Большой адронный коллайдер

[Николай А.]

Большой адронный коллайдер.

Вокруг него в последнее время идет много дебатов в связи с его скорым запуском (в ближайшие дни). Чтобы внести ясность привожу пару статей о сути этого эксперимента. Физики могут высказаться в первую очередь.


Большой адронный коллайдер (фото CERN)
-

Армагеддон не случится
17/06/2008 13:00
Юрий Зайцев, эксперт института космических исследований для РИА Новости.
В середине июля на границе Франции и Швейцарии образуется черная дыра, которая сначала поглотит Европу, а затем и всю планету. Такие апокалиптические прогнозы появились сейчас в связи с планируемым менее чем через три недели запуском Большого андронного коллайдера (Large Handron Collider - LHC, он же - Большой андронный ускоритель на встречных пучках). Амбициознейший проект фундаментальных исследований, в котором участвуют и российские ученые, связан со сверхпроводимостью, высокими энергиями и еще то ли Бог, то ли черт знают с чем. Наиболее бурный отклик вызвала информация о планируемом моделировании черной дыры в этом самом LHC.
Примечательно, что самые мощные источники излучения во Вселенной - следствие не термоядерных реакций или аннигиляционных процессов. Просто вещество "падает" под действием силы тяжести разгоняясь до огромных энергий, и эта энергия "высвечивается". Связано это с тем, что во Вселенной имеются очень компактные объекты - черные дыры и нейтронные звезды, сила тяжести в окрестности которых очень велика. Например, скорость падения вещества при ударе о поверхность нейтронной звезды достигает половины скорости света. Эффективность выделения энергии при этом более чем в десять раз превышает аналогичный показатель для ядерных и термоядерных реакций.
Общая теория относительности предсказывает рождение черных дыр в том случае, когда мы имеем дело с веществом, сжатым, в отличие от нейтронных звезд, в значительно более компактную область. В результате черные дыры обладают столь мощным гравитационным полем, что ни материальное тело, ни излучение не могут вырваться из его объятий. Поэтому наблюдать черные дыры непосредственным образом невозможно. Их идентификация основывается на наблюдениях поглощаемого ими вещества, например соседней оптической звезды.
Истекающий с нее газ должен "падать" на черную дыру не сразу. Вначале вокруг нее образуется так называемый аккреционный диск, в котором вещество вращается длительное время. Разгоняясь, оно набирает скорость вплоть до околосветовой и начинает испускать рентгеновское излучение сверхвысоких энергий, которое и наблюдается с помощью выведенных в космос приборов.
Удастся ли в наземных ускорителе искусственно воссоздать явления, которые пока предсказаны лишь теориями?
Андронный коллайдер, который построен на границе Франции и Швейцарии, представляет собой кольцевой ускоритель заряженных частиц на встречных пучках. За одну секунду в нем случится более одного миллиарда соударений. Длина кольца коллайдера составляет 26,65 км. Это один из определяющих факторов в разгоне частиц до скоростей чуть меньших скорости света и, соответственно, получения сверхвысоких энергий столкновений.
Предполагается, что на LHC удастся достичь энергий столкновения пучков протонов до энергий 7 ТэВ (тераэлектронвольт). Электронно-протонные пучки будут сталкиваться с энергиями до 1,5 ТэВ, а пучки тяжелых ионов, например свинца - с общей энергией свыше 1250 ТэВ. То есть, по сути, речь идет о совершенно новой физике явлений и, в частности, возможности подтверждения теории, согласно которой при тераэлектронновольтных энергиях и в условиях соответствующей гравитации происходит образование черных дыр.
Однако ряд ученых, а вслед за ними и представители общественности стали высказывать опасения, что при моделировании этих процессов может возникнуть отличная от нуля вероятность выхода проводимых в коллайдере экспериментов из-под контроля и развития цепной реакции, которая при определенных условиях теоретически будет способна уничтожить всю нашу планету. При этом наиболее часто упоминается возможность именно появления микроскопических черных дыр с последующим захватом ими окружающей материи. Более того, в марте этого года в федеральный окружной суд Гавайев был подан иск с обвинениями в адрес CERN (Conseil Europeen pour la Rercherche Nucleaire - Европейский совет по ядерным исследованиям), по эгидой которого осуществлялось строительство ускорителя, в попытке устроить конец света, и с требованием запретить его запуск.
Между тем, еще несколько лет назад было сделано ключевое для понимания физики черных дыр открытие - они неизбежно "испаряются" со временем. Крупные - медленно, за миллиарды лет, мелкие практически моментально, за 10-17 секунды. Соответственно, у них просто нет времени на то, чтобы втянуть в себя хоть сколько-нибудь существенный объем материи.
По мнению ряда ученых, черные дыры должны возникать и тогда, когда космические лучи, причем с гораздо более высокими энергиями, бомбардируют земную атмосферу, Луну, поверхность других планет. Но мы этого просто не замечаем из-за кратковременности процесса.
Предполагается, что в LHC черные дыры будут проявляться приблизительно каждую секунду. Испаряясь, они оставят после себя некое излучение, которое зарегистрирует сверхчувствительная аппаратура ускорителя. Никакой опасности они не будут представлять даже в теории. Зато с их помощью удастся лучше понять, как соотносятся между собой квантовая механика и гравитация, поскольку испарение черных дыр является квантово-механическим процессом.
Коллайдер должен буквально завалить физиков новой информацией. Предполагается , что для ее записи может потребоваться около 20 млн СD, а для обработки - 70 тыс. мощных компьютеров. Но важнее не объем, а содержание этих данных. Суперускоритель, помимо выяснения процессов эволюции черных дыр, воссоздаст условия, близкие к тем, что были во Вселенной через миллиардную долю секунды после Большого взрыва. И тогда можно будет ответить на многие вопросы образования нашего мира, которые пока обсуждаются на умозрительном уровне.



