Collider di Rusia mempercepat partikel dalam balok yang bertabrakan (tabrakan dari kata bertabrakan, dalam terjemahan - bertabrakan). Hal ini diperlukan untuk mempelajari produk tumbukan partikel-partikel ini satu sama lain, sehingga para ilmuwan memberikan energi kinetik yang kuat ke partikel-partikel materi. Mereka juga menangani tumbukan partikel-partikel ini, mengarahkan mereka terhadap satu sama lain.
Sejarah Penciptaan
Ada beberapa jenis Collider: melingkar (misalnya, LHC - Large Hadron Collider di CERN Eropa), linier (diproyeksikan oleh ILC).
Secara teoritis, ide untuk menggunakan tumbukan balok muncul beberapa dekade yang lalu. Wideröe Rolf, seorang fisikawan dari Norwegia, menerima paten di Jerman pada tahun 1943 untuk gagasan balok yang bertabrakan. Itu tidak diterbitkan sampai sepuluh tahun kemudian.
Pada tahun 1956, Donald Kerst mengajukan proposal untuk menggunakan tumbukan sinar proton untuk mempelajari fisika partikel. Sementara Gerard O'Neill berpikir untuk mengambil keuntungan dari akumulatifberdering untuk mendapatkan sinar yang kuat.
Pekerjaan aktif pada proyek untuk membuat Collider dimulai secara bersamaan di Italia, Uni Soviet dan Amerika Serikat (Frascati, INP, SLAC). Penumbuk pertama yang diluncurkan adalah penumbuk elektron-positron AdA, yang dibuat oleh Tushekavo Frascati.
Pada saat yang sama, hasil pertama diterbitkan hanya setahun kemudian (tahun 1966), dibandingkan dengan hasil pengamatan hamburan elastis elektron pada VEP-1 (1965, USSR).
Dubna Hadron Collider
VEP-1 (bertabrakan berkas elektron) adalah mesin yang dibuat di bawah bimbingan yang jelas dari G. I. Budker. Beberapa waktu kemudian, balok itu diperoleh di akselerator di Amerika Serikat. Ketiga penumbuk ini adalah yang uji, mereka berfungsi untuk menunjukkan kemungkinan mempelajari fisika partikel dasar dengan menggunakannya.
Collider hadron pertama adalah ISR, proton synchrotron, diluncurkan pada tahun 1971 oleh CERN. Kekuatan energinya adalah 32 GeV di balok. Itu adalah satu-satunya penumbuk linier yang berfungsi di tahun sembilan puluhan.
Setelah peluncuran
Kompleks akselerasi baru sedang dibuat di Rusia, berdasarkan Institut Gabungan untuk Riset Nuklir. Ini disebut fasilitas Ion Collider berbasis NICA - Nuclotron dan terletak di Dubna. Tujuan dari bangunan ini adalah untuk mempelajari dan menemukan sifat baru dari materi padat baryon.
Setelah mesin menyala, para ilmuwan dari Joint Institute for Nuclear Research diDubna dekat Moskow akan dapat menciptakan keadaan materi tertentu, yang merupakan Alam Semesta pada saat-saat pertama setelah Big Bang. Zat ini disebut plasma quark-gluon (QGP).
Pembangunan kompleks di fasilitas sensitif dimulai pada 2013, dan peluncurannya direncanakan pada 2020.
Tugas Utama
Khusus untuk Hari Sains di Rusia, staf JINR menyiapkan materi untuk acara pendidikan yang ditujukan untuk anak sekolah. Topiknya berjudul "NICA - The Universe in the Laboratory". Urutan video dengan partisipasi akademisi Grigory Vladimirovich Trubnikov akan menceritakan tentang penelitian masa depan yang akan dilakukan di Hadron Collider di Rusia dalam komunitas dengan ilmuwan lain dari seluruh dunia.
Tugas terpenting yang dihadapi para peneliti di bidang ini adalah mempelajari bidang-bidang berikut:
- Sifat dan fungsi interaksi erat dari komponen dasar model standar fisika partikel satu sama lain, yaitu studi quark dan gluon.
- Menemukan tanda-tanda transisi fase antara QGP dan materi hadronik, serta mencari keadaan materi barionik yang sebelumnya tidak diketahui.
