ชนกันในรัสเซียเร่งอนุภาคในลำแสงชนกัน (ชนกันจากคำว่าชนกันในการแปล - ชนกัน) จำเป็นสำหรับการศึกษาผลกระทบของอนุภาคเหล่านี้ระหว่างกัน เพื่อให้นักวิทยาศาสตร์ส่งพลังงานจลน์ที่แรงแก่อนุภาคมูลฐานของสสาร พวกเขายังจัดการกับการชนกันของอนุภาคเหล่านี้โดยชี้นำพวกมันเข้าหากัน
ประวัติศาสตร์การสร้างสรรค์
เครื่องชนมีหลายประเภท: วงกลม (เช่น LHC - Large Hadron Collider ใน European CERN), เส้นตรง (ฉายโดย ILC)
ในทางทฤษฎี แนวคิดในการใช้การชนกันของลำแสงปรากฏขึ้นเมื่อสองสามทศวรรษก่อน Wideröe Rolf นักฟิสิกส์จากนอร์เวย์ ได้รับสิทธิบัตรในเยอรมนีในปี 1943 สำหรับแนวคิดเรื่องการชนคาน มันไม่ได้ถูกตีพิมพ์จนกระทั่งสิบปีต่อมา
ในปี 1956 โดนัลด์ เคิร์สต์ได้เสนอให้ใช้การชนกันของคานโปรตอนเพื่อศึกษาฟิสิกส์ของอนุภาค ขณะที่เจอราร์ด โอนีล คิดจะฉวยโอกาสสะสมกริ่งเพื่อให้ได้บีมที่เข้มข้น
ทำงานอย่างแข็งขันในโครงการเพื่อสร้าง collider พร้อมกันในอิตาลี สหภาพโซเวียต และสหรัฐอเมริกา (Frascati, INP, SLAC) เครื่องชนกันแรกที่จะเปิดตัวคือ AdA อิเล็กตรอน-โพซิตรอน collider สร้างโดย Tushekavo Frascati
ในเวลาเดียวกัน ผลลัพธ์แรกถูกตีพิมพ์เพียงหนึ่งปีต่อมา (ในปี 1966) เมื่อเทียบกับผลการสังเกตการกระเจิงแบบยืดหยุ่นของอิเล็กตรอนที่ VEP-1 (1965, USSR)
Dubna Hadron Collider
VEP-1 (ชนคานอิเล็กตรอน) เป็นเครื่องจักรที่สร้างขึ้นภายใต้การแนะนำที่ชัดเจนของ G. I. Budker ต่อมาไม่นาน คานได้มาที่คันเร่งในสหรัฐอเมริกา เครื่องชนทั้งสามนี้เป็นเครื่องทดสอบ พวกเขาใช้เพื่อแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการศึกษาฟิสิกส์อนุภาคมูลฐานโดยใช้พวกมัน
Hadron collider ตัวแรกคือ ISR ซึ่งเป็นโปรตอนซินโครตรอนซึ่งเปิดตัวในปี 1971 โดย CERN พลังงานของมันคือ 32 GeV ในลำแสง มันเป็นเครื่องชนเชิงเส้นที่ใช้งานได้เพียงเครื่องเดียวในยุคนั้น
หลังเปิดตัว
รัสเซียกำลังสร้างศูนย์เร่งความเร็วแห่งใหม่ บนพื้นฐานของสถาบันร่วมเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์ เรียกว่าโรงงาน Ion Collider ของ NICA - Nuclotron และตั้งอยู่ในเมือง Dubna จุดประสงค์ของอาคารคือเพื่อศึกษาและค้นพบคุณสมบัติใหม่ของสสารหนาแน่นของแบริออน
หลังจากเครื่องเริ่มทำงาน นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันร่วมเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์ในDubna ใกล้มอสโกจะสามารถสร้างสถานะของสสารบางอย่างซึ่งเป็นจักรวาลในช่วงเวลาแรกหลังจากบิกแบง สารนี้เรียกว่า quark-gluon plasma (QGP).
