Это материал изгида Атомы науки, приуроченного к75-летию атомной
промышленности. Партнер гида Росатом.Что это?Туннель Большого
адронного коллайдера устройства, в котором происходит столкновение
заряженных частиц.Коллайдер ускоритель, разгоняющий частицы до
определенного уровня энергии с помощью воздействия электромагнитных
полей.1Ускорители содержат два главных компонента: системы, где
подготавливаются ускоряемые частицы (инжектор), и ускорительные
системы, где частицы в вакуумной среде увеличивают энергию до
необходимого уровня.Существуют линейные ускорители, в которых
частицы в процессе ускорения движутся по прямой, и циклические, где
частицы движутся вокруг некого центра. Циклические, в свою очередь,
делятся на синхротроны (частицы движутся по кругу) и циклотроны
(частицы движутся по траектории, напоминающей спираль). Большинство
современных коллайдеров являются синхротронами или, как в случае
Большого адронного коллайдера, комплексами из нескольких
взаимосвязанных синхротронов. Частицам требуется проходить очень
большие расстояния для набора энергии, и возможность бесконечно
двигаться по кругу в кольцевых ускорителях решает эту проблему.
Кроме того, синхротроны сегодня компактнее линейных ускорителей с
аналогичными возможностями.Они позволяют ускорять как легкие
заряженные частицы (электроны, позитроны), так и тяжелые (протоны,
антипротоны, ионы). Частицы, увеличивающие свою энергию,
удерживаются на фиксированной орбите с помощью нарастающего поля
мощных отклоняющих кольцевых магнитов. Для удержания частиц на
орбите постоянного радиуса темп нарастания магнитного поля
синхронизован с темпом нарастания энергии частиц. В синхротронах
также есть фокусирующие магниты, собирающие частицы в узкие пучки.В
прошлом заряженные частицы после ускорения в синхротроне выводились
в камеру для эксперимента, где сталкивались с мишенями для
достижения определенного эффекта. Однако из-за этого очень большое
количество энергии тратилось впустую, поскольку передавалось от
частиц к мишеням. Коллайдеры же создаются по принципу встречных
пучков: разогнанные частицы переводятся в дополнительные магнитные
кольца и сталкиваются друг с другом внутри них.Чем это интересно
для науки?Коллайдеры используются для того, чтобы заглянутьвнутрь
частиц и узнать, каким образом ведут себя субатомные элементы. С
помощью них удалось обнаружить бозон Хиггса и восполнить другие
пробелы Стандартной модели взаимодействия частиц. Однако эта модель
не объясняет многих отклонений, которые удалось наблюдать с помощью
Большого адронного коллайдера, а также в ней нет места темной
материи, загадочно малым массам нейтрино и наблюдающемуся
преобладанию материи над антиматерией во Вселенной. Именно для
восполнения этих пробелов разрабатываются проекты
усовершенствования уже имеющихся коллайдеров и создания новых. Один
из них NICA, расположенный в Дубне при Объединенном центре ядерных
исследований.Почему это важно знать?Вокруг коллайдеров существует
большое число мифов. Распространено убеждение, что с помощью
Большого адронного коллайдера можно создать черную дыру прямо на
Земле, которая поглотит планету. Поэтому необходимо рассказывать о
принципах работы коллайдеров, открытиях, сделанных с их помощью,
иперспективах, которые они открывают перед современной наукой.