Collider u Rusiji ubrzava čestice u sudarajućim snopovima (kolajder od riječi sudariti se, u prijevodu - sudarati se). To je potrebno kako bi se proučavali proizvodi sudara ovih čestica međusobno, kako bi naučnici dali snažnu kinetičku energiju elementarnim česticama materije. Oni se također bave sudarom ovih čestica, usmjeravajući ih jednu protiv druge.
Historija stvaranja
Postoji nekoliko tipova sudarača: kružni (na primjer, LHC - Veliki hadronski kolajder u Evropskom CERN-u), linearni (projektovano od strane ILC).
Teoretski, ideja da se koristi sudar greda pojavila se prije nekoliko decenija. Wideröe Rolf, fizičar iz Norveške, dobio je patent u Njemačkoj 1943. godine za ideju sudarajućih zraka. Objavljena je tek deset godina kasnije.
Godine 1956. Donald Kerst je dao prijedlog da se koristi sudar protonskih zraka za proučavanje fizike čestica. Dok je Gerard O'Neill mislio iskoristiti akumulacijuzvoni da dobijete intenzivne zrake.
Aktivan rad na projektu stvaranja sudarača počeo je istovremeno u Italiji, Sovjetskom Savezu i Sjedinjenim Državama (Frascati, INP, SLAC). Prvi kolajder koji je lansiran bio je AdA elektron-pozitronski kolajder, koji je napravio Tushekavo Frascati.
U isto vreme, prvi rezultat je objavljen tek godinu dana kasnije (1966.), u poređenju sa rezultatima posmatranja elastičnog rasejanja elektrona na VEP-1 (1965., SSSR).
Dubna Hadron Collider
VEP-1 (sudaranje elektronskih zraka) je mašina koja je stvorena pod jasnim vodstvom G. I. Budkera. Nešto kasnije, snopovi su dobijeni u akceleratoru u Sjedinjenim Državama. Sva ova tri sudarača su bila probna, služili su da pokažu mogućnost proučavanja fizike elementarnih čestica pomoću njih.
Prvi hadronski sudarač je ISR, protonski sinhrotron, koji je 1971. lansirao CERN. Njegova energetska snaga bila je 32 GeV u snopu. Bio je to jedini funkcionalni linearni sudarač devedesetih.
Nakon lansiranja
U Rusiji se stvara novi kompleks za ubrzanje na bazi Zajedničkog instituta za nuklearna istraživanja. Zove se NICA - postrojenje zasnovano na ionskom sudaraču na nuklotronu i nalazi se u Dubni. Svrha zgrade je proučavanje i otkrivanje novih svojstava guste materije bariona.
Nakon što se mašina pokrene, naučnici iz Zajedničkog instituta za nuklearna istraživanja uDubna kod Moskve će moći da stvori određeno stanje materije, kakvo je bio Univerzum u svojim prvim trenucima nakon Velikog praska. Ova supstanca se naziva kvark-gluonska plazma (QGP).
Izgradnja kompleksa na osjetljivom objektu počela je 2013. godine, a puštanje u rad planirano je za 2020. godinu.
Glavni zadaci
Posebno za Dan nauke u Rusiji, osoblje JINR-a je pripremilo materijale za edukativne događaje namenjene školarcima. Tema se zove "NICA - Univerzum u laboratoriji". Video sekvenca uz učešće akademika Grigorija Vladimiroviča Trubnikova govoriće o budućim istraživanjima koja će biti sprovedena na hadronskom sudaraču u Rusiji u zajednici sa drugim naučnicima iz celog sveta.
Najvažniji zadatak pred istraživačima u ovoj oblasti je proučavanje sljedećih područja:
- Svojstva i funkcije bliskih interakcija elementarnih komponenti standardnog modela fizike čestica jedna s drugom, odnosno proučavanje kvarkova i gluona.