การก่อสร้างอาคารสถานที่อ่อนไหวเริ่มขึ้นในปี 2556 และมีแผนเปิดตัวในปี 2563
งานหลัก
พิเศษสำหรับวันวิทยาศาสตร์ในรัสเซีย เจ้าหน้าที่ของ JINR ได้เตรียมเอกสารสำหรับกิจกรรมการศึกษาสำหรับเด็กนักเรียนโดยเฉพาะ หัวข้อนี้เรียกว่า "NICA - จักรวาลในห้องทดลอง" ลำดับวิดีโอที่มีการมีส่วนร่วมของนักวิชาการ Grigory Vladimirovich Trubnikov จะบอกเกี่ยวกับการวิจัยในอนาคตที่จะดำเนินการที่ Hadron Collider ในรัสเซียในชุมชนที่มีนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ จากทั่วโลก
งานที่สำคัญที่สุดที่นักวิจัยเผชิญในสาขานี้คือการศึกษาพื้นที่ต่อไปนี้:
- คุณสมบัติและหน้าที่ของการโต้ตอบอย่างใกล้ชิดขององค์ประกอบเบื้องต้นของแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาคระหว่างกัน นั่นคือ การศึกษาควาร์กและกลูออน
- การค้นหาสัญญาณของการเปลี่ยนเฟสระหว่าง QGP กับเรื่อง Hadronic ตลอดจนการค้นหาสถานะของสสารแบริออนที่ไม่รู้จักก่อนหน้านี้
- การทำงานกับคุณสมบัติพื้นฐานของการโต้ตอบอย่างใกล้ชิดและความสมมาตรของ QGP
อุปกรณ์สำคัญ
สาระสำคัญของแฮดรอนคอลไลเดอร์ในคอมเพล็กซ์ NICA คือการจัดเตรียมสเปกตรัมของลำแสงขนาดใหญ่: จากโปรตอนและดิวเทอรอน ไปจนถึงลำแสงที่ประกอบด้วยไอออนที่หนักกว่ามาก เช่น นิวเคลียสสีทอง
ไอออนหนักจะถูกเร่งให้อยู่ในสถานะพลังงานได้ถึง 45 GeV/นิวคลีออน และโปรตอน - มากถึงสิบสองครึ่ง หัวใจสำคัญของเครื่องชนกันในรัสเซียคือเครื่องเร่งอนุภาคนิวโคลตรอน ซึ่งเปิดดำเนินการมาตั้งแต่ปีที่เก้าสิบสามของศตวรรษที่ผ่านมา แต่มีการเร่งความเร็วขึ้นอย่างมาก
Nica collider จัดเตรียมไว้สำหรับการโต้ตอบหลายวิธี อันหนึ่งเพื่อศึกษาว่าไอออนหนักชนกับเครื่องตรวจจับ MPD อย่างไร และอีกอันหนึ่งเพื่อทำการทดลองกับลำแสงโพลาไรซ์ที่โรงงาน SPD
สร้างเสร็จ
สังเกตได้ว่านักวิทยาศาสตร์จากประเทศต่างๆ เช่น สหรัฐอเมริกา เยอรมนี ฝรั่งเศส อิสราเอล และแน่นอนว่ารัสเซียเข้าร่วมในการทดลองครั้งแรก ขณะนี้กำลังดำเนินการกับ NICA เพื่อติดตั้งและนำชิ้นส่วนแต่ละชิ้นเข้าสู่สภาพการทำงานที่ใช้งานได้
อาคารสำหรับ Hadron collider จะแล้วเสร็จในปี 2019 และการติดตั้ง collider เองจะดำเนินการในปี 2020 ในปีเดียวกันนั้น งานวิจัยเกี่ยวกับการศึกษาการชนกันของไอออนหนักจะเริ่มขึ้น อุปกรณ์ทั้งหมดจะใช้งานได้อย่างสมบูรณ์ในปี 2023
collider ในรัสเซียเป็นเพียงหนึ่งในหกโครงการในประเทศของเราที่ได้รับรางวัลระดับ megascience ในปี 2560 รัฐบาลได้จัดสรรเงินเกือบสี่พันล้านรูเบิลสำหรับการก่อสร้างเครื่องนี้ ค่าใช้จ่ายของการก่อสร้างพื้นฐานของเครื่องจักรนั้นประเมินโดยผู้เชี่ยวชาญที่ 275 และครึ่งพันล้านรูเบิล