http://www.rian.ru/analytics/20080617/110832751.html

Эта статья, пожалуй, самая легко читаемая и понятная... Запуск Большого адронного коллайдера может привести к Апокалипсису. Так посчитали двое граждан США и подали в суд на Европейскую организацию по ядерным исследованиям.
До конца света остается чуть меньше месяца. По крайней мере так считают ряд ученых по всему миру. Отменить апокалипсис через суд пытаются Уолтер Вагнер и Луис Санчо. В июле на границе Франции и Швейцарии будет запущен Большой андронный коллайдер, создававшийся на протяжении 14 лет. Это самый большой в мире ускоритель элементарных частиц. На глубине 100 метров по кольцу диаметром 27 километров заряженные частицы будут разгоняться почти до скорости света. Будет воссоздана модель Большого взрыва, благодаря которому и появилась наша вселенная. Протонам предстоит столкнуться с невиданной доселе энергией – 14 тераэлектронвольт – в миллион раз больше, чем при единичном термоядерном синтезе. Сталкиваясь, они образуют миллионы осколков, которые и предстоит исследовать.
С их помощью ученые надеются значительно продвинуться в понимании, откуда появилась материя и время. В большом адронном коллайдере физики хотят поймать бозон Хиггса, именуемый также «частицей Бога». На теоретическом обосновании ее существования строятся все современные теории происхождения вселенной. Если «частицу Бога» не найдут, все аккуратно выведенные физиками законы окажутся всего лишь неверными гипотезами. Но Уолтера Вагнера и Луиса Санчо пугает не это. Ученые в своем любопытстве зашли слишком далеко. При столкновении частиц с такой энергией в ускорителе могут образоваться межвременные завихрения или черная дыра. Ее масса начнет расти, сначала она всосет в себя сам коллайдер, затем Швейцарию, Европу, да и всю нашу планету.
Российские участники проекта говорят, что само появление подобных дыр почти невероятно. Но в любом случае их не стоит путать с астрономическими черными дырами. Со своей ничтожной массой рукотворные завихрения просуществуют меньше секунды. Узнать, была ли дыра, можно только изучив продукты распада фотонов.
По своему научному значению пуск коллайдера под Женевой намного превосходит даже полет на Луну. Над его созданием 14 лет работали ученые 40 стран. Страсть к познанию уже обошлась участникам проекта в 8 миллиардов долларов. Размах исследований столь огромен, что предсказать результаты фактически невозможно. Физики уверены лишь в одном – они не изобретатели, а исследователи. То есть все то, что будет создано в ускорителе, уже существует миллиарды лет. А вот как человечество распорядится открытиями, создаст атомную бомбу или электростанцию – вопрос даже не завтрашнего дня. Все передовые разработки созданы на теоретической базе 19 века.
После первого пуска в июле еще год уйдет у ученых на настройку сложнейшей аппаратуры. Но уже сейчас начались международные переговоры о строительстве линейного ускорителя следующего поколения длиной пятьдесят километров. Среди пяти возможных площадок неплохие шансы имеет территория рядом с подмосковной Дубной. Правда, эти работы начнутся не раньше 2020 года

http://blogs.mail.ru/mail/semarita/361DE6B5BA53857B.html

[Николай А.]

