A Higgs-bozont keresve
A Higgs-bozont keresve
NIGHT. A Tevatron Particle Accelerator, amely Chicagó közelében épült, 27 éve volt a legnagyobb ablak a szubatomi univerzumban
Több száz fizikusok, akik már itt majdnem 20 éve a keresést egy hipotetikus részecske úgynevezett Higgs-bozon, az azt jelenti, csak egy dolog - a tenyér a harc a Nobel dicsőség adott fő riválisa - a Large Hadron Collider (LHC), az új, nagyobb teljesítményű, gyorsítója a CERN-en a svájci-francia határon. A fő gyorsítógyűrű kerületének körülbelül 27 km hosszúsága sokkal nagyobb energiát biztosít a részecskék számára. BAK helyettesíti Tevatron, mint a fő kutatási eszközként elemi részecske fizika, és megtartja a helyzetben még a következő évtizedben.
ALAPVETŐ RENDELKEZÉSEK
"Szeretnék legyőzni Dmitryt és ő nekem" - mondja Rob Roser, a CDF csapata vezetője: "Jó barátok vagyunk, minden problémát megvitatunk. De mindannyian meg akarunk menni a másik előtt. Most a játék megváltozott. Ma egy rossz fiú LHC, nem Dmitry. Nem akarom, hogy a BAC bármelyikünk előtt álljon. Olyan ez, mintha azt mondanám: senki sem érheti el öccsét, csak én vagyok. "
A régi versengés megszüntetésével (relatív) és az új projektek megkezdésével a Fermilab bizonytalansági szakaszon megy keresztül. Ugyanez mondható el az elemi részecskék összes fizikájáról. A fizikusok már régóta vártak egy új gép létrehozására, amely lehetővé tenné számukra, hogy behatoljanak egy új fizikai valóságba. A várva, hogy jövőre, vagy az LHC megduplázódik az energia az ütközés, nincs hiány a hipotézisek új felfedezések: a terek más dimenziók, szuperszimmetria (feltételezve, hogy minden ismert részecske úgynevezett szuperszimmetrikus iker), és természetesen, a Higgs-bozon. És ami a legjobb, hogy valami teljesen váratlan volt. Van azonban egy másik lehetőség is, amelyet rendszerint nem kell figyelembe venni, de ezt nem lehet figyelmen kívül hagyni. És ez a lehetőség mind aggódik, és kíváncsivá fizikusok: ha bármilyen LHC kísérletek nem is tervezik a jelenlegi évtized „bestevatronnom” Fermilab, nem talál semmit az új?
Az ismeretlen előtt
Egészen a közelmúltig Tevatron felébredt a fizikában ugyanez a remény, hogy most csatlakoznak az LHC-hez. 15 évvel ezelőtt indult, a fizikusok Fermilab gondolta, hogy a Tevatron segít nekik elkapni a Higgs-bozon, annak bizonyítására, hogy a szuperszimmetria, hogy megértsék a természet a sötét anyag és így tovább.
HÁROM DECADES A NYÍLÁSOK
Majdnem mindent, amit meg kell tudnia a kapcsolóról, két tényezőre csökkenthető. Az első a felgyorsult részecskék energiája: minél nagyobb, annál nehezebb a részecskék (tömegük gigaelektronvoltokban, GeV) mérhető. A második a fényerő vagy a másodpercenkénti ütközések száma. Tevaron első tíz évnyi létét a mérnökök töltötték fel energiájuk növelése érdekében; az elmúlt két évtizedben azért dolgoztak, hogy az ütközés intenzitása összehasonlítható legyen a tűzcső áramlásának erejével. Itt vannak a legfontosabb események az ütköző életéből
A Nobel-díj mellett a részecske felfedezése lehetővé tenné a fizika fejlődésének ragyogó korszakát. A Higgs-bozon a modern modell elméleti fizikájának fenséges építménye, amely a 17 alaprészecske interakcióját írja le. Ez hozza össze három a négy természeti erők: erős kölcsönhatás, szervesen kötött a magok az atomok, a gyenge erő felelős a bomlási részecskék, és több ismerős számunkra, elektromágneses (gravitációs - az egyetlen erő, amely nem írja le a standard modell). A teoretikusok 40 évvel ezelőtt a standard modell portréját az elmúlt ecsetvonásokra kényszerítették, és azóta minden jóslatát kísérletileg megerősítették.
