Il y a plusieurs années, on prédisait que dès que le collisionneur de hadrons serait mis en service, la fin du monde arriverait. Cet énorme accélérateur de protons et d'ions, construit au CERN suisse, est à juste titre reconnu comme la plus grande installation expérimentale au monde. Il a été construit par des dizaines de milliers de scientifiques de nombreux pays du monde. On peut vraiment l'appeler une institution internationale. Cependant, tout a commencé à un tout autre niveau, d'abord pour pouvoir déterminer la vitesse du proton dans l'accélérateur. Il s'agit de l'histoire de la création et des étapes de développement de tels accélérateurs qui seront discutées ci-dessous.
Histoire du début
Après que la présence de particules alpha a été découverte et que les noyaux atomiques ont commencé à être étudiés directement, les gens ont commencé à essayer de les expérimenter. Au début, il n'était pas question ici d'accélérateurs de protons, car le niveau de technologie était relativement bas. La véritable ère de la création de la technologie des accélérateurs n'a commencé qu'en30 du siècle dernier, lorsque les scientifiques ont commencé à développer à dessein des schémas d'accélération de particules. Deux scientifiques britanniques ont été les premiers à concevoir un générateur de tension continue spécial en 1932, ce qui a permis aux autres de commencer l'ère de la physique nucléaire, ce qui est devenu possible dans la pratique.
L'apparition du cyclotron
Le cyclotron, à savoir le nom du premier accélérateur de protons, est apparu comme une idée au scientifique Ernest Lawrence en 1929, mais il n'a pu le concevoir qu'en 1931. Étonnamment, le premier échantillon était assez petit, seulement une douzaine de centimètres de diamètre, et ne pouvait donc accélérer que légèrement les protons. Tout le concept de son accélérateur était d'utiliser non pas un champ électrique, mais un champ magnétique. L'accélérateur de protons dans un tel état ne visait pas à accélérer directement les particules chargées positivement, mais à courber leur trajectoire à un état tel qu'elles volaient en cercle dans un état fermé.
C'est ce qui a permis de créer un cyclotron, constitué de deux demi-disques creux, à l'intérieur desquels tournaient des protons. Tous les autres cyclotrons étaient basés sur cette théorie, mais pour obtenir beaucoup plus de puissance, ils devenaient de plus en plus encombrants. Dans les années 40, la taille standard d'un tel accélérateur de protons a commencé à égaler celle des bâtiments.
C'est pour l'invention du cyclotron que Lawrence a reçu le prix Nobel de physique en 1939.
Synchrophasotrons
Cependant, alors que les scientifiques essayaient de rendre l'accélérateur de protons plus puissant,Problèmes. Souvent, ils étaient purement techniques, car les exigences pour le milieu résultant étaient incroyablement élevées, mais ils étaient en partie dus au fait que les particules n'accéléraient tout simplement pas comme on le leur demandait. Une nouvelle percée en 1944 a été faite par Vladimir Veksler, qui a proposé le principe de l'autophasage. Étonnamment, le scientifique américain Edwin Macmillan a fait de même un an plus tard. Ils ont proposé d'ajuster le champ électrique pour qu'il affecte les particules elles-mêmes, si nécessaire en les ajustant ou, au contraire, en les ralentissant. Cela a permis de conserver le mouvement des particules sous la forme d'un seul paquet, et non d'une masse floue. Ces accélérateurs sont appelés synchrophasotron.
Collider
Pour que l'accélérateur accélère les protons en énergie cinétique, des structures encore plus puissantes ont commencé à être nécessaires. C'est ainsi que sont nés les collisionneurs, qui fonctionnaient en utilisant deux faisceaux de particules qui tournaient dans des directions opposées. Et puisqu'ils étaient placés l'un vers l'autre, les particules entreraient en collision. L'idée est née en 1943 par le physicien Rolf Wideröe, mais il n'a pas été possible de la développer avant les années 60, lorsque de nouvelles technologies sont apparues pour mener à bien ce processus. Cela a permis d'augmenter le nombre de nouvelles particules qui apparaîtraient à la suite de la collision.
Tous les développements au cours des années suivantes ont directement conduit à la construction d'une immense installation - le Large Hadron Collider en 2008, qui dans sa structure est un anneau de 27 kilomètres de long. On pense quece sont les expériences qui y sont menées qui permettront de comprendre comment s'est formé notre monde, et sa structure profonde.
Lancement du grand collisionneur de hadrons
La première tentative de mise en service de ce collisionneur a eu lieu en septembre 2008. Le 10 septembre est considéré comme le jour de son lancement officiel. Cependant, après une série de tests réussis, un accident s'est produit - après 9 jours, il a échoué et a donc été contraint de fermer pour réparation.
Les nouveaux tests n'ont commencé qu'en 2009, mais jusqu'en 2014, l'installation fonctionnait à très basse énergie pour éviter de nouvelles pannes. C'est à cette époque que le boson de Higgs a été découvert, ce qui a provoqué un essor dans la communauté scientifique.
À l'heure actuelle, presque toutes les recherches sont menées dans le domaine des ions lourds et des noyaux légers, après quoi le LHC sera à nouveau fermé pour modernisation jusqu'en 2021. On pense qu'il pourra fonctionner jusqu'en 2034 environ, après quoi de nouvelles recherches nécessiteront la création de nouveaux accélérateurs.
La peinture d'aujourd'hui
Pour le moment, la limite de conception des accélérateurs a atteint son apogée, la seule option est donc de créer un accélérateur linéaire de protons similaire à ceux actuellement utilisés en médecine, mais beaucoup plus puissant. Le CERN a essayé de recréer une version miniature de l'appareil, mais il n'y a pas eu de progrès notable dans ce domaine. Ce modèle de collisionneur linéaire est prévu pour être directement connecté au LHC afin de provoquerla densité et l'intensité des protons, qui seront ensuite directement dirigés vers le collisionneur lui-même.
Conclusion
Avec l'avènement de la physique nucléaire, l'ère du développement des accélérateurs de particules a commencé. Ils sont passés par de nombreuses étapes, dont chacune a apporté de nombreuses découvertes. Maintenant, il est impossible de trouver une personne qui n'a jamais entendu parler du Large Hadron Collider de sa vie. Il est mentionné dans des livres, des films - prédisant qu'il aidera à révéler tous les secrets du monde ou simplement à y mettre fin. On ne sait pas avec certitude à quoi aboutiront toutes les expériences du CERN, mais grâce à l'utilisation d'accélérateurs, les scientifiques ont pu répondre à de nombreuses questions.
