Ilang taon na ang nakalilipas ay hinulaan na sa sandaling ang Hadron Collider ay gumana, ang katapusan ng mundo ay darating. Ang malaking proton at ion accelerator na ito, na itinayo sa Swiss CERN, ay nararapat na kinikilala bilang ang pinakamalaking eksperimentong pasilidad sa mundo. Ito ay itinayo ng libu-libong mga siyentipiko mula sa maraming mga bansa sa mundo. Ito ay tunay na matatawag na isang internasyonal na institusyon. Gayunpaman, ang lahat ay nagsimula sa isang ganap na naiibang antas, una sa lahat, upang matukoy ang bilis ng proton sa accelerator. Ito ay tungkol sa kasaysayan ng paglikha at mga yugto ng pagbuo ng mga naturang accelerators na tatalakayin sa ibaba.
Simulang kasaysayan
Pagkatapos matuklasan ang pagkakaroon ng mga alpha particle at ang atomic nuclei ay nagsimulang direktang pag-aralan, sinimulan ng mga tao na subukang mag-eksperimento sa mga ito. Sa una, walang usapan tungkol sa anumang mga proton accelerators dito, dahil ang antas ng teknolohiya ay medyo mababa. Ang tunay na panahon ng paglikha ng teknolohiya ng accelerator ay nagsimula lamang sa30s ng huling siglo, nang ang mga siyentipiko ay nagsimulang may layunin na bumuo ng mga scheme ng pagpabilis ng butil. Dalawang siyentipiko mula sa UK ang unang nagdisenyo ng espesyal na generator ng boltahe ng DC noong 1932, na nagbigay-daan sa iba na simulan ang panahon ng nuclear physics, na naging posible sa pagsasanay.
Ang hitsura ng cyclotron
Ang cyclotron, ang pangalan ng unang proton accelerator, ay lumitaw bilang isang ideya sa siyentipikong si Ernest Lawrence noong 1929, ngunit nagawa niya itong idisenyo noong 1931 lamang. Nakakagulat, ang unang sample ay sapat na maliit, halos isang dosenang sentimetro lamang ang lapad, at samakatuwid ay maaari lamang bahagyang mapabilis ang mga proton. Ang buong konsepto ng kanyang accelerator ay gumamit ng hindi isang electric, ngunit isang magnetic field. Ang proton accelerator sa ganoong estado ay naglalayon hindi sa direktang pabilisin ang mga particle na may positibong charge, ngunit sa pagkurba ng kanilang trajectory sa isang estado na lumipad sila sa isang bilog sa isang saradong estado.
Ito ang naging posible upang lumikha ng isang cyclotron, na binubuo ng dalawang guwang na kalahating disk, sa loob kung saan umiikot ang mga proton. Ang lahat ng iba pang mga cyclotron ay batay sa teoryang ito, ngunit upang makakuha ng higit na kapangyarihan, sila ay naging mas mahirap gamitin. Pagsapit ng 40s, ang karaniwang sukat ng naturang proton accelerator ay nagsimulang maging katumbas ng mga gusali.
Para sa pag-imbento ng cyclotron na ginawaran si Lawrence ng Nobel Prize sa Physics noong 1939.
Synchrophasotrons
Gayunpaman, habang sinubukan ng mga siyentipiko na gawing mas malakas ang proton accelerator,Mga problema. Kadalasan ang mga ito ay puro teknikal, dahil ang mga kinakailangan para sa nagresultang daluyan ay hindi kapani-paniwalang mataas, ngunit bahagyang sila ay nasa katotohanan na ang mga particle ay hindi bumilis kung kinakailangan mula sa kanila. Ang isang bagong tagumpay noong 1944 ay ginawa ni Vladimir Veksler, na nagmula sa prinsipyo ng autophasing. Nakapagtataka, ganoon din ang ginawa ng Amerikanong siyentipiko na si Edwin Macmillan makalipas ang isang taon. Iminungkahi nilang ayusin ang electric field upang maapektuhan nito ang mga particle mismo, kung kinakailangan, ayusin ang mga ito o, sa kabaligtaran, pabagalin ang mga ito. Ginawa nitong posible na panatilihin ang paggalaw ng mga particle sa anyo ng isang bungkos, at hindi isang malabong masa. Ang ganitong mga accelerator ay tinatawag na synchrophasotron.
