Коллайдер-2

               


                БОЛЬШОЙ  АДРОННЫЙ  КОЛЛАЙДЕР  -  БАК  -

                ускоритель  заряженных  частиц  на  встречных  пучках,  предназначенных  для  разгона  протонов  и  тяжёлых  ионов (ионов  свинца)  и  изучения  продуктов  их  соударений.
                Коллайдер  построен  в  исследовательском  центре  Европейского  совета  ядерных  исследований  на  границе  Швейцарии  и  Франции,  недалеко  от
Женевы.
                БАК  является  самой  крупной  экспериментальной  установкой  в  мире.
                Большим  назван  из-за  своих  размеров :  длина  основного  кольца  ускорителя  составляет  26 659 м,  адроны -  из-за  того,  что  он ускоряет  адроны,  то  есть  частицы.  состоящие  из  кварков;  коллайдером  -  из-за  того,  что  пучки  частиц  ускоряются  в  противоположных  направлениях  и  сталкиваются  в  специальных  точках  столкновения. 

                Поставленные  Задачи.

                В  начале  ХХ  века  в  физике   появились  две  основополагающие  теории  -  общая  теория  относительности  (ОТО) Альберта  Эйштейна,  которая  описывает  Вселенную на  макроуровне,  и    квантовая  теория  поля,  которая  описывает  Вселенную  на  микроуровне.
                Проблема  в  том,  что  эти  теории  несовместимы  друг  с  другом.
                Например,  для  адекватного  описания  происходящего  в  чёрных  дырах  нужны  обе  теории,  а  они  вступают  в  противоречие.
                Эйнштейн  многие  годы  пытался  разобрать  единую  теорию поля,  но  безуспешно, поскольку  игнорировал  квантовую  механику.
                В  конце  1960-х  физикам  удалось  разработать  Стандартную  модель (СМ0),  которая  объединяет  три  из  четырёх  фундаментальных  взаимодействий -  сильное,  слабое  и  электромагнитное.
                Гравитационное  взаимодействие  по прежнему  описывают  в  терминах  ОТО.
                Таким  образом,  в  настоящее время  фундаментальные  взаимодействия  описываются  двумя  общепринятыми  теориями  -  ОТО  и  СМ.
                Их  объединения  пока  достичь  не  удалось  из-за  трудностей  создания  теории  квантовой  гравитации.
                Для  дальнейшего  объединения  фундаментальных  взаимодействий  в  одной  теории  используются  различные  подходы:  теория  струн,  получившая  своё  развитие  в М-теории ( теория бран ),   теория  супер гравитация,  петлевая  квантовая  гравитация  и  др.
                Некоторые из  них   имеют  внутренние проблемы,  и  ни  у  одной  из  них нет  экспериментального  подтверждения.
                Проблема  в  том,  что  для  проведения  соответствующих  экспериментов  нужны  энергии,  недостижимые  на  современных  ускорителях  заряженных  частиц.

                БАК  позволит  провести  эксперименты,  которые    ранее  было  невозможно  провести 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  счамая  тяжёлая  из  открытых   пока  элементарных  частиц.
                Согласно  последним  результатам  Тэвартона,  его  масса  составляет  173 1 +_  1,3  ГэВ/с2.
                Из-за  своей  большой  массы  топ-кварк  до  сих  пор  наблюдался   пока  лишь  на  одном  ускорителе  -  Тэвартоне,  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  хиггсовского  бозона.
                Один  из  наиболее  важных  каналов  рождения  хиггсовского  бозона   в  БАК -   ассоциативное  рождение  вместе  с  топ-кварк-антикварковой  парой.
                Для  того,  чтобы  надёжно  отделять  такие  события  от  фона,  надо  вначале  хорошо  изучить  свойства  самих  топ-кварков.
               
 
                Изучение  механизма  электрослабой  симметрии.

                Одной  из  основных  целей  проекта  является  экспериментальное  доказательство  существовании  бозона  Хиггса  -  частицы,  предсказанной  шотландским  физиком  Питером  Хиггсом  в  1960  году  а  рамках  Стандартной  Модели.
                Бозон  Хиггса  является  квантом  так  называемого  поля  Хиггса,  при  прохождения  через  которое  частицы  испытывают  сопротивление,
представляемое  нами,  как  поправки   к  массе .
                Сам  бозон  нестабилен  и  имеет  большую  массу  (более 120  ГэВ/с2).
                На  самом  деле,  физиков  интересует  не  столько  сам  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  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  партнёра,  или  "суперчастицу".

                Изучение  фотон-адронных  и  фотон-фотонных  столкновений.
 
                Протоны  электрически  заряжены,  поэтому  ультрарелятивистский  протон  порождает  облако  почти  реальных  фотонов,  летящих  рядом  с  протоном.
                Этот  поток  фотонов  становится  ещё  сильнее  в  режиме  ядерных  столкновений,   из-0за  большого  электрического  заряда  ядра.
                Эти  фотоны  могут  столкнуться  как  со  встречным
 протоном,  порождая  типичные  фотон-адронные  столкновения,  так  и  друг  с  другом.
             
                Проверка  экзотических  теорий.

                Теоретики  в  конце  ХХ  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  являются  составными  частицами,   модели  с  новыми  типами  взаимодействия.
                Дело  в  том,  что  накопленных  экспериментальных  данных  оказывается   всё  ещё  недостаточно  для  создания  одной-единственной  теории.
                А  сами  всё  эти  теории  совместимы  с  имеющими  экспериментальными  данными.
                Поскольку  в  этих  теориях  можно  сделать  конкретные  предсказания  для  БАК,  экспериментаторы  планируют  проверить  предсказания  и  искать  следы  тех  или  иных  теорий  в  своих  данных.
                Ожидается,  что  результаты,  полученные  на  ускорителе,  смогут  ограничить  фантазию  теоретиков,  закрыв  некоторые  из  приложенных  конструкций.

                Д Р У Г О Е .

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



                (  выписка  из  ВИКИПЕДИИ  )