERN с советскими физиками. Европейские физики приехали под Серпухов, в поселок Протвино.

1967 - построен первый в мире коллайдер - ускоритель, предназначенный для столкновения встречных пучков частиц.

1976 - заработал суперпротонный синхротрон SpS для протон-антипротонных столкновений.

1988 - начало работы электрон-позитронного коллайдера LEP, для которого на глубине 100 метров был вырыт кольцевой туннель общей длиной 27 километров.

1989 - компьютерщик из Оксфорда и сотрудник CERN Тим Бернерс-Ли создал протокол HTTP и заложил основу World Wide Web-Всемирной паутины Интернета.

1991 - совет CERN одобрил проект нового Большого адронного коллайдера (LHC).

2000 - начались работы по созданию БАК. В 27-километровом туннеле построено новое кольцо труб, в котором с помощью сверхпроводящих магнитов будут одновременно разгоняться два пучка протонов. В работе принимают участие 720 российских ученых.

2007 - для обработки информации с коллайдера создана система GRID - аналог Интернета, позволяющая объединить десятки и сотни суперкомпьютеров по всей Земле в один электронный «мозг».

2008 - запуск Большого адронного коллайдера.

1. Коллайдер - что это, его устройство?

Само строительство ускорителя оказалось делом и затратным и непростым. На это потребовалось 6 с половиной миллиардов евро и 7 лет непрерывной работы. Создавали коллайдер учёные из 60-ти стран, в том числе - 700 физиков из России. Как отметили в Европейском центре ядерных исследований, которые ответственны за эксперимент, без русских специалистов ничего бы не получилось, ведь именно в нашей стране был построен первый ускоритель - ещё в 1964 году.

Его строительство началось в 2001 году. Для него использован 27-ми километровый подземный тоннель другого ускорителя - завершившего работу электрон-позитронного коллайдера LEP. Тоннель проложен на глубине около 100 метров на границе Швейцарии и Франции.

Большой адронный коллайдер (англ. Large Hadron Collider, LHC; сокр. БАК) - ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов (ионов свинца) и изучения продуктов их соударений. Коллайдер построен в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований (фр. Conseil Europeen pour la Recherche Nuclear, CERN), на границе Швейцарии и Франции, недалеко от Женевы. По состоянию на 2008 год БАК является самой крупной экспериментальной установкой в мире. Большой адронный коллайдер - самый большой в мире ускоритель элементарных частиц, с помощью которых физики собираются получить ответы на основные вопросы теории элементарных частиц, то есть о том, как устроен наш мир. Теоретически, во время работы коллайдера могут быть созданы частицы, которые приведут к разрушению всей планеты, и подобные опасения высказываются всё чаще. Хотя физики, работающие в ЦЕРНЕ, провели исследование и пришли к выводу, что опасности нет. Большой БАК назван из-за своих размеров: длина основного кольца ускорителя составляет 26 659 м; адронным - из-за того, что он ускоряет адроны, то есть частицы, состоящие из кварков; коллайдером (от англ. Collide - сталкиваться) - из-за того, что пучки частиц ускоряются в противоположных направлениях и сталкиваются в специальных местах. Коллайдер предназначен для столкновений пучков протонов на скорости на миллионные доли процента меньшей скорости света с общей энергией 14 тераэлектронвольт, что значительно превосходит энергию существующих ускорителей. LHC предназначен, в частности, для получения информации о так называемом бозоне Хиггса, предсказанном английским физиком Питером Хиггсом в 1960 году. В рамках существующих представлений, эта частица отвечает за массу элементарных частиц.

Устройство.

В тоннеле проложены две трубы, в которых, собственно и будет циркулировать пучки из триллионов протонов. Протоны в трубах будут разгонять почти до скорости света огромными магнитами, работающими при температуре лишь на два градуса выше абсолютного ноля. Направления движения протонов в трубах противоположные. В четырех местах эти трубы пересекаются - собственно здесь и будут происходить столкновения частиц. Учитывая громадную скорость, энергия, выделяемая при столкновении, огромна. Достаточно сказать, что суммарная масса запускаемых в коллайдере частиц меньше массы пылинки, однако энергия столкновения сопоставима со взрывом 100 кг тротила. И именно результат и процессы, происходящие в момент столкновения частиц, и интересует физиков в первую очередь. В каждом из четырех мест столкновения установлено по специальному детектору - огромному комплексу сложнейшей регистрирующей аппаратуры, которая станет «глазами» ученых. Причем, несмотря на мощные системы отбора поступающей информации, каждую секунду работы детекторы коллайдера будут поставлять по 500 Мб информации (по компакт-диску данных каждые полторы секунды). Обрабатывать такие массивы данных исследователи будут с помощью систем распределенного вычисления-то есть, используя тысячи мощных компьютеров, объединенных в единую вычислительную сеть. При этом коллайдер является, несмотря на гигантские размеры, инструментом, требующим предельной точности.