ยุคใหม่
Vladimir Kekelidze ผู้อำนวยการฟิสิกส์ของ JINR High Energy Laboratory เชื่อว่าโครงการ collider ในรัสเซียจะทำให้ประเทศมีโอกาสก้าวขึ้นสู่ระดับสูงสุดตำแหน่งในวิชาฟิสิกส์พลังงานสูง
เมื่อเร็วๆ นี้ ร่องรอยของ "ฟิสิกส์ใหม่" ถูกค้นพบ ซึ่งได้รับการแก้ไขโดย Large Hadron Collider และพวกมันไปไกลกว่าแบบจำลองมาตรฐานของพิภพเล็ก ๆ ของเรา มีการระบุว่า "ฟิสิกส์ใหม่" ที่เพิ่งค้นพบจะไม่รบกวนการทำงานของคอลไลเดอร์
ในการให้สัมภาษณ์ วลาดิมีร์ Kekelidze อธิบายว่าการค้นพบเหล่านี้จะไม่ลดคุณค่างานของ NICA เนื่องจากตัวโครงการสร้างขึ้นเองเพื่อทำความเข้าใจว่าช่วงเวลาเริ่มต้นของการเกิดจักรวาลเป็นอย่างไร และ เงื่อนไขสำหรับการวิจัยซึ่งมีอยู่ใน Dubna ไม่มีอยู่ที่ใดในโลก
เขายังกล่าวอีกว่านักวิทยาศาสตร์ของ JINR กำลังเชี่ยวชาญด้านวิทยาศาสตร์ในแง่มุมใหม่ๆ ซึ่งพวกเขามุ่งมั่นที่จะเป็นผู้นำ ยุคนั้นกำลังจะมาถึงซึ่งไม่เพียงแต่จะถูกสร้างขึ้นใหม่เท่านั้น แต่ยังเป็นยุคใหม่ของการพัฒนาฟิสิกส์พลังงานสูงสำหรับประเทศของเรา
โครงการนานาชาติ
ตามที่ผู้กำกับคนเดิมบอก งานใน NICA ซึ่งเป็นที่ตั้งของ Hadron Collider จะเป็นงานระดับสากล เพราะการวิจัยฟิสิกส์พลังงานสูงในยุคของเรานั้นดำเนินการโดยทีมวิทยาศาสตร์ทั้งหมด ซึ่งประกอบด้วยผู้คนจากหลากหลายประเทศ
พนักงานจากยี่สิบสี่ประเทศทั่วโลกได้มีส่วนร่วมในโครงการนี้แล้วในสถานที่ที่ปลอดภัย และค่าใช้จ่ายของปาฏิหาริย์นี้คือ ห้าร้อยสี่สิบห้าล้านตามการประมาณการโดยประมาณ
collider ใหม่นี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทำการวิจัยในสาขาใหม่ วัสดุศาสตร์ รังสีชีววิทยา อิเล็กทรอนิกส์ การบำบัดด้วยลำแสง และการแพทย์ ยกเว้นนอกจากนี้ ทั้งหมดนี้จะเป็นประโยชน์ต่อโครงการของ Roscosmos รวมถึงการแปรรูปและกำจัดกากกัมมันตภาพรังสี และการสร้างแหล่งเทคโนโลยีไครโอเจนล่าสุดและพลังงานที่ปลอดภัยในการใช้งาน
ฮิกส์โบซอน
ฮิกส์โบซอนคือสิ่งที่เรียกว่าสนามควอนตัมของฮิกส์ ซึ่งปรากฏขึ้นพร้อมกับความจำเป็นในวิชาฟิสิกส์ หรือมากกว่านั้นในแบบจำลองมาตรฐานของอนุภาคมูลฐาน ซึ่งเป็นผลมาจากกลไกของฮิกส์ในการทำลายสมมาตรอิเล็กโตรวีกอย่างที่คาดไม่ถึง การค้นพบนี้คือความสมบูรณ์ของรุ่นมาตรฐาน
ในเฟรมเวิร์กของโมเดลเดียวกัน รับผิดชอบความเฉื่อยของมวลของอนุภาคมูลฐาน - โบซอน สนามฮิกส์ช่วยอธิบายลักษณะที่ปรากฏของมวลเฉื่อยในอนุภาค กล่าวคือ ตัวพาของปฏิกิริยาที่อ่อนแอ รวมถึงการไม่มีมวลในตัวพา - อนุภาคของปฏิกิริยารุนแรงและแม่เหล็กไฟฟ้า (กลูออนและโฟตอน) ฮิกส์โบซอนในโครงสร้างเผยให้เห็นตัวเองเป็นอนุภาคสเกลาร์ ดังนั้นจึงไม่มีสปิน
เปิดสนาม