A TARTÁLY ELLÁTÁSA
Most a fizikusok remélik, hogy amit a Tevatron meghiúsít, az LHC-t fogja előidézni, hogy új területre vezeti majd őket, és a tudósok képesek lesznek megalkotni egy elméletet a standard modell helyett. Mrenna, mint a legtöbb kollégája, biztos abban, hogy az LHC előbb-utóbb megtalálja a Higgs bozont. "Azt hiszem, ez vagy a következő évben fog történni. Fogadhatnék - mondja. "Abban az esetben, ha nem találjuk meg, az a bizalom, hogy nem fogunk találni semmit."
Ez a jövőbeli kutatások problémája: lehetséges, hogy nincs semmi. Egyes fizikusok úgy vélik, hogy létezik egy "energia sivatag" a kutatásukhoz rendelkezésre álló régiók és azok között, ahol egy valóban új fizika keletkezhet. Ha ez így van, akkor az új felfedezéseknek több tíz évet kell várniuk. Az LHC minden bizonnyal a legerősebb gyorsító a jelen idő, de ez nem elég erős, hogy a fizikusok abban, hogy ő segít nekik, hogy egy új szintre a valóság.
Más szóval, ha az energia sivatag létezik, akkor lehetséges, hogy nem fogjuk tudni összegyűjteni akaratunkat, hogy áthágják azt. "Tehát most sikerre van szükségünk. Meg kell találnunk valami újat, "mondja Mrenna.
Az élet folytatódik
A világ első részecske-gyorsítóját 1929-ben hozta létre Ernest Lawrence a Berkeley-i Kaliforniai Egyetemen. Ezt a készüléket protonkarusznak hívta. Átmérője öt hüvelyk volt, rézből készült, viaszos és üveges tömítéssel, és kb. 25 dollárba kerül. A majdnem 80 évvel később elindított LHC 10 milliárd dollárba került. Szükséges volt a tudósok és mérnökök nemzetközi együttműködésére, és most egy kisváros méretű területet foglal el. De még akkor is, ha az LHC-ben nagy sikert értek el, a közeljövőben a részecske-energia hasonló ugrásának esélyei kicsiek. "Tudjuk, hogyan növeljük az energiát tízszeresére, de tízszer annyi fog kerülni" - mondja Pierm Oddone, a Fermilab igazgatója. "Elértük azt a költséget, amelyet az országok hajlandóak engedni maguknak."
A Tevatron fő gyűrűje ki van kapcsolva, de a Fermilab fizika még nem fejeződött be. A tudósok generál neutrínók kevesebb injektor gyűrűt (bal alsó), és elküldi őket a nyaláb vastagságán keresztül a Föld egy olyan föld alatti detektor található, a parttól 724 km-egy elhagyott bányában Minnesota
Az elkövetkező évtizedben, és talán hosszabb ideig az Egyesült Államok fő fizikai laboratóriuma az LHC árnyékában él. Szerint Oddone, Fermilab továbbra is működni fog a projektek elhalasztják vagy zárt, ha a Tevatron folytatta a munkát, de nyilvánvaló, hogy a súlypont a világ részecskefizikai tolódott.
A Fermilab kísérleteket neutrínó fizika folynak - talán a legtitokzatosabb az alapvető részecskék: küldik forrásból származó Fermilab a 724 km-es vastagságú kéreg egy detektor telepítve bányában Minnesota. A Fermilabe tudósai is részt vesznek a "Dark Energy Survey" (Sötét energiafelmérés) csillagászati kutatási programban.
Steve Holmes projektmenedzser szerint: "Az X projekt az a híd, amely visszaszerez minket a nagy energiájú fizika élvonalába. Ez lehetővé teszi a vezető pozíciók elfogását és megőrzését. Amikor az ebédelõk megkérdezik, hogy mi jövõ vár ránk, elmondom nekik, hogy a nagy energiájú fizikában az Egyesült Államok 70 éve a világ vezetõje. Ez a fizika legfontosabb területe, és mint nagyszerű országnak meg kell tartanunk ezt a helyzetet. De erre nem tudok válaszolni. "
Fordítás: А.А. Sorokin