«Проблемы современной науки и Большой адронный коллайдер»



Скачать 271.16 Kb.
Дата10.09.2014
Размер271.16 Kb.
ТипНаучно-исследовательская работа
Научно-исследовательская работа по физике

Тема: «Проблемы современной науки и Большой адронный коллайдер»
Выполнили: ученицы 11 класса Бакинова Байса Александровна, Кекеева Герел Арслановна

 

Научный руководитель: учитель физики МОШИ «Салемальская школа-интернат среднего (полного) общего образования» Вахтомин Алексей Владимирович

 

Цель: изучить современные проблемы науки и определить роль Большого адронного коллайдера в решении этих проблем

Задачи: - изучить кризисные вопросы современной науки, причины их возникновения;

- выявить основные направления решения проблем современной науки;

- изучить назначение и устройство ускорителей заряженных частиц и их влияние на развитие естествознания;

- проанализировать роль БАК и определить состоятельность и необходимость его строительства



Методы исследования: изучение научной литературы по проблеме (Интернет-ресурсы), исторический анализ проблемы.

Необходимо уметь: пользоваться ресурсами сети Интернет, уметь видеть физику проблемы, пользоваться индуктивными и дедуктивными методами анализа.

Гипотеза: для того чтобы построить стройную физическую картину мира необходимо восполнить пробелы в науке с помощью БАК .

Актуальность выбранной темы: В курсе физики 10-11 класса мы изучали вопросы, которые когда-то были проблемами в науке, но были решены на определенном этапе. Нас заинтересовал тот вопрос, что при открытии новых физических явлений постоянно происходит переосмысление физической картины мира. Каждое новое открытие является революционным и продвигает науку на новый виток развития. Интересно!? Очень интересно, что сегодня еще может человечество узнать о природе. Может строительство Большого андронного коллайдера ответит на ряд вопросов?

Последовательность выполнения исследования

  1. Изучить проблемы современной науки.

  2. Определить современные пути решения проблем

  3. Изучить работу ускорителей заряженных частиц и их перспективность в изучении мироздания.

  4. Подтвердить или опровергнуть целесообразность строительства БАК.

  5. Выявить другие пути решения проблемы (если таковые имеются).

  6. Обобщить полученный результат исследований.

Теоретические обоснования

В июне 2005 г. в Тунисе по инициативе РАЕ проходила конференция по радиоактивности. Один очень известный ученый, специалист в области элементарных частиц, работающий на ускорителе в г. Берн (Швейцария) (Не будем называть его имени) сказал: физика кончилась, картина мироздания нарисована, все элементарные частицы известны, кроме одной.

Не будем цитировать библию, просто скажу, что во второй половине XIX веха пожилые и авторитетные ученые говорили также из слова в слово. Просто удивительно. Эти вещи проходят в школе. Это означает только одно: наступил очередной кризис физики. В связи с этим хотелось бы напомнить высказывание W. Heisenberg`а, сделанное им на страницах журнала «Успехи физических наук » за 1976 год. Он сказал: чтобы понять КРИЗИС (1976 г.!) современной физики, надо вернуться к истокам века, ибо там была сделана ошибка и физика пошла не потому пути.

Следует призадуматься: какие вопросы не может решить физика? Такой проблемой, на наш взгляд в то время, была только одна - проблема возникновения ЖИЗНИ. Со времен Луи Пастера до сих дней в этом направлении в физике не сделано ни одного открытия. И, как сказал один американский ученый, если во Вселенной будет обнаружена жизнь где-нибудь еще, тогда жизнь из чуда превратится в статистику. Единственно, что нам известно сегодня, это то, что зарождение жизни возможно только в рацемических растворах и то, что, обладая молекулярной киральностью, органические молекулы, участвующие в процессах трофических цепей и, обладающие разной зеркальной симметрией, вращают плоскость поляризации электромагнитного излучения в разных направлениях. Много физиков, как оказалось, занимались проблемой возникновения ЖИЗНИ. И на этом пути было сделано много открытий, не относящихся к изучаемой проблеме.

Физика всегда была локомотивом для других наук стимулируя в них новые открытия и новый уровень взглядов на их проблемы, обеспечивая таким образом прогресс во всей науке. Сегодня мы должны решить: почему возник кризис и как нам его преодолеть. Большинство ученых замкнулись в своих проблемах и не хотят влезать в проблемы, в которых они не чувствуют себя специалистами. Но опыт дело наживное, было бы упорство и желание. Одна из причин состоит в том, что физики специализируются каждый в своем узком сегменте, а с развитием науки этот сегмент быстро сужается и, таким образом, теряется связь между различными сегментами науки. Нужны ученые, которые бы работали в разных областях науки - это позволяет им не просто защитить докторскую диссертацию, а выйти на принципиально новый, более высокий уровень. Очевидно, настало время качественно изменить уровень подготовки студентов в университетах, введя новые дисциплины, которые бы раскрывали связь отдельных сегментов. Здесь можно бы много сделать предложений, но это не соответствует тематической направленности статьи.

