Collider რუსეთში აჩქარებს ნაწილაკებს შეჯახების სხივებში (collider სიტყვიდან collide, თარგმანში - collide). ის საჭიროა ამ ნაწილაკების ერთმანეთთან ზემოქმედების პროდუქტების შესასწავლად, რათა მეცნიერებმა მატერიის ელემენტარულ ნაწილაკებს ძლიერი კინეტიკური ენერგია გადასცენ. ისინი ასევე უმკლავდებიან ამ ნაწილაკების შეჯახებას და მიმართავენ მათ ერთმანეთის წინააღმდეგ.
შექმნის ისტორია
არსებობს რამდენიმე ტიპის კოლაიდერები: წრიული (მაგალითად, LHC - დიდი ადრონული კოლაიდერი ევროპულ CERN-ში), ხაზოვანი (პროექტირებულია ILC-ის მიერ).
თეორიულად, სხივების შეჯახების გამოყენების იდეა რამდენიმე ათეული წლის წინ გაჩნდა. ნორვეგიელმა ფიზიკოსმა Wideröe Rolf-მა მიიღო პატენტი გერმანიაში 1943 წელს სხივების შეჯახების იდეისთვის. ის მხოლოდ ათი წლის შემდეგ გამოქვეყნებულა.
1956 წელს დონალდ კერსტმა წამოაყენა წინადადება პროტონის სხივების შეჯახების გამოყენება ნაწილაკების ფიზიკის შესასწავლად. მაშინ როცა ჯერარდ ო'ნილი ფიქრობდა ისარგებლოს დაგროვებითრგავს ინტენსიური სხივების მისაღებად.
კოლაიდერის შექმნის პროექტზე აქტიური მუშაობა ერთდროულად დაიწყო იტალიაში, საბჭოთა კავშირსა და შეერთებულ შტატებში (Frascati, INP, SLAC). პირველი კოლაიდერი, რომელიც გაუშვა, იყო AdA ელექტრონ-პოზიტრონის კოლაიდერი, აშენებული თუშეკავო ფრასკატის მიერ..
ამავდროულად, პირველი შედეგი გამოქვეყნდა მხოლოდ ერთი წლის შემდეგ (1966 წელს), ელექტრონების ელასტიურ გაფანტვაზე დაკვირვების შედეგებთან შედარებით VEP-1-ზე (1965წ., სსრკ)..
დუბნის ადრონული კოლაიდერი
VEP-1 (ელექტრონული სხივების შეჯახება) არის მანქანა, რომელიც შეიქმნა G. I. Budker-ის აშკარა ხელმძღვანელობით. გარკვეული პერიოდის შემდეგ, სხივები მიიღეს ამაჩქარებელზე შეერთებულ შტატებში. ეს სამივე კოლაიდერი იყო საცდელი, ისინი ემსახურებოდნენ მათ გამოყენებით ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკის შესწავლის შესაძლებლობის დემონსტრირებას.
პირველი ჰადრონის კოლაიდერი არის ISR, პროტონული სინქროტრონი, რომელიც გაუშვა 1971 წელს CERN-ის მიერ. მისი ენერგეტიკული სიმძლავრე იყო 32 გევ სხივში. ეს იყო ერთადერთი მოქმედი ხაზოვანი კოლაიდერი ოთხმოცდაათიან წლებში.
გაშვების შემდეგ
რუსეთში, ბირთვული კვლევების ერთობლივი ინსტიტუტის ბაზაზე, ახალი აჩქარების კომპლექსი იქმნება. მას ჰქვია NICA - Nuclotron-ზე დაფუძნებული იონური კოლაიდერი და მდებარეობს დუბნაში. შენობის მიზანია ბარიონების მკვრივი მატერიის ახალი თვისებების შესწავლა და აღმოჩენა.
მანქანის ამუშავების შემდეგ, მეცნიერები ბირთვული კვლევების ერთობლივი ინსტიტუტიდანმოსკოვის მახლობლად დუბნა შეძლებს შექმნას მატერიის გარკვეული მდგომარეობა, რომელიც იყო სამყარო დიდი აფეთქების შემდეგ პირველივე მომენტებში. ამ ნივთიერებას ეწოდება კვარკ-გლუონის პლაზმა (QGP).
კომპლექსის მშენებლობა სენსიტიურ ობიექტზე 2013 წელს დაიწყო, ხოლო გაშვება 2020 წელს იგეგმება.
