Collider en Russie accélère les particules dans les faisceaux en collision (collider du mot collision, en traduction - entrer en collision). Il est nécessaire pour étudier les produits d'impact de ces particules les unes avec les autres, afin que les scientifiques transmettent une forte énergie cinétique aux particules élémentaires de matière. Ils gèrent également la collision de ces particules en les dirigeant les unes contre les autres.
Histoire de la Création
Il existe plusieurs types de collisionneurs: circulaires (par exemple, LHC - Large Hadron Collider au CERN européen), linéaires (projeté par l'ILC).
Théoriquement, l'idée d'utiliser la collision de faisceaux est apparue il y a quelques décennies. Wideröe Rolf, un physicien norvégien, a obtenu un brevet en Allemagne en 1943 pour l'idée de collision de faisceaux. Il n'a été publié que dix ans plus tard.
En 1956, Donald Kerst proposa d'utiliser la collision de faisceaux de protons pour étudier la physique des particules. Alors que Gerard O'Neill pensait profiter de l'accumulationsonne pour obtenir des faisceaux intenses.
Les travaux actifs sur le projet de création d'un collisionneur ont démarré simultanément en Italie, en Union soviétique et aux États-Unis (Frascati, INP, SLAC). Le premier collisionneur lancé fut le collisionneur électron-positon AdA, construit par Tushekavo Frascati.
Dans le même temps, le premier résultat n'est publié qu'un an plus tard (en 1966), comparé aux résultats d'observation de la diffusion élastique des électrons à VEP-1 (1965, URSS).
Dubna Hadron Collider
VEP-1 (faisceaux d'électrons en collision) est une machine qui a été créée sous la direction claire de G. I. Budker. Quelque temps plus tard, les faisceaux ont été obtenus à l'accélérateur aux États-Unis. Ces trois collisionneurs étaient tous des essais, ils ont servi à démontrer la possibilité d'étudier la physique des particules élémentaires en les utilisant.
Le premier collisionneur de hadrons est l'ISR, le synchrotron à protons, lancé en 1971 par le CERN. Sa puissance énergétique était de 32 GeV dans le faisceau. C'était le seul collisionneur linéaire fonctionnel dans les années 90.
Après le lancement
Un nouveau complexe d'accélération est en cours de création en Russie, sur la base de l'Institut commun de recherche nucléaire. Il s'appelle NICA - installation de collisionneur d'ions basée sur Nuclotron et est situé à Dubna. Le but du bâtiment est d'étudier et de découvrir de nouvelles propriétés de la matière dense des baryons.
Après le démarrage de la machine, des scientifiques de l'Institut commun de recherche nucléaire deDubna près de Moscou pourra créer un certain état de la matière, qui fut l'Univers dans ses tout premiers instants après le Big Bang. Cette substance est appelée plasma quark-gluon (QGP).
La construction du complexe d'une installation sensible a commencé en 2013, et le lancement est prévu pour 2020.
Tâches principales
Spécialement pour la Journée de la science en Russie, le personnel du JINR a préparé du matériel pour des événements éducatifs destinés aux écoliers. Le sujet s'appelle "NICA - L'univers dans le laboratoire". La séquence vidéo avec la participation de l'académicien Grigory Vladimirovich Trubnikov racontera les futures recherches qui seront menées au collisionneur de hadrons en Russie dans une communauté avec d'autres scientifiques du monde entier.
La tâche la plus importante à laquelle sont confrontés les chercheurs dans ce domaine est d'étudier les domaines suivants:
- Propriétés et fonctions d'interactions étroites entre les composants élémentaires du modèle standard de la physique des particules, c'est-à-dire l'étude des quarks et des gluons.
- Trouver des signes d'une transition de phase entre le QGP et la matière hadronique, ainsi que rechercher des états jusque-là inconnus de la matière baryonique.
- Travailler avec les propriétés de base des interactions proches et de la symétrie QGP.