- Pronalaženje znakova faznog prelaza između QGP i hadronske materije, kao i traženje prethodno nepoznatih stanja barionske materije.
- Rad sa osnovnim svojstvima bliskih interakcija i QGP simetrije.
Važna oprema
Suština hadronskog sudarača u NICA kompleksu je da obezbedi širok spektar snopa: od protona i deuterona, do snopova koji se sastoje od mnogo težih jona, kao što je jezgro zlata.
Teški ioni će se ubrzati do energetskih stanja do 4,5 GeV/nukleon, a protoni - do dvanaest i po. Srce sudarača u Rusiji je Nuklotron akcelerator, koji radi od devedeset treće godine prošlog veka, ali je značajno ubrzan.
NICA sudarač omogućava nekoliko načina interakcije. Jedan da proučava kako se teški joni sudaraju sa MPD detektorom, a drugi da sprovede eksperimente sa polarizovanim snopovima u SPD postrojenju.
Završetak izgradnje
Primjećeno je da u prvom eksperimentu učestvuju naučnici iz zemalja poput SAD-a, Njemačke, Francuske, Izraela i, naravno, Rusije. Trenutno su u toku radovi na NICA-i kako bi se ugradili i doveli pojedinačni dijelovi u aktivno radno stanje.
Izgradnja hadronskog sudarača biće završena 2019. godine, a montaža samog kolajdera biće izvršena 2020. godine. Iste godine počinje istraživački rad na proučavanju sudara teških jona. Cijeli uređaj će biti potpuno operativan 2023.
Skolajder u Rusiji je samo jedan od šest projekata u našoj zemlji koji su dobili meganaučnu klasu. Vlada je 2017. godine izdvojila skoro četiri milijarde rubalja za izgradnju ove mašine. Trošak osnovne konstrukcije mašine stručnjaci su procijenili na dvadeset sedam i po milijardi rubalja.
Nova era
Vladimir Kekelidze, direktor fizičara u Laboratoriji visoke energije JINR, vjeruje da će projekat sudarača u Rusiji dati zemlji priliku da se uzdigne na najviši nivo.pozicije u fizici visokih energija.
Nedavno su otkriveni tragovi "nove fizike" koje je fiksirao Veliki hadronski sudarač i oni prevazilaze standardni model našeg mikrokosmosa. Rečeno je da novootkrivena "nova fizika" neće ometati rad sudarača.
U jednom intervjuu, Vladimir Kekelidze je objasnio da ova otkrića neće obezvrijediti rad NICA-e, jer je sam projekat kreiran prvenstveno kako bi se shvatilo kako su tačno izgledali sami početni trenuci rođenja Univerzuma, a takođe kakvi uslovi za istraživanje, koji su dostupni u Dubni, ne postoje nigde drugde u svetu.
Takođe je rekao da naučnici JINR-a savladavaju nove aspekte nauke, u kojima su odlučni da zauzmu vodeću poziciju. Da dolazi era u kojoj se ne stvara samo novi sudarač, već nova era u razvoju fizike visokih energija za našu zemlju.
Međunarodni projekat
Prema istom direktoru, rad na NICA-i, gdje se nalazi hadronski sudarač, bit će međunarodni. Jer istraživanja fizike visokih energija u naše vrijeme sprovode čitavi naučni timovi, koji se sastoje od ljudi iz raznih zemalja.
U radu na ovom projektu na sigurnom objektu već su učestvovali zaposleni iz dvadeset četiri zemlje svijeta. A cijena ovog čuda je, prema približnim procjenama, petsto četrdeset pet miliona dolara.
Novi sudarač će takođe pomoći naučnicima da sprovode istraživanja u oblastima nove materije, nauke o materijalima, radiobiologije, elektronike, terapije snopom i medicine. OsimOsim toga, sve će to koristiti programima Roskosmosa, kao i preradi i odlaganju radioaktivnog otpada i stvaranju najnovijih izvora kriogene tehnologije i energije koji će biti sigurni za korištenje.