მთავარი ამოცანები
სპეციალურად რუსეთში მეცნიერების დღისთვის, JINR-ის თანამშრომლებმა მოამზადეს მასალები სკოლის მოსწავლეებისთვის განკუთვნილი საგანმანათლებლო ღონისძიებებისთვის. თემას ჰქვია "NICA - სამყარო ლაბორატორიაში". ვიდეო მიმდევრობა აკადემიკოს გრიგორი ვლადიმიროვიჩ ტრუბნიკოვის მონაწილეობით მოგვითხრობს მომავალ კვლევებზე, რომლებიც განხორციელდება რუსეთში ჰადრონის კოლაიდერზე მსოფლიოს სხვა მეცნიერებთან ერთად..
ყველაზე მნიშვნელოვანი ამოცანა, რომლის წინაშეც დგას მკვლევარები ამ სფეროში, არის შემდეგი სფეროების შესწავლა:
- ნაწილაკების ფიზიკის სტანდარტული მოდელის ელემენტარული კომპონენტების ერთმანეთთან მჭიდრო ურთიერთქმედების თვისებები და ფუნქციები, ანუ კვარკების და გლუონების შესწავლა.
- QGP-სა და ჰადრონულ მატერიას შორის ფაზური გადასვლის ნიშნების პოვნა, აგრეთვე ბარიონული მატერიის მანამდე უცნობი მდგომარეობების ძიება.
- მუშაობა ახლო ურთიერთქმედების და QGP სიმეტრიის ძირითად თვისებებთან.
მნიშვნელოვანი აღჭურვილობა
ჰადრონის კოლაიდერის არსი NICA კომპლექსში არის სხივების დიდი სპექტრის უზრუნველყოფა: პროტონებიდან და დეიტერონებიდან, სხივებამდე, რომელიც შედგება ბევრად უფრო მძიმე იონებისგან, როგორიცაა ოქროს ბირთვი.
მძიმე იონები აჩქარდება ენერგეტიკულ მდგომარეობამდე 4-მდე,5 გევ/ნუკლეონი და პროტონები - თორმეტნახევარამდე. კოლაიდერის გული რუსეთში არის ნუკლოტრონის ამაჩქარებელი, რომელიც მუშაობს გასული საუკუნის ოთხმოცდამესამე წლიდან, მაგრამ საგრძნობლად აჩქარდა..
NICA კოლაიდერი უზრუნველყოფდა ურთიერთქმედების რამდენიმე გზას. ერთი იმის შესასწავლად, თუ როგორ ეჯახება მძიმე იონები MPD დეტექტორს და მეორე, რათა ჩაატაროს ექსპერიმენტები პოლარიზებული სხივებით SPD დაწესებულებაში.
მშენებლობის დასრულება
აღნიშნა, რომ პირველ ექსპერიმენტში მონაწილეობას იღებენ მეცნიერები ისეთი ქვეყნებიდან, როგორიცაა აშშ, გერმანია, საფრანგეთი, ისრაელი და, რა თქმა უნდა, რუსეთი. ამჟამად მიმდინარეობს მუშაობა NICA-ზე ცალკეული ნაწილების დაყენებისა და აქტიურ სამუშაო მდგომარეობაში მოყვანაზე.
ჰადრონული კოლაიდერის მშენებლობა 2019 წელს დასრულდება, თავად კოლაიდერის მონტაჟი კი 2020 წელს განხორციელდება. იმავე წელს დაიწყება კვლევითი სამუშაოები მძიმე იონების შეჯახების შესწავლაზე. მთელი მოწყობილობა სრულად იმუშავებს 2023 წელს.
რუსეთში კოლაიდერი მხოლოდ ერთ-ერთია იმ ექვსი პროექტიდან ჩვენს ქვეყანაში, რომელსაც მიენიჭა მეგამეცნიერების კლასი. 2017 წელს მთავრობამ გამოყო თითქმის ოთხი მილიარდი რუბლი ამ აპარატის მშენებლობისთვის. აპარატის ძირითადი კონსტრუქციის ღირებულება ექსპერტებმა შეაფასეს ოცდაშვიდნახევარი მილიარდი რუბლით.
ახალი ერა
ვლადიმერ კეკელიძე, JINR მაღალი ენერგიის ლაბორატორიის ფიზიკოსთა დირექტორი, თვლის, რომ რუსეთში კოლაიდერის პროექტი ქვეყანას მისცემს შესაძლებლობას ამაღლდეს უმაღლეს დონეზე.პოზიციები მაღალი ენერგიის ფიზიკაში.