Еще раз вернемся к 1976 году. Всем тогда представлялось, что развитие физики происходит бурными темпами. В самом деле, созданы компьютеры, ракеты с космонавтами достигли Луны, вот-вот будет решена проблема термоядерного синтеза (теоретически она была действительно решена), почти каждый день открываются новые элементарные частицы, с помощью плазмохимии создаются новые химические соединения, в частности, на основе соединений фтора были созданы кровезаменители. Немного позднее были открыты новые частицы - фуллерены. Предполагалось, что за этим последует целый каскад открытий новых химических соединений. Где же они сегодня? Ученые продолжают строить молекулы с разной геометрией на базе фуллеренов. Другие ученые, пытаясь осуществить добавку их в порошковые железные материалы, стремятся, таким образом, получить материал с превращением фуллеренов в алмазы. (Но это прикладной вопрос и мы их будем обсуждать отдельно). Строятся все более новые и более мощные телескопы, меняется наш взгляд на ВСЕЛЕННУЮ. В связи с этим было предложено нашу Вселенную, возникшую из точки, называть Метагалактикой. Т.е. Метагалактика - это та часть Вселенной, которую мы сегодня можем не только наблюдать, но и вообразить. Там, где кончаются границы нашего воображения, там кончается Метагалактика. Известно, что возраст нашей Метагалактики порядка 15 млрд. лет и возникла она из точки, которая получила в научной литературе название сингулярности (по аналогии с математикой). В целом тогда казалось, что происходит расцвет науки.



Что же произошло сегодня?

Вперед вырвалась биология с изучением различных генотипов, клонированием, расшифровкой ДНК и т.д. Кстати, основоположником молекулярной биологии был E. Schrödinger. Увлекшись проблемой возникновения жизни, он даже написал книгу о возникновении жизни, представляющую собой совокупность предположений. Но биология не смогла, и без физики не сможет, ответить на вопрос: как зародилась жизнь. Слова об эволюции - это пустой звук. Эволюция возможна только тогда, когда есть чему эволюционировать. А мы не можем понять, как из не рацемического раствора возникла самая простая, если это слово вообще применимо к проблеме Жизни, клетка!

Компьютерное направление превратилось в самостоятельную и бурно развивающуюся отрасль теоретической и прикладной науки. С этой точки зрения нас ожидает большой технический прогресс, связанный с развитием компьютерной техники. На наш взгляд, эту область нельзя отнести к физике, ибо физика - это наука о природе материи и об этом никогда нельзя забывать.

Если смотреть поверхностно, то физика развивалась достаточно бурно до начала 90-х годов XX века. Действительно: ядерные процессы изучены достаточно полно и речь шла не о создании цепных ядерных реакций, а о компактности ядерных устройств. Элементарных частиц было открыто столько, что редкий специалист по элементарным частицам смог бы их перечислить. Было открыто множество новых квантовых чисел, свойственных элементарным частицам. Космологи спорили на тему о том, обладает ли нейтрино массой покоя и возможно ли сжатие Метагалактики обратно в «точку». И вдруг с помощью американского орбитального телескопа «Хаббл» в Метагалактике была обнаружена темная масса. Она не вступала во взаимодействие с изучаемой материей, не реагировала на электромагнитное взаимодействие любой частоты и не испускала его при взаимодействии со скоростными потоками частиц. Она вступала только в гравитационное взаимодействие с большими массами галактик, принуждая их вращаться вокруг себя. (Но я предостерегаю - это не черная дыра). Я бы не рискнул отождествить Эйнштейновскую гравитацию и гравитацию темной массы. Слишком мало данных. Сегодня известно, что темная масса составляет 95% массы Метагалактики. Обычно мы понимаем под массой меру инерции (классическое определение), но здесь уместнее сказать, что масса есть мера гравитационного воздействия одного тела на другое. Однако это определение также может быть неверным. Здесь существует много вопросов, на которые в обозримом будущем нет ответа и, естественно, мы думали, что не можем ставить лабораторных экспериментов. Но это оказалось не так, а сама попытка таких экспериментов при наличии удивительных результатов, встретила резкое сопротивление среди многих уже известных физиков. Хотя молодые физики отнеслись к этим результатам с восторгом (У них еще нет научного авторитета и им нечего терять).