Collider
Upang mapabilis ng accelerator ang mga proton sa kinetic energy, nagsimulang mangailangan ng mas makapangyarihang mga istruktura. Ito ay kung paano ipinanganak ang mga collider, na nagtrabaho sa pamamagitan ng paggamit ng dalawang sinag ng mga particle na iikot sa magkasalungat na direksyon. At dahil sila ay inilagay patungo sa isa't isa, ang mga particle ay magbabangga. Ang ideya ay unang isinilang noong 1943 ng physicist na si Rolf Wideröe, ngunit hindi ito posible na bumuo hanggang sa 60s, nang lumitaw ang mga bagong teknolohiya na maaaring magsagawa ng prosesong ito. Naging posible nitong madagdagan ang bilang ng mga bagong particle na lalabas bilang resulta ng banggaan.
Lahat ng mga pag-unlad sa mga sumunod na taon ay direktang humantong sa pagtatayo ng isang malaking pasilidad - ang Large Hadron Collider noong 2008, na sa istraktura nito ay isang singsing na 27 kilometro ang haba. Ito ay pinaniniwalaan naang mga eksperimento na isinagawa dito ay makakatulong upang maunawaan kung paano nabuo ang ating mundo, at ang malalim na istraktura nito.
Paglunsad ng Large Hadron Collider
Ang unang pagtatangka na patakbuhin ang collider na ito ay ginawa noong Setyembre 2008. Ang Setyembre 10 ay itinuturing na araw ng opisyal na paglulunsad nito. Gayunpaman, pagkatapos ng isang serye ng mga matagumpay na pagsubok, isang aksidente ang naganap - pagkaraan ng 9 na araw ay nabigo ito, at samakatuwid ay napilitan itong isara para sa pagkukumpuni.
Nagsimula lamang ang mga bagong pagsubok noong 2009, ngunit hanggang 2014, ang pasilidad ay nagpatakbo sa napakababang enerhiya upang maiwasan ang karagdagang pagkasira. Sa oras na ito natuklasan ang Higgs boson, na nagdulot ng pagsulong sa komunidad ng siyensya.
Sa ngayon, halos lahat ng pananaliksik ay isinasagawa sa larangan ng heavy ions at light nuclei, pagkatapos nito ay muling isasara ang LHC para sa modernisasyon hanggang 2021. Ito ay pinaniniwalaan na ito ay gagana hanggang humigit-kumulang 2034, pagkatapos nito ay mangangailangan ang karagdagang pananaliksik ng paggawa ng mga bagong accelerator.
Pagpipinta ngayong araw
Sa ngayon, ang limitasyon ng disenyo ng mga accelerator ay umabot na sa pinakamataas nito, kaya ang tanging pagpipilian ay ang gumawa ng linear na proton accelerator na katulad ng mga kasalukuyang ginagamit sa medisina, ngunit mas malakas. Sinubukan ng CERN na muling likhain ang isang maliit na bersyon ng device, ngunit walang kapansin-pansing pag-unlad sa lugar na ito. Ang modelong ito ng isang linear collider ay binalak na direktang konektado sa LHC upang makapukawang density at intensity ng mga proton, na pagkatapos ay direktang ididirekta sa mismong collider.
Konklusyon
Sa pagdating ng nuclear physics, nagsimula ang panahon ng pagbuo ng particle accelerators. Dumaan sila sa maraming yugto, bawat isa ay nagdala ng maraming pagtuklas. Ngayon imposibleng makahanap ng isang tao na hindi pa nakarinig ng Large Hadron Collider sa kanyang buhay. Binanggit siya sa mga libro, pelikula - hinuhulaan na tutulong siyang ibunyag ang lahat ng mga lihim ng mundo o tapusin lamang ito. Hindi tiyak kung ano ang hahantong sa lahat ng mga eksperimento sa CERN, ngunit sa paggamit ng mga accelerator, nasagot ng mga siyentipiko ang maraming tanong.