ახლახან აღმოაჩინეს "ახალი ფიზიკის" კვალი, რომელიც დააფიქსირა დიდი ადრონული კოლაიდერის მიერ და ისინი სცილდებიან ჩვენი მიკროსამყაროს სტანდარტულ მოდელს. ითქვა, რომ ახლად აღმოჩენილი "ახალი ფიზიკა" ხელს არ შეუშლის კოლაიდერის მუშაობას.
ინტერვიუში ვლადიმერ კეკელიძემ განმარტა, რომ ეს აღმოჩენები არ დააფასებს NICA-ს მუშაობას, რადგან თავად პროექტი შეიქმნა პირველ რიგში იმისთვის, რომ ზუსტად გავიგოთ, როგორ გამოიყურებოდა სამყაროს დაბადების პირველი მომენტები და ასევე, რა პირობებია კვლევისთვის, რომლებიც ხელმისაწვდომია დუბნაში, არ არსებობს მსოფლიოში სხვაგან.
მან ასევე თქვა, რომ JINR მეცნიერები ეუფლებიან მეცნიერების ახალ ასპექტებს, რომლებშიც მათ გადაწყვეტილი აქვთ დაიკავონ წამყვანი პოზიცია. რომ მოდის ერა, რომელშიც არა მხოლოდ ახალი კოლაიდერი იქმნება, არამედ ახალი ერა ჩვენი ქვეყნისთვის მაღალი ენერგიის ფიზიკის განვითარებაში.
საერთაშორისო პროექტი
იგივე დირექტორის თქმით, NICA-ზე მუშაობა, სადაც ადრონული კოლაიდერი მდებარეობს, საერთაშორისო იქნება. იმის გამო, რომ ჩვენს დროში მაღალი ენერგიის ფიზიკის კვლევას აწარმოებენ მთელი სამეცნიერო ჯგუფები, რომლებიც შედგება სხვადასხვა ქვეყნიდან ჩამოსული ადამიანებისგან.
მსოფლიოს ოცდაოთხი ქვეყნის თანამშრომლებმა უკვე მიიღეს მონაწილეობა ამ პროექტზე უსაფრთხო დაწესებულებაში. და ამ სასწაულის ღირებულება, სავარაუდო შეფასებით, ხუთას ორმოცდახუთი მილიონი დოლარია.
ახალი კოლაიდერი ასევე დაეხმარება მეცნიერებს კვლევების ჩატარებაში ახალი მატერიის, მასალების მეცნიერების, რადიობიოლოგიის, ელექტრონიკის, სხივური თერაპიისა და მედიცინის სფეროებში. გარდაგარდა ამისა, ეს ყველაფერი სარგებელს მოუტანს როსკოსმოსის პროგრამებს, ასევე რადიოაქტიური ნარჩენების დამუშავებას და განადგურებას და კრიოგენის ტექნოლოგიისა და ენერგიის უახლესი წყაროების შექმნას, რომლებიც უსაფრთხო იქნება გამოსაყენებლად.
ჰიგსის ბოზონი
ჰიგისის ბოზონი არის ეგრეთ წოდებული ჰიგსის კვანტური ველები, რომლებიც აუცილებლობით ჩნდება ფიზიკაში, უფრო სწორად, ელემენტარული ნაწილაკების მის სტანდარტულ მოდელში, ელექტროსუსტი სიმეტრიის არაპროგნოზირებადი რღვევის ჰიგსის მექანიზმის შედეგად. მისი აღმოჩენა იყო სტანდარტული მოდელის დასრულება.
იგივე მოდელის ფარგლებში პასუხისმგებელია ელემენტარული ნაწილაკების - ბოზონების მასის ინერციაზე. ჰიგსის ველი ეხმარება ახსნას ინერციული მასის გამოჩენა ნაწილაკებში, ანუ სუსტი ურთიერთქმედების მატარებლები, ისევე როგორც მასის არარსებობა მატარებელში - ძლიერი ურთიერთქმედების ნაწილაკი და ელექტრომაგნიტური (გლუონი და ფოტონი). ჰიგსის ბოზონი თავის სტრუქტურაში ვლინდება როგორც სკალარული ნაწილაკი. ამრიგად, მას აქვს ნულოვანი სპინი.