Но вернемся к словам W. Heisenberg` а в 1976 году о том, что в начале века физика пошла не потому пути. W. Heisenberg не пояснил свою мысль, обосновывая этот тезис на нескольких страницах, а даже наоборот как бы закодировал его, превратив в нечто типа теоремы Ферма. Очевидно, его идеи были столь ортодоксальны, что он боялся, что его не поймут. Представим себе мысленный эксперимент. В начале XIX века французский ученый A. J. Fresnel, выступая перед академиками Французской академии наук блестяще доказал волновую природу света. До этого 150 лет господствовала идея о корпускулярной природе света Ньютона. Авторитет Ньютона был так велик, что никто и не пытался подвергнуть сомнению его теорию о корпускулярной природе света. После открытия волной природы света A. J. Fresnel` ем последовало создание уравнений электромагнитной природы света Максвелла, затем были опыты Герца (Без этого невозможно создание радио и телевидения). В 1922-23 годах американский ученый А Compton рассеянием электронов на фотонах доказал корпускулярную природу света. С тех пор стали говорить о корпускулярно-волновом дуализме. Что случилось, то случилось. Но представим, что раньше опытов A. J. Fresnel` А. Compton доказал корпускулярную природу света. Что происходит? Максвелл не пишет своих уравнений, Герц не доказывает распространение в пространстве электромагнитных волн и, как следствие, - нет в нужное время ни радио, ни телевидения. Но пустоты не бывает. Значит должен был быть другой путь развития физики. Это даже не фантастика, это какая-то сверх- фантастика. В физике таких примеров привести можно было бы, наверное, много, но физика решает, как правило, те проблемы, для решения которых она подготовлена. Но новые теории пробивают свой путь в науке с большим трудом.

Наибольшее влияние на развитие наших взглядов на картину Мироздания в XX веке были открытия, связанные с космическими факторами. В начале 70-х годов были проведены эксперименты по установлению соответствия потока нейтрино от Солнца теоретически расчетному. Опыты проводились в самых глубоких Шахтах Южно-Африканской республики, чтобы отсечь космическое излучение. На глубине, примерно, 5 км была расположена емкость с изотопом хлора, который взаимодействует с нейтрино и наблюдается процесс деления ядер изотопа хлора, а фрагменты распада регистрировались датчиками. Оказалось, что поток нейтрино был 300 раз меньше расчетного. В конце века этот эксперимент повторили на более совершенной аппаратуре на той же глубине, но уже в Индии. Результат оказался тот же. На мой взгляд, следовало пересмотреть концепцию источников звездной энергии.

Тем не менее, сравнительное изучение различных термоядерных реакций привело Бете (Bethe) еще на заре прошлого века к заключению, что энергия Солнца и звезд основной последовательности вырабатывается в результате циклических реакций, в которых главную роль играет захват протона ядрами азота и углерода с последующим образованием ядра гелия. Эта теория Бете, получившая за последнее время широкое признание, до сих пор не имеет прямых астрофизических подтверждений.

Не надо сомневаться, что найдутся астрофизики, не согласные с этим, тогда всем придется объяснять - куда деваются нейтрино или наоборот - почему их так мало?

Вспомним доброй памятью столь известного нашего соотечественника профессора Николая Александровича Козырева. Здесь мы не будем говорить о его признанных заслугах. Н.А. Козырев в 1937 г. был помещен в лагерь для заключенных за свою приверженность теории расширяющейся Вселенной (Так тогда называли Метагалактику) и вышел из лагеря только в 1948 году. Через три месяца после выхода из лагеря, он защитил докторскую диссертацию на тему «Источники звездной энергии и теория внутреннего строения звезд». Астрономическими   наблюдениями Н.А. Козырев доказал   следующее. В первой части исследованы две основные закономерности, установление «период - средняя плотность «Цефеид». Результаты, полученные из анализа этих закономерностей, оказались отличными от обычных представлений теории внутреннего строения звезд. Главнейшие из них следующие: 1) во всех звездах, включая даже сверхгиганты, лучевое давление не играет существенной роли, и им можно пренебречь в сравнении с газовым давлением; 2) внутренние области звезд почти целиком состоят из водорода (средний молекулярный вес близок к ½; 3) поглощение света обусловлено томсоновским рассеянием света свободными электронами; 4) звезды имеют структуры, близкие к политропным класса 3/2.

Совокупность полученных результатов позволила ему в первом приближении рассчитать физические условия внутри звезд, исходя из наблюдаемых характеристик L,M,R. Например, для центра Солнца получается температура около 6 млн. град., видимо, не достаточная для термоядерных реакций. Н.А. Козырев выдвинул гипотезу, согласно которой основным источником звездной энергии является текущее время. Однако, почему-то он не пошел дальше. Напрашивается вопрос - а где продукты сгорания и что они собой представляют? Самый простой ответ заключается в том, что непрерывный поток времени нашего Мира излучается в виде квантов времени, как продуктов сгорания, в ином Мире. Или в другой Вселенной - там должно быть все другое: отсутствует непрерывное пространство-время и структура материи там тоже другая. Мы экспериментально обнаружили такие частицы (кванты времени, обладающие массой). Они внедряются в ядра радиоактивных элементов, изменяют их активность и период полураспада за счет своего квантового числа, а, возможно и, за счет дефекта массы, но в ядерных превращениях не участвуют. Следует сказать, что, по-видимому, они не обладают ни слабым, ни сильным взаимодействием. Это взаимодействие принципиально иного типа и может достигать соседних ядер кристаллической объемно-центрированной решетки, также изменяя их активность, но в меньшей степени.