2. Запуск коллайдера

Первый тестовый запуск коллайдера состоятся осенью 2008 г., тогда энергия столкновения будет ниже, чем энергии других уже работающих коллайдоров. Впервые выйдет на мировой рекорд по энергии столкновения он в конце 2008 г., а проектная мощность будет достигнута весной-летом 2009-го. Начало работы мощного ускорителя вызвало множество катастрофических предсказаний. В том числе говорится о том, что при работе коллайдера якобы образуется чёрная дыра, которая поглотит землю. Сообщают также о вероятности образования капелек «странного вещества», состоящих из верхних, нижних и странных кварков, а также образований магнитных монополий. Черных дыры, которые, согласно некоторым теориям, якобы могут появиться при работе коллайдера, будут иметь время жизни столь малое, что просто не успеют начать поглощать материю. В настоящие время, идет охлаждение сверхпроводящих магнитов до температуры, близкой к абсолютному нулю, которые будут удерживать протонные пучки. После того как охлаждение будет закончено, по коллайдеру будут запущены первые протонные пучки - без столкновений. Только после этого начнутся первые эксперименты. Зато выгоды от проведения эксперимента учёные обещают колоссальные. На сегодня наука знает лишь 4 процента элементарных частиц. Остальные - загадка. Если её разгадать, будут открыты такие свойства вещества, по сравнению с которыми самые современные технологии в одночасье станут позавчерашним днём. Запустив коллайдер, учёные мечтают обнаружить так называемую «божественную частицу» Питера Хиггаса - ещё в 1960 году шотландский учёный предложил, что она существует и отвечает за массу всех элементарных частиц. Но известный баламут от науки, британцев Стивен Хокинг, уже поспорил на сотню долларов, что эту частицу не найдут. Хокинг считает, что не материя, а энергия первична, и во всех своих трудах пытается это доказать. Как бы то ни было, а первые результаты нынешнего эксперимента будут обработаны только к 2010 году и, возможно, тогда выяснится, кто прав.
Первые столкновения частиц в коллайдере намечены на 21 октября 2008 года. Как раз таки в этот день мы и узнаем насколько опасен ускоритель.

Неполадки в БАК.

19 сентября Большой адронный коллайдер поломался! Инцидент произошел из-за сильного перегрева одного из магнитов в секторе 34.

Некоторые магниты нагрелись до температуры 100 по Кельвину (-173.15С), при этом рабочая температура магнитов составляет 1.9 по Кельвину (-271.25). В результате перегрева гелий не удалось удержать в жидком состоянии и из охладительной системы LHC произошла утечка, около тонны гелия. На сегодняшний день эксперименты в коллайдере приостановлены до завершения ремонтных работ.

Со слов Роберта Эймара, генеральный директор CERN данную поломку им удастся устранить, а запланированное на 21 октября официальное открытие коллайдера остается в силе.

3. Точки зрения известных ученых о «Машине времени»

Мнения ЗА:

Российские физики, принимающие участие в разработке Большого адронного коллайдера, полагают, что данная машина сможет обнаружить бозон Хиггса и подтвердить теоретические модели, объясняющие массу элементарных частиц.

Член рабочей группы по изучению безопасности Большого адронного коллайдера Игорь Ткачев (Россия) сказал о работе объекта буквально следующее: «А коллайдер, он… это очень безопасная машина. Что может произойти на коллайдере? Может произойти, в принципе, техногенная катастрофа, если пучок выйдет из-под контроля. Но в этом случае будет разрушена установка, которая очень дорогостоящая установка, и это будет очень жалко и очень печально. Коллайдер - это кольцо, расположенное на глубине 100 метров под городом Женева, прямо, скажем, под международным женевским аэропортом. И местные жители… Я сам снимал квартиру прямо над кольцом в Женеве. И никто не беспокоится. Даже о техногенной катастрофе».

- Джон Эллис, физик-теоретик: «Нечто подобное нашему эксперименту испокон веков происходит в природе - нашу планету бомбардируют космические частицы с гораздо более высокой энергией - и никаких черных дыр. Так что волноваться просто не о чем»

- Зам. директора НИИ ядерной физики МГУ, координатор участия в эксперименте профессор Виктор Саврин заверил, что «ни конца света, ни эффекта машины времени, ни даже вреда для экологии не будет». По его словам, энергия, возникающая при столкновении пучков протонов, меньше, чем при столкновении бильярдных шаров. Саврин подчеркнул, что «черные дыры», которые якобы могут появиться при работе коллайдера, - «чисто математические абстракции, аналогии, ну в плане того, что это решение одного и того же уравнения, но никакого отношения к действительности пока

нет. Более того, это никак не может повлиять на наш макромир. В силу масштабов, ну в конце концов, энергия космических лучей больше гораздо, чем энергия на коллайдере. И наша Вселенная, Земля, в том числе, миллиарды лет уже облучается космическими лучами. И, тем не менее, ничего не произошло. Даже если они там существуют, черные дыры, или что, все равно ничего не произошло. Никакой катастрофы», - сказал ученый.