- Bekerja dengan sifat dasar interaksi dekat dan simetri QGP.
Peralatan penting
Inti dari penumbuk hadron di kompleks NICA adalah untuk menyediakan spektrum sinar yang besar: dari proton dan deuteron, hingga berkas yang terdiri dari ion yang jauh lebih berat, seperti inti emas.
Ion berat akan dipercepat ke tingkat energi hingga 4,5 GeV/nukleon, dan proton - hingga dua belas setengah. Inti dari penumbuk di Rusia adalah akselerator Nuclotron, yang telah beroperasi sejak tahun kesembilan puluh tiga abad terakhir, tetapi telah dipercepat secara signifikan.
Collider NICA menyediakan beberapa cara interaksi. Satu untuk mempelajari bagaimana ion berat bertabrakan dengan detektor MPD, dan yang lainnya untuk melakukan eksperimen dengan sinar terpolarisasi di fasilitas SPD.
Penyelesaian konstruksi
Tercatat bahwa para ilmuwan dari negara-negara seperti Amerika Serikat, Jerman, Prancis, Israel dan, tentu saja, Rusia mengambil bagian dalam percobaan pertama. Pekerjaan sedang berlangsung di NICA untuk memasang dan membawa bagian-bagian individu ke dalam kondisi kerja aktif.
Gedung untuk penumbuk hadron akan selesai pada tahun 2019, dan pemasangan penumbuk sendiri akan dilakukan pada tahun 2020. Pada tahun yang sama, penelitian tentang studi tumbukan ion berat akan dimulai. Seluruh perangkat akan beroperasi penuh pada tahun 2023.
Collider di Rusia hanyalah satu dari enam proyek di negara kita yang telah dianugerahi kelas megasains. Pada 2017, pemerintah mengalokasikan hampir empat miliar rubel untuk pembangunan mesin ini. Biaya konstruksi dasar mesin itu diperkirakan oleh para ahli sebesar dua puluh tujuh setengah miliar rubel.
Era baru
Vladimir Kekelidze, direktur fisikawan di JINR High Energy Laboratory, percaya bahwa proyek collider di Rusia akan memberi negara itu kesempatan untuk naik ke level tertinggiposisi dalam fisika energi tinggi.
Baru-baru ini, jejak "fisika baru" ditemukan, yang diperbaiki oleh Large Hadron Collider dan melampaui Model Standar mikrokosmos kita. Dinyatakan bahwa "fisika baru" yang baru ditemukan tidak akan mengganggu pengoperasian penabrak.
Dalam sebuah wawancara, Vladimir Kekelidze menjelaskan bahwa penemuan ini tidak akan mendevaluasi pekerjaan NICA, karena proyek itu sendiri dibuat terutama untuk memahami dengan tepat seperti apa momen awal kelahiran Semesta, dan juga kondisi penelitian apa yang tersedia di Dubna, yang tidak ada di tempat lain di dunia.
Ia juga mengatakan bahwa para ilmuwan JINR sedang menguasai aspek-aspek baru ilmu pengetahuan, di mana mereka bertekad untuk mengambil posisi terdepan. Bahwa sebuah era akan datang di mana tidak hanya penumbuk baru yang sedang dibuat, tetapi era baru dalam pengembangan fisika energi tinggi untuk negara kita.
Proyek internasional
Menurut sutradara yang sama, pengerjaan di NICA, di mana Hadron Collider berada, akan bersifat internasional. Karena penelitian fisika energi tinggi saat ini dilakukan oleh seluruh tim ilmiah, yang terdiri dari orang-orang dari berbagai negara.
Karyawan dari dua puluh empat negara di dunia telah mengambil bagian dalam pekerjaan proyek ini di fasilitas yang aman. Dan biaya keajaiban ini, menurut perkiraan perkiraan, lima ratus empat puluh lima juta dolar.
Collider baru juga akan membantu para ilmuwan melakukan penelitian di bidang materi baru, ilmu material, radiobiologi, elektronik, terapi sinar, dan kedokteran. KecualiSelain itu, semua ini akan bermanfaat bagi program Roscosmos, serta pengolahan dan pembuangan limbah radioaktif serta penciptaan sumber teknologi dan energi kriogen terbaru yang aman untuk digunakan.