Конечно, было бы интересно выделить эти частицы на ускорителях и изучить их свойства.

При облучении радиоактивного элемента такими частицами происходит снижение радиоактивности примерно на 20% с ошибкой измерения 1%. Два института провели независимо друг от друга такую проверку и получили эти цифры.

Мы построили опытно-промышленную установку мощностью более, чем в 20 000 раз, но при запуске сделали маленькую ошибку и через 20 с установка превратилась в груду расплавленного металла, кварца и т.д. Но, главное, она показала правильность выбранного метода. Оснащение АЭС такими установками и их запуск в случае аварии, приведет к немедленному прекращению всех цепных реакций и предотвратит катастрофу. Возможно, также использовать их для дезактивации радиационнозагрязненных территорий. Дальнейшая работа оказалась невозможной, так как научная часть была закрыта в 1990-1991 годах.

Но главное, развитие Новой физики, построенной на иных принципах, уже чрез 20 лет позволит достичь, практически, всех звезд нашего рукава Галактики. Современные космические корабли используют в своих полетах энергию электронной оболочки атома или, говоря иначе, энергию химической связи. Ясно, что на таких ракетах Человечество не сможет освоить даже Солнечную систему. А между тем существует вероятность столкновения Земли с космическими телами большой массы и сегодня у нас нечего им противопоставить, а это означало бы гибель цивилизации. Впрочем, зачем гадать какой будет Новая физика, если мы не имеем возможности ставить лабораторные эксперименты.

Мы не будем обсуждать все вопросы физики, а только те, которые дадут нам новые знания о природе материи и повлияют на другие области физики. К ним можно отнести строительство «Такамаков», лазеров наземного базирования и т.п. Теоретически это направление уже исчерпано.

Однако есть одна проблема, которая, очевидно, будет вечной. С развитием техники будут требоваться все новые и новые материалы с новыми свойствами. Этими вопросами занимается материаловедение и физика твердого тела.

Где-то в конце 70-х годов возникает и начинает интенсивно развиваться теория и практика малых частиц и ультрадисперсных систем. Позднее они будут широко известны как наносистемы. Мы не будем рассматривать сверхпроводящую нанокерамику, поскольку она возникла уже давно и ее развитие вполне можно назвать благополучным. По-другому обстоят дела с нанокерамикой конструкционного и функционального назначения.

Рассматриваемые вопросы относятся к прикладным вопросам физики. Ультрадисперсные системы нельзя отнести к физике твердого тела. Они, скорее всего, формируются в самостоятельную область физики. Есть много способов формирования ультрадисперсных систем с размером частиц при узкой ширине гистограммы порядка 10 нм. Но у них общий недостаток. Они имею высокую поверхностную энергию и, следовательно, имеют тенденцию к слипанию. Цель - их создания компактных материалов со 100 % плотностью. Наиболее перспективным материалом последних 20 лет считается диоксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия. Т.е. в решетке кристалла диоксида циркония один атом заменяется на атом стабилизатора и это позволяет диоксиду циркония избежать фазовых превращений. Свойства ожидаемого материала: сверх пластичность, сохранение физико-механических свойств при достижении температур порядка 3000 К. Могут быть и другие высокотемпературные материалы. Для них подбираются стабилизаторы, режимы формования, прессования, спекания. Каждый из этапов представляет собой целое исследование. В настоящее в мире Получены только лабораторные образцы и никто не скажет, будет ли когда-нибудь нанокерамика внедрена в производство. Это направление наиболее перспективное из всех, которые существуют в рамках физики твердого тела.

Таким же образом мы создавали керамические нано мембраны с открытой пористостью 10 нм и полушириной гистограммы 1 нм. Непрерывные нано кристаллические волокна с высоким сопротивлением деформации на изгиб (0,5 мм) для создания композиционных материалов с особыми свойствами. Многие работы по разработке методов диагностики структурных деформаций переведены на другие языки. Это все вопросы прикладные и мы их детально рассматривать не будем.

Главный вопрос в том - удастся ли убедить научную общественность приступить к работам в области Новой физики. Могут ли исследования, проводимые с помощью БАК, считаться исследованиями Новой физики?

Характеристики объекта исследований

Итак, на основе анализа сложившейся ситуации будем искать решение проблемы в БАК. Начнем с изучения истории ускорителей заряженных частиц.



Ускорители заряженных частиц — устройства для получения заряженных частиц (электронов, протонов, атомных ядер, ионов) больших энергий. Ускорение производится с помощью электрического поля, способного изменять энергию частиц, обладающих электрическим зарядом. Магнитное поле может лишь изменить направление движения заряженных частиц, не меняя величины их скорости, поэтому в ускорителях оно применяется для управления движением частиц (формой траектории). Обычно ускоряющее электрическое поле создаётся внешними устройствами (генераторами). Но возможно ускорение с помощью полей, создаваемых др. заряженными частицами; такой метод ускорения называется коллективным.