Équipement important
L'essence du collisionneur de hadrons du complexe NICA est de fournir un large spectre de faisceaux: des protons et des deutérons aux faisceaux constitués d'ions beaucoup plus lourds, comme le noyau d'or.
Les ions lourds seront accélérés aux états d'énergie jusqu'à 4,5 GeV/nucléon, et protons - jusqu'à douze ans et demi. Le cœur du collisionneur en Russie est l'accélérateur Nuclotron, qui fonctionne depuis la quatre-vingt-treizième année du siècle dernier, mais qui a été considérablement accéléré.
Le collisionneur NICA a fourni plusieurs modes d'interaction. L'un pour étudier comment les ions lourds entrent en collision avec le détecteur MPD, et l'autre pour mener des expériences avec des faisceaux polarisés à l'installation SPD.
Achèvement de la construction
Il a été noté que des scientifiques de pays tels que les États-Unis, l'Allemagne, la France, Israël et, bien sûr, la Russie participent à la première expérience. Des travaux sont actuellement en cours sur NICA pour installer et mettre des pièces individuelles en état de fonctionnement actif.
Le bâtiment du collisionneur de hadrons sera achevé en 2019, et l'installation du collisionneur lui-même sera réalisée en 2020. La même année, des travaux de recherche sur l'étude de la collision d'ions lourds débuteront. L'ensemble du dispositif sera pleinement opérationnel en 2023.
Le collisionneur en Russie n'est que l'un des six projets de notre pays à avoir reçu la classe mégascience. En 2017, le gouvernement a alloué près de quatre milliards de roubles pour la construction de cette machine. Le coût de la construction de base de la machine a été estimé par des experts à vingt-sept milliards et demi de roubles.
Nouvelle ère
Vladimir Kekelidze, directeur des physiciens du JINR High Energy Laboratory, estime que le projet de collisionneur en Russie donnera au pays la possibilité de se hisser au plus hautpostes en physique des hautes énergies.
Récemment, des traces de "nouvelle physique" ont été découvertes, qui ont été corrigées par le Grand collisionneur de hadrons et qui vont au-delà du modèle standard de notre microcosme. Il a été déclaré que la "nouvelle physique" nouvellement découverte n'interférerait pas avec le fonctionnement du collisionneur.
Dans une interview, Vladimir Kekelidze a expliqué que ces découvertes ne dévalueraient pas le travail de NICA, puisque le projet lui-même a été créé principalement pour comprendre exactement à quoi ressemblaient les tout premiers instants de la naissance de l'Univers, et aussi quelles conditions de recherche, qui sont disponibles à Dubna, n'existent nulle part ailleurs dans le monde.
Il a également déclaré que les scientifiques du JINR maîtrisent de nouvelles facettes de la science, dans lesquelles ils sont déterminés à occuper une position de leader. Qu'une ère arrive dans laquelle non seulement un nouveau collisionneur est créé, mais une nouvelle ère dans le développement de la physique des hautes énergies pour notre pays.
Projet international
Selon le même directeur, les travaux sur NICA, où se trouve le collisionneur de hadrons, seront internationaux. Parce que la recherche en physique des hautes énergies à notre époque est menée par des équipes scientifiques entières, composées de personnes de différents pays.
Des employés de vingt-quatre pays du monde ont déjà participé aux travaux de ce projet dans une installation sécurisée. Et le coût de ce miracle est, selon des estimations approximatives, de cinq cent quarante-cinq millions de dollars.
Le nouveau collisionneur aidera également les scientifiques à mener des recherches dans les domaines de la nouvelle matière, de la science des matériaux, de la radiobiologie, de l'électronique, de la thérapie par faisceaux et de la médecine. À l'exceptionEn outre, tout cela profitera aux programmes de Roscosmos, ainsi qu'au traitement et à l'élimination des déchets radioactifs et à la création des dernières sources de technologie cryogénique et d'énergie qui pourront être utilisées en toute sécurité.