Higgs Boson
Higgs boson adalah apa yang disebut medan kuantum Higgs, yang muncul dengan kebutuhan dalam fisika, atau lebih tepatnya, dalam model standar partikel elementernya, sebagai konsekuensi dari mekanisme Higgs tentang pemutusan tak terduga dari simetri elektrolemah. Penemuannya merupakan penyempurnaan dari model standar.
Dalam kerangka model yang sama, ia bertanggung jawab atas inersia massa partikel elementer - boson. Bidang Higgs membantu menjelaskan munculnya massa inersia dalam partikel, yaitu pembawa interaksi lemah, serta tidak adanya massa dalam pembawa - partikel interaksi kuat dan elektromagnetik (gluon dan foton). Higgs boson dalam strukturnya mengungkapkan dirinya sebagai partikel skalar. Jadi, putarannya nol.
Pembukaan lapangan
Boson ini diaksiomakan pada tahun 1964 oleh fisikawan Inggris bernama Peter Higgs. Seluruh dunia belajar tentang penemuannya melalui membaca artikel-artikelnya. Dan setelah hampir lima puluh tahun mencari, yaitu pada tahun 2012, pada tanggal 4 Juli, sebuah partikel ditemukan yang cocok dengan peran ini. Ditemukan sebagai hasil penelitian di LHC, dan massanya sekitar 125-126 GeV/c².
Percaya bahwa partikel tertentu ini adalah Higgs boson yang sama, membantu alasan yang cukup bagus. Pada tahun 2013, pada bulan Maret, berbagai peneliti dari CERNmelaporkan bahwa partikel yang ditemukan enam bulan lalu sebenarnya adalah Higgs boson.
Model yang diperbarui, yang mencakup partikel ini, memungkinkan untuk membangun teori medan kuantum yang dapat direnormalisasi. Dan setahun kemudian, pada bulan April, tim CMS melaporkan bahwa Higgs boson memiliki garis lintang peluruhan kurang dari 22 MeV.
Properti partikel
Sama seperti partikel lain dari tabel, Higgs boson tunduk pada gravitasi. Ia memiliki muatan warna dan listrik, serta, seperti yang disebutkan sebelumnya, putaran nol.
Ada empat saluran utama untuk kemunculan Higgs boson:
- Setelah peleburan dua gluon terjadi. Dia yang utama.
- Saat memasangkan WW- atau ZZ- bergabung.
- Dengan kondisi menyertai W- atau Z- boson.
- Dengan quark teratas.
Ini meluruh menjadi sepasang b-antiquark dan b-quark, menjadi dua pasang elektron-positron dan/atau muon-antimuon dengan dua neutrino.
Pada tahun 2017, pada awal Juli, di sebuah konferensi dengan partisipasi EPS, ATLAS, HEP dan CMS, sebuah pesan dibuat bahwa petunjuk nyata akhirnya mulai muncul bahwa Higgs boson sedang membusuk menjadi sepasang b-quark- antiquark.
Sebelumnya, tidak realistis untuk melihat ini dengan mata kepala sendiri dalam praktik karena kesulitan memisahkan produksi quark yang sama dengan cara yang berbeda dari proses di latar belakang. Model fisik standar mengatakan bahwa pembusukan seperti itu adalah yang paling sering, yaitu, di lebih dari setengah kasus. Dibuka pada Oktober 2017pengamatan yang dapat diandalkan dari sinyal peluruhan. Pernyataan seperti itu dibuat oleh CMS dan ATLAS dalam artikel mereka yang dirilis.
Kesadaran massa
Partikel yang ditemukan oleh Higgs sangat penting sehingga Leon Lederman (peraih Nobel) menyebutnya sebagai partikel Tuhan dalam judul bukunya. Meskipun Leon Lederman sendiri, dalam versi aslinya, mengusulkan "Partikel Iblis", tetapi editor menolak proposalnya.
Nama sembrono ini banyak digunakan di media. Meskipun banyak ilmuwan tidak menyetujui hal ini. Mereka percaya bahwa nama "boson botol sampanye" akan jauh lebih tepat, karena potensi medan Higgs menyerupai bagian bawah botol ini, dan membukanya pasti akan menyebabkan habisnya banyak botol seperti itu.