Можно выделить классификацию ускорителей заряженных частиц, приведенная в Большой советской энциклопедии

Таблица 1. Классификация ускорителей

Тип траектории

Характер ускоряющего поля

Магнитное поле

Частота ускоряющего поля

Фокусировка

Название

Ускоряемые частицы

Окружность или спираль

Циклические ускорители

Нерезонансный, индукционный

Переменное



Однородная

Бетатрон

Электроны

Резонансный

Постоянное

Постоянная

"

Циклотрон

Микротрон



Протоны (или ионы)

Электроны



"

"

Знакопеременная

Изохронный циклотрон

Секторный микротрон



Протоны

Электроны



"

Переменная

Однородная

Знакопеременная



Фазотрон

Секторный фазотрон



Протоны

Переменное

Постоянная

Однородная

Знакопеременная



Синхротрон слабофокусирующий

Синхротрон сильнофокусирующий



Электроны

"

Переменная

Однородная

Знакопеременная



Синхрофазотрон слабофокусирующий

Синхрофазотрон сильнофокусирующий



Протоны

Прямая

Линейные ускорители

Hepeзонансный, электростатический







Электростатический ускоритель, каскадный ускоритель

Протоны, электрон ны

Нерезонансный, индукционный







Линейный индукционный ускоритель

Электроны

Резонансный



Постоянная



Линейный резонансный ускоритель

Протоны

Изучение принципа действия ускорителей наводит на мысль, что эффективнее всего использовать циклические ускорители, так как в них многократно можно увеличивать энергию частиц, но конструктивно сложнее.

Рассматривая, как в космических масштабах существуют природные ускорители заряженных частиц, например в Крабовидной туманности:

c:\users\home\desktop\3302.jpg

Легко предположить что суть мироздания лучше искать в циклических ускорителях. История их создания терниста, но именно циклические ускорители позволили сделать множество открытий в физике. История создания может быть прослежена в таблице

Таблица 2. Крупнейшие циклические ускорители

Местонахождение

Максимальная энергия, Гэв

Диаметр установки, м

Сечение камеры, см

Тип инжектора

Энергия инжекции, Мэв

Год запуска

Синхрофазотроны

Дубна (СССР)

10

72

35´120

Линейный ускоритель

9,4

1957

Аргонн (США)

12,7

55

15´82

то же

50

1963

Женева (Швейцария)

28

200

7´15

то же

Бустер


50

800


1959

1972


Брукхейвен (США)

33

257

8´17

Линейный ускоритель

200

1960

Серпухов (СССР)

76

472

12´20

"

(строится бустер)



100

1967

Батейвия (США)

500 (на 1976)

2000

5´13

Бустер

8000

1972

Синхротроны

Дарсбери (Великобритания)

5,2

70

(4—6) ´(11—15)

Линейный ускоритель

43

1966

Ереван (СССР)

6,1

69

3´10

то же

50

1967

Гамбург (ФРГ)

7,5

101

(4—7) ´(10—12)

"

300-500

1964

Корнелл (США)

12,2

250

2,5´5,5

"

150

1967

Фазотроны

Женева (Швейцария)

0,60

5,0



"



1957

Дубна (СССР)

0,68

6,0



"



1953

Ленинград (СССР)

1,00

6,85



"



1968

c:\users\home\desktop\_2_20101001_1898145298.jpg

Представленные виды циклических ускорителей оказались ускорителями с недостаточной энергией, но тем не менее они позволили сделать ряд открытий и подвели проблему построения картины мира к определенной границе неразрешимости.

Принцип работы ускорителей заключается в столкновении высокоэнергетических пучков заряженных частиц, приводящих к реакциям, в результате которых может наблюдаться новые эффекты и рождение совершенно неизвестных науке частицc:\users\home\desktop\1307344508_1.jpg

Пришло время высоких энергий и только высокие энергии смогут ответить на ряд назревших в физике вопросов. На всё это должен ответить Большой адронный коллайдер (БАК)



c:\users\home\desktop\image008.jpg

Какие цели ставятся пред (БАК)?

БАК позволит провести эксперименты, которые ранее были невозможны и, вероятно, подтвердит или опровергнет часть этих теорий. Так, существует целый спектр физических теорий с размерностями больше четырёх, которые предполагают существование «суперсимметрии» — например, теория струн, которую иногда называют теорией суперструн именно из-за того, что без суперсимметрии она утрачивает физический смысл. Подтверждение существования суперсимметрии, таким образом, будет косвенным подтверждением истинности этих теорий.