Запуск коллайдера будет произведен 8 июля
Строившийся на протяжении 14 лет и взбудораживший в последний месяц всю мировую общественность Большой адронный коллайдер будет запущен 8 июля 2008 года на границе Франции и Швейцарии.

Ускоритель строили 14 лет в его разработке приняли участие ученые более чем из 40 стран. Стоимость проекта около 8 миллиардов долларов.

Самый большой в мире ускоритель элементарных частиц, по мнению скептиков, может образовать черную дыру, которая поглотит планету. Высказываются опасения, что при столкновении частиц с такой энергией в ускорителе могут образоваться черные дыры, масса которых начнет расти и поглощать сначала сам коллайдер, затем Швейцарию, Европу, а затем и всю нашу планету. Двое граждан США даже подали иски в суд на Европейскую организацию по ядерным исследованиям (СERN) с намерением остановить запуск до предоставления доклада о полной гарантии безопасности.

Би-би-си сняла мини-фильм показывающий весь ужас возможных последствий запуска колайдера.

Однако, представители CERN, подробно рассмотривающие все жалобы заявили, что Земле ничего не угрожает. По их словам, подобные процессы, которые собираются моделировать в колайдере, происходят миллиарды лет и это куда более мощные столкновения, чем в БАК. Ученые подтверждают, что образование микроскопических черных дыр возможно, но время их существования будет очень коротким.

На глубине 100 метров по кольцу диаметром 27 километров заряженные частицы будут разгоняться почти до скорости света. Будет воссоздана модель Большого взрыва, благодаря которому по версии ученых и появилась наша вселенная. Протонам предстоит столкнуться с невиданной доселе энергией - 14 терраэлектронвольт - в миллион раз больше, чем при единичном термоядерном синтезе. Сталкиваясь, они образуют миллионы осколков, которые и предстоит исследовать.

С их помощью ученые надеются значительно продвинуться в понимании, откуда появилась материя и время. В большом адронном коллайдере физики хотят поймать бозон Хиггса, именуемый также «частицей Бога». На теоретическом обосновании его существования строятся все современные теории происхождения вселенной.

http://www.aquaexpert.ru/news/2008/07/07/collider/

[Игорий]

На мой взгляд, эта тема должна находится в разделе "Свободный разговор".
Сегодня только прочитал в Гранях:
Гр.А.Й. 1952 г. 16 А. На заре человечества Мы Одарили его разумом. И все, что люди имели и познали, они получили от Нас. Не только науки и искусства, но все остальное, вплоть до постройки жилища, все Дали Мы, пришедшие с Высшей Планеты. Давали, Даем и Будем давать. Стоим на дозоре человечества. Невежды полагают – вот мы нашли, вот мы открыли. Что нашли, что открыли? Открыли? Да, но заботливо приуготованное Нами. И не Наша вина, что свободная, но злая воля стремится все доброе обратить во зло и на зло. Все дается во благо, но многое используется во зло. А если бы только во благо? И если бы не Наша Рука, люди давно уничтожили бы друг друга. Но век уничтожения сменяется веком строительства...
...................
(имхо) Нет повода для беспокойств.

[Николай А.]

Примеров проведения опасных для человечества экспериментов было достаточно. Не надо все возлагать на Иерархию. Ведь не всегда на месте оказывался герой перекусывающий провод в самый последний момент, чтобы спасти планету. И вопрос тут серьезный, ибо миллион термоядерных бомб мало никому не покажется.
Правда с другой стороны можно не беспокоиться в том плане, что случится все очень быстро.

[ester]

Я уверена,что барсу не дадут прыгнуть!

[Николай А.]

Запуск состоится в 9:30am (central-Europe time), т.е. 11.30 по Москве.


LHC Cooldown Status, http://lhc.web.cern.ch/lhc/


The last section of the LHC beampipe being installed in ATLAS.