- По мнению российских ученых, коллайдер абсолютно безопасен и не представляет угрозы для человечества, а появление так называемых черных дыр практически невозможно. Даже если черная дыра и образуется, она будет очень мала и просуществует меньше секунды.

Мнения ПРОТИВ:

Доктор химических наук Светлана Терешкова, она не видит практического применения результатов работы коллайдера. «Ученые хотят узнать, как устроена вселенная, как она зарождалась, - говорит Светлана Георгиевна, - ну, хорошо, столкнут они протоны. Во-первых, чтобы столкнуть протоны нужна огромная сила. Ну, столкнули, а дальше что? Никто ведь не понимает, как из электромагнитных волн материя происходит. Это до сих пор не понятно. И вот они попытаются какую-то частицу получить, отвечающую за превращение электромагнитных волн в материю. И вот тогда они перепишут всю физику? Но кто скажет, как именно образовалась вселенная в свой момент? Какие силы были тогда задействованы? Ученые после эксперимента обязательно введут что-то новое в физику и назовут тех, кто это не примет лжеучеными. Такое уже случалось и не раз».

- Вагнер и Санчо утверждают, что при попытке получить информацию о Вселенной, существует небольшой шанс уничтожить все живое на планете или даже во Вселенной. Ведь коллайдер может породить небольшую черную дыру или странную частицу, которая превратит Землю в комок странной материи.

- Уолтер Вагнер высказывает свое мнение о запуске коллайдера:

«Никто не говорит о полном прекращении работ. Дело лишь в оценке реальных последствий запуска коллайдера. Но это, похоже, мало кого волнует, хотя для обсуждения ядерной программы Ирана или Северной Кореи собирают спецсессии Совбеза ООН. А ведь в случае с коллайдером речь идет о несравнимо большей угрозе - на кону существование планеты Земля»

большой коллайдер ученый андронный

4. БАК глазами народа

Некоторые ученые склоняются к мысли, что большой адронный коллайдер может быть опасен и запускать его нельзя. Так два малоизвестных учёных Уолтер Вагнер и Луис Санчо подали в суд на Европейскую организацию по ядерным исследованиям. В иске они просят запретить запуск коллайдера т.к. по их мнению, он опасен и может привести к образованию чёрной дыры, которая поглотит землю.

Специалистам, участвующим в проекте Большого адронного коллайдера (БАК), регулярно отправляют по электронной почте письма с угрозами, пишет газета The Daily Telegraph. Кроме того, обеспокоенные предстоящим в среду запуском БАК люди все время звонят вовлеченным в проект людям по телефону. По словам Джеймса Джиллиса (James Gillies), участника проекта, который отвечает за связи с общественностью, люди постоянно звонят и пишут ему и просят не запускать БАК, так как они опасаются за свою жизнь и жизнь своих детей. Некоторые настроены более агрессивно: они обвиняют ученых в намерении разрушить Землю.

Журналисты провели опрос на тему «Вас пугает запуск коллайдера? Обоснуйте ваш ответ»: я уверен, что адронный колайдер это не что иное, как ящик Пандоры, который не следует открывать, и мне не совсем понятно, почему большинство человечества должно рисковать своим существованием из-за горстки не совсем нормальных людей, которые никак не могут, обуздать свое стремление к саморазрушению. Ну что хотят найти эти физики - частицу бога, как они говорят. Нельзя повторить создателя как бы кто не пытался. Нельзя создавать новые вселенные, не познав самого создателя. Всегда понимал, что физики - это ущербные люди, которые в детстве не успели разобрать все игрушки до винтика. Но ведь мир - не игрушка! Если ты не уверен, что произойдет в результате твоих действий, но ты, тем не менее, рискуешь, так рискуй сам, не вовлекая в свои риски ничем неповинный мир. Не понятна также позиция мирового руководства - неужели они, имеющие доступ ко многим тайнам и секретам, не понимают, что это не просто оружие, а неподконтрольное, неуправляемое нечто. Мне жаль, что мой голос ничего не может решить, как впрочем, и многие - многие голоса.

Я считаю, такие эксперименты не могут проводиться на планете, на которой мы живем в демократическое время, не спросив людей планеты согласны ли они по чьей-то ошибке (пусть и с шансом один из пятидесяти миллионов) умереть, исчезнуть в небытие.

Многие, наверное, видели по телевизору или читали в газетах, Интернете, что молодая индианка покончила жизнь самоубийством, после того как узнала, что произойдет большой взрыв и землю засосет в огромную черную дыру.

И в заключение: с первой целью мы справились. То есть донести что такое БАК. А вторая цель, она остаётся не до конца изученной, но есть некоторые предположения, что будет, если запустить так называемую «машину времени» на полную мощь…

Размещено на Allbest.ru