Изучение топ-кварков


Топ-кварк — самый тяжёлый кварк и, более того, это самая тяжёлая из открытых пока элементарных частиц. Согласно последним результатам Тэватрона, его масса составляет 173,1 ± 1,3 ГэВ/c². Из-за своей большой массы топ-кварк до сих пор наблюдался пока лишь на одном ускорителе — Тэватроне, на других ускорителях просто не хватало энергии для его рождения. Кроме того, топ-кварки интересуют физиков не только сами по себе, но и как «рабочий инструмент» для изучения бозона Хиггса. Один из наиболее важных каналов рождения бозона Хиггса в БАК — ассоциативное рождение вместе с топ-кварк-антикварковой парой. Для того, чтобы надёжно отделять такие события от фона, предварительно необходимо изучение свойств самих топ-кварков.c:\users\home\desktop\220px-bosonfusion-higgs.svg.png

Изучение механизма электрослабой симметрии

Одной из основных целей проекта является экспериментальное доказательство существования бозона Хиггса — частицы, предсказанной шотландским физиком Питером Хиггсом в 1960 году в рамках Стандартной Модели. Бозон Хиггса является квантом так называемого поля Хиггса, при прохождении через которое частицы испытывают сопротивление, представляемое нами как поправки к массе. Сам бозон нестабилен и имеет большу́ю массу (более 120 ГэВ/c²). На самом деле, физиков интересует не столько сам бозон Хиггса, сколько хиггсовский механизм нарушения симметрии электрослабого взаимодействия. Именно изучение этого механизма, возможно, натолкнёт физиков на новую теорию мира, более глубокую, чем СМ.


Изучение кварк-глюонной плазмы


Ожидается, что примерно один месяц в год будет проходить] в ускорителе в режиме ядерных столкновений. Будут происходить не только протон-протонные столкновения, но и столкновения ядер свинца. При неупругом столкновении двух ядер на ультрарелятивистских скоростях на короткое время образуется и затем распадается плотный и очень горячий комок ядерного вещества. Понимание происходящих при этом явлений (переход вещества в состояние кварк-глюонной плазмы и её остывание) нужно для построения более совершенной теории сильных взаимодействий, которая окажется полезной как для ядерной физики, так и для астрофизики

Поиск суперсимметрии


Первым значительным научным достижением экспериментов на БАК может стать доказательство или опровержение «суперсимметрии» — теории, гласящей, что любая элементарная частица имеет гораздо более тяжёлого партнера, или «суперчастицу».

Изучение фотон-адронных и фотон-фотонных столкновений


Электромагнитное взаимодействие частиц описывается как обмен (в ряде случаев виртуальными) фотонами. Другими словами, фотоны являются переносчиками электромагнитного поля. Протоны электрически заряжены и окружены электростатическим полем, соответственно это поле можно рассматривать как облако виртуальных фотонов. Всякий протон, особенно релятивистский протон, включает в себя облако виртуальных частиц как составную часть. При столкновении протонов между собой взаимодействуют и виртуальные частицы, окружающие каждый из протонов. Математически процесс взаимодействия частиц описывается длинным рядом поправок, каждая из которых описывает взаимодействие посредством виртуальных частиц определённого типа. Таким образом, исследуя столкновения протонов, косвенно изучается и взаимодействие вещества с фотонами высоких энергий, представляющее большой интерес для теоретической физики[8]. Также рассматривается особый класс реакций — непосредственное взаимодействие двух фотонов. То есть, фотоны могут столкнуться как со встречным протоном, порождая типичные фотон-адронные столкновения, так и друг с другом.

В режиме ядерных столкновений, из-за большого электрического заряда ядра, влияние электромагнитных процессов имеет ещё большее значение.


Проверка экзотических теорий


Теоретики в конце XX века выдвинули огромное число необычных идей относительно устройства мира, которые все вместе называются «экзотическими моделями». Сюда относятся теории с сильной гравитацией на масштабе энергий порядка 1 ТэВ, модели с большим количеством пространственных измерений, преонные модели, в которых кварки и лептоны сами состоят из частиц, модели с новыми типами взаимодействия. Дело в том, что накопленных экспериментальных данных оказывается всё ещё недостаточно для создания одной-единственной теории. А сами все эти теории совместимы с имеющимися экспериментальными данными. Поскольку в этих теориях можно сделать конкретные предсказания для БАК, экспериментаторы планируют проверять предсказания и искать следы тех или иных теорий в своих данных. Ожидается, что результаты, полученные на ускорителе, смогут ограничить фантазию теоретиков, закрыв некоторые из предложенных построений.

Другое


Также ожидается обнаружение физических явлений вне рамок Стандартной Модели. Планируется исследование свойств W и Z-бозонов, ядерных взаимодействий при сверхвысоких энергиях, процессов рождения и распадов тяжёлых кварков (b и t).

Также существует ряд противников создания БАК и проведения в нем высокоэнергетических испытанийc:\users\home\desktop\cms-panoramic.jpg

Вот несколько комментариев против БАК, приведенных на сайте http://kollaideru.net

Коллайдер – опасность для планеты

Человечество подошло к порогу, за которым нужны и новая нравственность, и новые знания, и новая система ценностей.