[Suny]

Сама возможность создания черных дыр БАК -ом под вопросом.
Кроме того в космосе предостаточно естественных ускорителей и частиц с высокими энергиями.

август 2005 № 8 "В МИРЕ НАУКИ" Физика
KВАНТОВЫЕ ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ
Бернард Карр, Стивен Гиддингс
http://www.sciam.ru/2005/8/phizical.shtml
...
Еще более захватывающая возможность - создание черных дыр при помощи ускорителей частиц. Когда нужно добиться высокой плотности, нет инструментов лучше, чем ускорители БАК и "Теватрон" Национальной ускорительной лаборатории им. Ферми недалеко от Чикаго. Агрегаты разгоняют субатомные частицы, такие как протоны, до скоростей, предельно близких к скорости света. При этом частицы приобретают огромную кинетическую энергию. В БАК энергия протона достигает семи тераэлектрон-вольт (ТэВ). По формуле Эйнштейна E = mc^2 эта энергия эквивалентна массе 10^-23 кг, что в 7 тыс. раз больше массы покоя протона. Когда две такие частицы сталкиваются, их энергия концентрируется в крошечной области пространства. Поэтому можно предположить, что время от времени сталкивающиеся частицы прижимаются так тесно, что может образоваться черная дыра.

Но масса 10^-23 кг намного меньше массы Планка в 10^-8 кг, которую обычная теория гравитации предлагает для самой легкой дыры. Этот нижний предел есть следствие квантовомеханического принципа неопределенности. Поскольку частицы ведут себя еще и как волны, они "размазываются" в некотором пространстве, которое уменьшается с ростом энергии: при энергиях БАК его размер 10^-19 м. Это наименьшая область, в которую можно упаковать энергию частицы. Получается плотность 10^23 кг/м3 - довольно высокая, но недостаточная для создания черной дыры. Чтобы частица была как энергичной, так и компактной, она должна иметь энергию Планка, что в 10^15 раз больше энергии БАК. Несмотря на то что ускорители могли бы создать объекты, математически подобные черным дырам (и некоторые теоретики думают, что это уже сделано), сами дыры, похоже, лежат вне досягаемости.
...

Энергии БАК -а может оказаться достаточно только если пространство будет 9-и мерным.
(см. полностью вышеприведенную статью)

http://ru.wikipedia.org/wiki/Чёрная_дыра
...
Термодинамика и испарение чёрных дыр

Представления о чёрной дыре как об абсолютно поглощающем объекте были скорректированы С. Хокингом в 1975 г. Изучая поведение квантовых полей вблизи чёрной дыры, он предсказал, что чёрная дыра обязательно излучает частицы во внешнее пространство и тем самым теряет массу. Этот эффект называется излучением (испарением) Хокинга .
...
Скорость испарения чёрной дыры тем больше, чем меньше её размеры. Испарением чёрных дыр звёздных (и тем более галактических) масштабов можно пренебречь, однако для первичных и в особенности для квантовых чёрных дыр процессы испарения становятся центральными.

За счёт испарения все чёрные дыры теряют массу и время их жизни оказывается конечным:

t=5120*pi*G^2*M^3/hc^4
где h— редуцированная постоянная Планка, с — скорость света, G — гравитационная постоянная, M — масса чёрной дыры.

При этом интенсивность испарения нарастает лавинообразно, и заключительный этап эволюции носит характер взрыва, например, чёрная дыра массой 1000 тонн испарится за время порядка 13 секунд, выделив энергию, равную взрыву примерно десяти миллионов атомных бомб средней мощности.

В то же время, большие чёрные дыры, температура которых ниже температуры реликтового излучения Вселенной (2,7К), на современном этапе развития Вселенной могут только расти, так как испускаемое ими излучение имеет меньшую энергию, чем поглощаемое. Данный процесс продлится до тех пор, пока фотонный газ реликтового излучения не остынет в результате расширения Вселенной.

Без квантовой теории гравитации невозможно описать заключительный этап испарения, когда чёрные дыры становятся микроскопическими (квантовыми). Согласно некоторым теориям, после испарения должен оставаться «огарок» — минимальная планковская чёрная дыра.
...

т.е. исходя из существующей теории нам ничего не грозит.

[Николай А.]

Сообщение от ester

Я уверена,что барсу не дадут прыгнуть!

Не дали.