โบซอนนี้ถูกทำให้เป็นจริงในปี 2507 โดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษชื่อปีเตอร์ ฮิกส์ คนทั้งโลกได้เรียนรู้เกี่ยวกับการค้นพบของเขาผ่านการอ่านบทความของเขา และหลังจากค้นหามาเกือบห้าสิบปี นั่นคือในปี 2555 เมื่อวันที่ 4 กรกฎาคม ได้ค้นพบอนุภาคที่เหมาะกับบทบาทนี้ มันถูกค้นพบจากการวิจัยที่ LHC และมีมวลอยู่ที่ประมาณ 125-126 GeV/c²
เชื่อว่าอนุภาคนี้เป็นตัวเดียวกันกับฮิกส์โบซอน ช่วยเหตุผลที่ดีทีเดียว ในปี 2013 ในเดือนมีนาคม นักวิจัยหลายคนจาก CERNรายงานว่าอนุภาคที่พบเมื่อหกเดือนก่อนคือฮิกส์โบซอนจริงๆ
รูปแบบที่อัปเดตซึ่งรวมถึงอนุภาคนี้ ทำให้สามารถสร้างทฤษฎีสนามควอนตัมที่ปรับค่าปกติได้ และอีกหนึ่งปีต่อมา ในเดือนเมษายน ทีม CMS รายงานว่า Higgs boson มีละติจูดที่ลดลงน้อยกว่า 22 MeV
คุณสมบัติของอนุภาค
ฮิกส์โบซอนอยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วงเช่นเดียวกับอนุภาคอื่นๆ ในตาราง มันมีประจุของสีและไฟฟ้าเช่นเดียวกับที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ว่าไม่มีการหมุน
มีสี่ช่องทางหลักสำหรับการปรากฏตัวของฮิกส์โบซอน:
- หลังจากหลอมรวมสองกลูออนเกิดขึ้น เขาเป็นคนหลัก
- เมื่อรวม WW- หรือ ZZ- คู่
- โดยมีเงื่อนไขว่า W- หรือ Z- boson
- มีท๊อปควาร์กอยู่
มันสลายตัวเป็นบีแอนติควาร์กและบีควาร์ก เป็นอิเล็กตรอนโพซิตรอนสองคู่และ/หรือมิวออนแอนติมูออนที่มีนิวตริโนสองตัว
ในปี 2560 เมื่อต้นเดือนกรกฎาคมที่ผ่านมา ในการประชุมร่วมกับ EPS, ATLAS, HEP และ CMS มีข้อความแจ้งว่าในที่สุดคำใบ้ที่เห็นได้ชัดเจนก็เริ่มปรากฏว่า Higgs boson สลายไปเป็น คู่ของ b-quark- antiquark
ก่อนหน้านี้ การปฏิบัติจริงด้วยตาของคุณเองนั้นไม่สมจริง เนื่องจากความยากลำบากในการแยกการผลิตควาร์กเดียวกันด้วยวิธีที่แตกต่างจากกระบวนการบนพื้นหลัง แบบจำลองทางกายภาพมาตรฐานกล่าวว่าการสลายตัวดังกล่าวเกิดขึ้นบ่อยที่สุดนั่นคือมากกว่าครึ่งของกรณี เปิดทำการเมื่อ ตุลาคม 2017การสังเกตสัญญาณการสลายตัวที่เชื่อถือได้ แถลงการณ์ดังกล่าวจัดทำโดย CMS และ ATLAS ในบทความที่เผยแพร่
จิตสำนึกของมวลชน
อนุภาคที่ค้นพบโดยฮิกส์มีความสำคัญมากจนลีออน เลเดอร์แมน (ผู้ได้รับรางวัลโนเบล) เรียกอนุภาคนี้ว่าอนุภาคพระเจ้าในชื่อหนังสือของเขา แม้ว่า Leon Lederman เองจะเสนอ "อนุภาคปีศาจ" ในเวอร์ชันดั้งเดิม แต่บรรณาธิการปฏิเสธข้อเสนอของเขา
ชื่อเล่นๆนี้ถูกใช้อย่างแพร่หลายในสื่อ แม้ว่านักวิทยาศาสตร์หลายคนไม่เห็นด้วยกับเรื่องนี้ พวกเขาเชื่อว่าชื่อ "โบซอนขวดแชมเปญ" จะเหมาะสมกว่ามาก เนื่องจากศักยภาพของทุ่งฮิกส์นั้นคล้ายกับก้นขวดนี้มาก และการเปิดขวดจะทำให้ขวดจำนวนมากหมดลงอย่างแน่นอน
