Большой адронный коллайдер

Как это работает

LHC ионизирует атомы водорода, чтобы получить их протоны. Атом водорода состоит только из одного протона и одного электрона. Когда они ионизируют атомы, они удаляют один электрон, чтобы дать ему чистый положительный заряд. Затем протоны водорода направляются электромагнитами по кругу. Для того, чтобы магниты были достаточно сильными, они должны быть очень холодными. Внутренняя часть туннеля охлаждается жидким гелием. Они поддерживают температуру чуть выше абсолютного нуля. Протоны бьют друг друга со скоростью, близкой к скорости света, и преобразуются в энергию, используя E=mc2. Затем они разворачиваются и создают массу. В месте столкновения есть четыре слоя детекторов. Взрыв проходит через каждый слой, и каждый детектор регистрирует различную стадию реакции.

Когда частицы попадают друг в друга, их энергия преобразуется во множество различных частиц, а чувствительные детекторы отслеживают создаваемые частицы. Внимательно изучив данные детектора, ученые могут изучить, из чего состоят частицы и как они взаимодействуют. Это единственный способ обнаружить некоторые частицы, потому что для их создания требуется очень высокая энергия. У столкновений частиц LHC есть необходимая энергия.

БАК состоит из трех основных частей. Есть ускоритель частиц, четыре детектора и решетка. Ускоритель создает столкновение, но его результаты нельзя наблюдать напрямую. Детекторы превращают его в полезные данные и отправляют в решетку. Решетка - это компьютерная сеть, которую исследователи используют для интерпретации данных. В 36 различных странах насчитывается 170 точек, которые заполнены обычными настольными компьютерами. Все эти компьютеры соединены между собой, и вместе они действуют как суперкомпьютеры. Сеть LHC считается самым мощным суперкомпьютером, когда-либо построенным. Компьютеры делят вычислительную мощность и пространство для хранения данных.

Сеть очень мощная, но она способна принимать только около одного процента данных, которые она получает от детекторов. Ее ограничения мотивировали попытки создания квантовых компьютеров, которые могли бы использовать то, что LHC научил нас квантовой механике, чтобы сделать компьютеры быстрее.

Ученые использовали LHC для поиска бозона Хиггса, частицы, существование которой предсказывается стандартной моделью.

Некоторые люди думали, что LHC может создать черную дыру, что было бы очень опасно. Есть две причины не волноваться. Первая - это то, что LHC не сделал ничего такого, чего не делают космические лучи, которые попадают на Землю каждый день, и эти лучи не создают черных дыр. Вторая причина в том, что даже если бы LHC действительно создавал черные дыры, они были бы очень крошечными. Чем меньше черная дыра, тем короче ее жизнь. Очень маленькие черные дыры испарялись бы до того, как они могли бы навредить людям.

Впервые LHC был использован 10 сентября 2008 года, но он не работал, так как система охлаждения сломалась. Магниты, которые помогают перемещать заряженные частицы, должны быть холодными. Поломка привела к обрушению части установки. Лаборатория закрылась на зиму, и коллайдер снова был использован только в ноябре 2009 года. Пока он ремонтировался, ученые использовали "Теватрон" для поиска бозона Хиггса. Когда в ноябре 2009 г. LHC был вновь запущен, он установил новый рекорд скорости, ускорив протоны до 1,18 ТэВ (тераэлектронвольт, или триллион электронвольт). 30 марта 2010 года LHC создал коллизон с напряжением 3,5 ТеВ.