Подземные структуры будущих коллайдеров элементарных частиц. Часть 1
Важным инструментом физических исследований служат коллайдеры (ускорители) заряженных элементарных частиц (электронов, протонов, атомных ядер, ионов). Ускорение производится с помощью электрического поля, способного изменять энергию частиц, обладающих электрическим зарядом. Для управления движением частиц — формой траектории — применяется магнитное поле. В зависимости от этой формы сооружаются линейные (разовые) и кольцевые (циклические) ускорители.
В линейных ускорителях пучок частиц только один раз проходит мимо ускоряющего оборудования. В циклическом, построенном в виде кольца, пучки двигаются по замкнутым кривым, проходя ускоряющие пункты многократно. Ускорители можно классифицировать не только по конструктивным признакам, но и по физическим параметрам, по назначению и другим особенностям. Здесь, не останавливаясь на физических возможностях, средствах и задачах ускорителей, мы ограничимся рассказом о туннелях и подземных полостях, в которых размещается физическое оборудование.
Работающий в Европе Большой адронный коллайдер (Large Hadron Collider-LHC), который входит составной частью в лабораторию физики частиц СERN (официально был сдан в эксплуатацию в 2008 г. Этот ускоритель расположен в кольце туннеля длиной около 26,6 км и диаметром 3,6 м на границе между Францией и Швейцарией.
Размеры туннеля определились необходимостью поддерживать высокую скорость пучков элементарных частиц. Они теряют энергию при движении по изогнутой траектории, и поэтому для них требуются большие радиусы поворотов пути.
Основной целью этой лаборатории служит физика элементарных частиц — изучение их материи и сил, действующих между ними. Частицы разгоняются почти до скорости света и сталкиваются друг с другом во встречных пучках.
Фундаментальной задачей физиков и инженеров, собравшихся здесь, служит совершенствование так называемой Стандартной модели современной теории строения и взаимодействия элементарных частиц. Если в химии периодическая система элементов позволяет предопределять, а затем направленно искать еще не открытые вещества, то в физике Стандартная модель играет такую же роль в поиске предсказанных элементарных частиц, чтобы построить полноценную картину окружающего нас мира. Физики, однако, считают, что хотя Стандартная модель прекрасно описывает практически все эксперименты с участием элементарных частиц, она нуждается в совершенствовании и подтверждении.
Продолжение статьи читайте в мартовском номере журнала "Наука и техника" за 2020 год. Доступна как печатная, так и электронная версии журнала. Оформить подписку на журнал можно здесь.
В магазине на сайте также можно купить магниты, календари, постеры с авиацией, кораблями, сухопутной техникой