Boson de Higgs
Le boson de Higgs est ce qu'on appelle les champs quantiques de Higgs, qui apparaissent avec nécessité en physique, ou plutôt, dans son modèle standard de particules élémentaires, comme conséquence du mécanisme de Higgs de rupture imprévisible de la symétrie électrofaible. Sa découverte a été l'achèvement du modèle standard.
Dans le cadre du même modèle, il est responsable de l'inertie de la masse des particules élémentaires - les bosons. Le champ de Higgs aide à expliquer l'apparition d'une masse inertielle dans les particules, c'est-à-dire les porteurs de l'interaction faible, ainsi que l'absence de masse dans le porteur - une particule d'interaction forte et électromagnétique (gluon et photon). Le boson de Higgs dans sa structure se révèle comme une particule scalaire. Ainsi, il a un spin nul.
Ouverture du terrain
Ce boson a été axiomatisé en 1964 par un physicien britannique du nom de Peter Higgs. Le monde entier a appris sa découverte en lisant ses articles. Et après presque cinquante ans de recherche, c'est-à-dire en 2012, le 4 juillet, une particule a été découverte qui remplit ce rôle. Il a été découvert à la suite de recherches au LHC et sa masse est d'environ 125-126 GeV/c².
Croire que cette particule particulière est le même boson de Higgs, aide d'assez bonnes raisons. En 2013, en mars, différents chercheurs du CERNont rapporté que la particule trouvée il y a six mois est en fait le boson de Higgs.
Le modèle mis à jour, qui inclut cette particule, a permis de construire une théorie quantique des champs renormalisable. Et un an plus tard, en avril, l'équipe CMS a rapporté que le boson de Higgs avait une latitude de désintégration inférieure à 22 MeV.
Propriétés des particules
Comme toute autre particule du tableau, le boson de Higgs est soumis à la gravité. Il a des charges de couleur et d'électricité, ainsi que, comme mentionné précédemment, un spin zéro.
Il existe quatre principaux canaux d'apparition du boson de Higgs:
- Après la fusion de deux gluons. Il est le principal.
- Quand les paires WW- ou ZZ- fusionnent.
- Avec la condition d'accompagner un boson W- ou Z-.
- Avec les quarks top présents.
Il se désintègre en une paire d'antiquark b et de quark b, en deux paires électron-positon et/ou muon-antimuon avec deux neutrinos.
En 2017, au tout début du mois de juillet, lors d'une conférence avec la participation d'EPS, ATLAS, HEP et CMS, un message a été lancé indiquant que des indices notables avaient finalement commencé à apparaître que le boson de Higgs se désintégrait en un paire de b-quark- antiquark.
Auparavant, il était irréaliste de voir cela de vos propres yeux dans la pratique en raison des difficultés à séparer la production des mêmes quarks d'une manière différente des processus en arrière-plan. Le modèle physique standard dit qu'une telle désintégration est la plus fréquente, c'est-à-dire dans plus de la moitié des cas. Ouvert en octobre 2017observation fiable du signal de décroissance. Une telle déclaration a été faite par CMS et ATLAS dans leurs articles publiés.
Conscience des masses
La particule découverte par Higgs est si importante que Leon Lederman (lauréat du prix Nobel) l'a appelée la particule de Dieu dans le titre de son livre. Bien que Leon Lederman lui-même, dans sa version originale, ait proposé la "Devil Particle", mais les éditeurs ont rejeté sa proposition.
Ce nom frivole est largement utilisé dans les médias. Bien que de nombreux scientifiques n'approuvent pas cela. Ils pensent que le nom de "boson de la bouteille de champagne" serait beaucoup plus approprié, car le potentiel du champ de Higgs ressemble au fond de cette même bouteille, et son ouverture entraînera certainement la vidange complète de nombreuses bouteilles de ce type.