МОИСЕЕВ Н.Н. (1917 – 2000), академик Российской академии наук, академик АН СССР, академик РАСХН

Европейским центром ядерных исследований (CERN) на границе Франции и Швейцарии в октябре 2008 г. уже вводится в строй ускоритель ядерных частиц невероятной мощности – большой адронный коллайдер (БАК или LHC). Готовятся эксперименты, чтобы создать в коллайдере условия, которые, как мыслится его конструкторам, существовали спустя одну триллионную долю секунды после Большого взрыва, породившего Вселенную. Энергия столкновения частиц в коллайдере 14 Тэв (1,4х1013 электрон-вольт) будет в миллионы раз больше, выделяющейся в единичном акте термоядерного синтеза (т.е. в реакции слияния дейтерия с тритием при взрыве водородной бомбы), а частота столкновений частиц будет миллиарды раз в секунду!

Но насколько CERN, который в мире ассоциируется, в основном, с бизнесом на ускорителях частиц, готов к таким экспериментам, требующим всестороннего осмысления и беспрецедентных мер безопасности? Во-первых, ошибки в расчетах коллайдера привели к тому, что в момент предварительных испытаний один из 20-тонных магнитов сорвался с креплений, после чего произошел мощный взрыв, 27-километровый туннель, наполнился гелием из системы охлаждения, пришлось вызывать пожарных, а весь персонал научной станции – экстренно эвакуировать. Во вторых, оцените вопросы, которые ставят перед собой экспериментаторы: «Почему элементарные частицы имеют массу и почему их массы различны? Почему во Вселенной не осталось антивещества? Почему тела тяготеют друг к другу?» Это им неизвестно. Да и саму теорию «большого взрыва», на концепции которой мыслятся эксперименты, многие ученые полностью отрицают. Приведу слова шведского физика и астрофизика Х.Альфвена, удостоенного (совместно с Л.Неелем) Нобелевской премии 1970 года «за фундаментальные работы и открытия в магнитной гидродинамике и плодотворные приложения их в различных областях физики плазмы», награжден также золотой медалью Королевского астрономического общества в Лондоне (1967) и золотой медалью имени Ломоносова АН СССР (1971), член Шведской королевской академии наук, Лондонского королевского общества, других академий:

«Современная космологическая теория представляет собой верх абсурда – она утверждает, что вся Вселенная возникла в некий определенный момент подобно взорвавшейся атомной бомбе, имеющей размеры (более или менее) с булавочную головку. Похоже на то, что в теперешней интеллектуальной атмосфере огромным преимуществом космологии «Большого взрыва» служит то, что она является оскорблением здравого смысла: credo, guia absurdum («верую, ибо абсурдно»)!»

Так или иначе – считают создатели коллайдера, но этот ускоритель изменит наше представление о мире. Специалисты высказывают самые невероятные гипотезы относительно того, что может произойти в ходе экспериментов. Спорят, да так, что один из ученых обещает съесть свою шляпу, если окажутся правы его оппоненты . Если бы мы рисковали только шляпой...

НО ДЛЯ ЧЕГО НАМ РИСКОВАТЬ ПЛАНЕТОЙ?

Из-за 8 миллиардов долларов, вложенных кем-то в коллайдер? Или из-за того, что кто-то жаждет Нобелевских премий на совершенно абсурдной для здравомыслящих людей идее бозона Хиггса? Почитайте размышления ученых в Интернет на темы: «был ли Большой взрыв?», «охота на кварки», «охота на Хиггса» и посмотрите кадры о ядерных взрывах на земле, в воде и космосе (http://www.youtube.com/watch?v=4FpXY20G_jA). Вы поймете, почему А.Эйнштейн сказал: «Большие первоначальные успехи теории квантов не могли меня заставить поверить в лежащую в ее основе игру в кости... Физики считают меня старым глупцом, но я убежден, что в будущем развитие физики пойдет в другом направлении». Вспомните Коперника, Джордано Бруно, Хиросиму, Нагасаки, Чернобыль – разве нас История уже чему-нибудь не научила? И даже авария на ЭТОМ КОЛЛАЙДЕРЕ?

Опасность касается всех. Поэтому многие ученые и просто здравомыслящие люди выражают очень серьезные опасения по поводу намеченных экспериментов. Например, американец Уолтер Вагнер (доктор права, изучал физику и исследовал космические лучи в Калифорнийском университете в Беркли, работал в службе радиационной безопасности) и испанский ученый Луис Санчо обратились в федеральный суд штата Гавайи, утверждая, что коллайдер может создать черные дыры, а также «страпельки и магнитные монополи» (каждая из этих ситуаций опасна гибелью для Земли) и требуя тщательной оценки планетной безопасности.

Но CERN находится вне юрисдикции суда. Он рассмотрел такие опасения самостоятельно (рабочей группой, 5 человек сотрудников) и считает, что бояться нам нечего, мол, Земля и Вселенная, скорее всего, выстоят. Возможность образования черных дыр в планируемых экспериментах CERN хотя и не отрицается, но утверждается, что они будут очень маленькими, будут быстро распадаться и у них не будет времени на то, чтобы втянуть в себя хоть сколько-нибудь существенный объем материи... Удивительно легкое суждение по столь серьезному вопросу! Необходима НЕЗАВИСИМАЯ оценка безопасности намеченных экспериментов. Вам представляется возможность провести ее самостоятельно.