Higsov bozon
Higsov bozon su takozvana Higsova kvantna polja, koja se nužno pojavljuju u fizici, odnosno u njenom standardnom modelu elementarnih čestica, kao posledica Higsovog mehanizma nepredvidivog narušavanja elektroslabe simetrije. Njegovo otkriće bilo je završetak standardnog modela.
U okviru istog modela, odgovoran je za inerciju mase elementarnih čestica - bozona. Higgsovo polje pomaže da se objasni pojava inercijalne mase u česticama, odnosno nosiocima slabe interakcije, kao i odsustvo mase u nosaču - čestici jake interakcije i elektromagnetne (gluon i foton). Higgsov bozon se u svojoj strukturi otkriva kao skalarna čestica. Dakle, ima nula okretaja.
Otvaranje polja
Ovaj bozon je aksiomatizirao još 1964. godine britanski fizičar po imenu Peter Higgs. Cijeli svijet je saznao za njegovo otkriće čitajući njegove članke. I nakon skoro pedeset godina potrage, odnosno 2012. godine, 4. jula otkrivena je čestica koja odgovara ovoj ulozi. Otkriven je kao rezultat istraživanja na LHC-u, a njegova masa je otprilike 125-126 GeV/c².
Vjerovanje da je ova čestica isti Higsov bozon, ima dosta dobrih razloga. U martu 2013. različiti istraživači iz CERN-aobjavio je da je čestica pronađena prije šest mjeseci zapravo Higsov bozon.
Ažurirani model, koji uključuje ovu česticu, omogućio je konstruisanje kvantne teorije polja koja se može renormalizovati. Godinu dana kasnije, u aprilu, CMS tim je izvestio da Higsov bozon ima širinu raspada manju od 22 MeV.
Svojstva čestica
Baš kao i svaka druga čestica iz tabele, Higsov bozon je podložan gravitaciji. Ima naboje boje i električne energije, kao i, kao što je ranije spomenuto, nula okretaja.
Postoje četiri glavna kanala za pojavu Higgsovog bozona:
- Nakon fuzije dva gluona. On je glavni.
- Kada se parovi WW- ili ZZ- spoje.
- Uz uslov praćenja W- ili Z-bozona.
- Sa prisutnim vrhunskim kvarkovima.
Raspada se na par b-antikvarka i b-kvarka, na dva para elektron-pozitron i/ili mion-antimuon sa dva neutrina.
U 2017. godini, na samom početku jula, na konferenciji na kojoj su učestvovali EPS, ATLAS, HEP i CMS, objavljena je poruka da su se konačno počeli pojavljivati uočljivi nagoveštaji da se Higsov bozon raspada u par b-kvark- antikvark.
Ranije je to bilo nerealno vidjeti vlastitim očima u praksi zbog poteškoća s odvajanjem proizvodnje istih kvarkova na drugačiji način od procesa u pozadini. Standardni fizički model kaže da je takav propadanje najčešći, odnosno u više od polovine slučajeva. Otvoreno u oktobru 2017pouzdano posmatranje signala opadanja. Takvu izjavu dali su CMS i ATLAS u svojim objavljenim člancima.
Svijest masa
Čestica koju je otkrio Higgs toliko je važna da ju je Leon Lederman (nobelovac) nazvao Božjom česticom u naslovu svoje knjige. Iako je sam Leon Lederman, u svojoj originalnoj verziji, predložio "Devil Particle", ali urednici su odbili njegov prijedlog.
Ovo neozbiljno ime se široko koristi u medijima. Iako mnogi naučnici to ne odobravaju. Smatraju da bi naziv "bozon boce šampanjca" bio mnogo prikladniji, budući da potencijal Higgsovog polja podsjeća na dno upravo ove boce, a otvaranje će sigurno dovesti do potpunog isušivanja mnogih takvih boca.