ველის გახსნა
ეს ბოზონი აქსიომატიზებული იქნა ჯერ კიდევ 1964 წელს ბრიტანელი ფიზიკოსის, სახელად პიტერ ჰიგსის მიერ. მისი აღმოჩენის შესახებ მთელმა მსოფლიომ მისი სტატიების წაკითხვით შეიტყო. და თითქმის ორმოცდაათი წლის ძიების შემდეგ, ანუ 2012 წელს, 4 ივლისს, აღმოაჩინეს ნაწილაკი, რომელიც შეესაბამება ამ როლს. იგი აღმოაჩინეს LHC-ზე ჩატარებული კვლევის შედეგად და მისი მასა არის დაახლოებით 125-126 გევ/კ²..
დაჯერება, რომ ეს კონკრეტული ნაწილაკი არის იგივე ჰიგსის ბოზონი, ეხმარება საკმაოდ კარგ მიზეზებს. 2013 წელს, მარტში, CERN-ის სხვადასხვა მკვლევარებმაიტყობინება, რომ ექვსი თვის წინ ნაპოვნი ნაწილაკი სინამდვილეში ჰიგსის ბოზონია.
განახლებულმა მოდელმა, რომელიც მოიცავს ამ ნაწილაკს, შესაძლებელი გახადა კვანტური რენორმალიზებადი ველის თეორიის აგება. და ერთი წლის შემდეგ, აპრილში, CMS-ის გუნდმა გამოაცხადა, რომ ჰიგსის ბოზონს ჰქონდა დაშლის გრძედი 22 მევ-ზე ნაკლები.
ნაწილაკების თვისებები
ისევე როგორც ცხრილის სხვა ნაწილაკები, ჰიგსის ბოზონი ექვემდებარება გრავიტაციას. მას აქვს ფერის და ელექტროენერგიის მუხტი, ასევე, როგორც ზემოთ აღინიშნა, ნულოვანი ტრიალი.
ჰიგსის ბოზონის გამოჩენის ოთხი ძირითადი არხია:
- ორი გლუონის შერწყმის შემდეგ ხდება. ის არის მთავარი.
- როდესაც წყვილები WW- ან ZZ- ერწყმის.
- W- ან Z- ბოზონის თანმხლები პირობით.
- ტოპ კვარკებით.
ის იშლება წყვილად b-ანტიკვარკად და b-კვარკად, ორ წყვილ ელექტრონ-პოზიტრონად და/ან მუონ-ანტიმუონად ორი ნეიტრინოთი.
2017 წელს, ივლისის დასაწყისში, კონფერენციაზე EPS, ATLAS, HEP და CMS-ის მონაწილეობით, გავრცელდა შეტყობინება, რომ შესამჩნევი მინიშნებები საბოლოოდ გამოჩნდა, რომ ჰიგსის ბოზონი იშლება. b-კვარკის წყვილი - ანტიკვარკი.
ადრე არარეალური იყო ამის საკუთარი თვალით დანახვა პრაქტიკაში იმის გამო, რომ სირთულეები იყო იგივე კვარკების წარმოების განცალკევება ფონზე მიმდინარე პროცესებისგან განსხვავებული გზით. სტანდარტული ფიზიკური მოდელი ამბობს, რომ ასეთი დაშლა ყველაზე ხშირია, ანუ შემთხვევათა ნახევარზე მეტში. გაიხსნა 2017 წლის ოქტომბერშიდაშლის სიგნალის საიმედო დაკვირვება. ასეთი განცხადება გააკეთეს CMS-მა და ATLAS-მა გამოქვეყნებულ სტატიებში.
მასების ცნობიერება
ჰიგსის მიერ აღმოჩენილი ნაწილაკი იმდენად მნიშვნელოვანია, რომ ლეონ ლედერმანმა (ნობელის პრემიის ლაურეატი) მას თავისი წიგნის სათაურში ღმერთის ნაწილაკი უწოდა. მართალია, თავად ლეონ ლედერმანმა თავის თავდაპირველ ვერსიაში შესთავაზა "ეშმაკის ნაწილაკი", მაგრამ რედაქტორებმა უარყვეს მისი წინადადება.
ეს უაზრო სახელი ფართოდ გამოიყენება მედიაში. მიუხედავად იმისა, რომ ბევრი მეცნიერი ამას არ ამტკიცებს. მათ მიაჩნიათ, რომ სახელწოდება "შამპანურის ბოთლის ბოზონი" ბევრად უფრო მიზანშეწონილი იქნებოდა, რადგან ჰიგსის ველის პოტენციალი სწორედ ამ ბოთლის ფსკერს წააგავს და მისი გახსნა აუცილებლად გამოიწვევს მრავალი ასეთი ბოთლის სრულ დაცლას..