Ниже излагается теория, в которой вразумительно, по-человечески, а не «на языке древнеегипетских жрецов» парадоксальной квантовой физики, объясняется механизм возникновения материи, эффект гравитации, природа черных дыр и ПОКАЗЫВАЕТСЯ, что эксперименты CERN действительно могут уничтожить Планету, преобразовав ее в вакуумный пузырь, от которого за несколько мгновений не останется и следа. Читавшим теорию, она представляется понятной. За исключением, быть может, «ну очень больших физических светил», потому как известно: "самое вредное - это вовсе не невежество, а знание чертовой уймы вещей, которые на самом деле не верны" (Фрэнк Найт).

Не надо эмоций. Просто прочитайте внимательно эту небольшую статью (теорию), скопируйте себе ее word-файл (всего 12 стр. с иллюстрациями), обсудите с друзьями и принимайте меры, чтобы не допустить непоправимое! Нужно добиться внимания CERN, ООН, правительств государств, чтобы они осмыслили проблему. Времени у нас на это остается уже не много.

Вывод

Ну что ж, пока опасения не подтвердились и амбициозные заявления по поводу гениальных открытий тоже не оправдались – будущее покажет!

Запуск БАК состоялся, но выявил сразу множество недоработок с сентября 2008 года было сделано множество экспериментов, о которых можно прочитать на http://elementy.ru/LHC/news

Результаты уже есть, но еще больше загадок принесли нам исследования на БАК.

Тем не менее можно сделать вывод, что мировое научно сообщество все же ожидает прорыва в науке. Одним из которых – возможность движения частиц со скоростями выше скорости света и открытие бозона Хиггинса…



Литература

Интернет-ресурсы:



  1. http://wikipedia.org

  2. http://lhc.web.cern.ch/lhc/

  3. http://www.youtube.com/watch?v=4FpXY20G_jA

  4. http://kollaideru.net

  5. http://elementy.ru/LHC/news

Похожие:

«Проблемы современной науки и Большой адронный коллайдер» iconФизики ищут ключи к Богу. Часть 1-я Кто уже изначально придумал законы, которые мы открываем, и кто смоделировал мир, который мы пытаемся познать? Узнаем ли мы, кто все-таки создал Вселенную, если запустим Большой адронный коллайдер (бак)
Узнаем ли мы, кто все-таки создал Вселенную, если запустим Большой адронный коллайдер (бак)?
«Проблемы современной науки и Большой адронный коллайдер» iconТема: Большой адронный коллайдер
Фио: Кузнецов Дмитрий, Косарев Денис, Степанов Николай, учащиеся 11и/ф класса Лицея №387
«Проблемы современной науки и Большой адронный коллайдер» iconБольшой Адронный коллайдер
«адронным» — потому что он ускоряет протоны и тяжелые ядра, которые являются адронами (то есть частицами, состоящими из кварков),...
«Проблемы современной науки и Большой адронный коллайдер» iconЗаработал Большой адронный коллайдер
Вчера около 10. 30 по латвийскому времени на границе Швейцарии и Франции ученые провели эксперимент, которого одна половина человечества...
«Проблемы современной науки и Большой адронный коллайдер» iconБольшой адронный коллайдер
Европейского Центра Ядерных Исследований впервые за всю историю существования бак удалось на целую секунду удержать в магнитном поле...
«Проблемы современной науки и Большой адронный коллайдер» iconОстановить апокалипсис! Если набрать в Интернет-поисковике слова: «Большой адронный коллайдер»
Большого взрыва, породившего Вселенную. Этим они полагают получить важные сведения о законах физики частиц
«Проблемы современной науки и Большой адронный коллайдер» iconБольшой адронный коллайдер может мгновенно взорвать планету!
По данным интернет-сайта Earthquake («Землетрясения»), отмечено лавинообразное увеличение количества землетрясений в районе акватории...
«Проблемы современной науки и Большой адронный коллайдер» iconБольшой адронный коллайдер преподнёс физикам сюрприз
Среди сотен частиц, которые рождаются при столкновении протонов, обнаружились пары, движения которых связаны друг с другом. Теперь...
«Проблемы современной науки и Большой адронный коллайдер» icon«физика элементарных частиц. Большой адронный коллайдер»
Физика элементарных частиц изучает самую глубинную суть нашего мира. Она пытается найти ответы (хотя бы приблизительные!) на фундаментальные...
«Проблемы современной науки и Большой адронный коллайдер» iconБольшой Адронный коллайдер (бак). Барков Евгений 10б волчков Иван 10а саркисян А. В
Использование бак для дальнейшего, более глубокого изучения физики и мира в целом необходимо, так как именно знания о микромире,...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org