Au cœur de l'Europe, à côté de la frontière franco-suisse, près de Genève, se trouve le centre de recherche de l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN). C'est ici qu'a été construit le Grand collisionneur de hadrons (LHC) - la plus grande installation expérimentale au monde pour mener des recherches conçues pour prouver ou réfuter de nombreuses hypothèses scientifiques qui ont surgi en physique théorique ces dernières années.
Les derniers travaux de construction ont été achevés ici en novembre 2006, mais le premier lancement officiel n'a eu lieu qu'en septembre 2008. Naturellement, seule une partie de la capacité nominale a été utilisée.
Mort dans un trou noir
Cependant, tout ne s'est pas immédiatement déroulé sans heurts dans le fonctionnement de l'appareil. Peu de temps après le lancement du collisionneur, en septembre, un accident s'est produit qui l'a désactivé pendant une année entière. De nombreux journalistes n'ont pas tardé à déclarer les raisons mystiques de l'accident: des puissances prétendument supérieures ne toléreraient pas l'ingérence dans le saint des saints de la nature - son microcosme. Néanmoins, les spécialistes de l'institut ont calmement donné à l'échec une explication complètement terrestre - le câblage ne pouvait tout simplement pas le supporter.
Cette explication ne convenait pas aux représentants des médias. Beaucoup d'entre eux, n'ayant cependant pas de motifs suffisants, prédisaient des conséquences terribles pour le monde si les essais au collisionneur se poursuivaient. Une véritable hystérie s'est déroulée autour du collisionneur. Quelqu'un a affirmé que les tests ouvriraient la porte à un monde d'énergie noire inexplorée et de matière noire qui remplit le vide de l'univers. Et cela entraînera des conséquences imprévisibles. Quelqu'un a crié que les expériences conduiraient inévitablement à l'émergence de trous noirs qui, à une vitesse toujours croissante, absorberaient d'abord l'institut lui-même, puis toute notre planète. Rien ni personne ne sera sauvé, à moins que vous ne fuyiez un trou noir à une vitesse dépassant la vitesse de la lumière. Mais, comme vous le savez, rien sur Terre ne peut se déplacer à une telle vitesse. Quoi qu'il en soit, les scientifiques ont fait preuve d'un réel courage,ne succombant pas aux avertissements des amateurs, et a néanmoins lancé le collisionneur.
Tunnel miracle
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Le LHC est un véritable miracle de la technologie moderne. Imaginez un appareil géant d'une incroyable complexité, situé en cercle dans un tunnel souterrain. À l'intérieur des tuyaux qui composent le LHC, des faisceaux de particules chargées se déplacent à une vitesse incroyable dans des directions opposées. Le tunnel mesure près de 27 kilomètres de long et est situé à une profondeur de 50 à 175 mètres, en pente vers la surface de la terre. Le système comprend des accélérateurs qui permettent aux particules d'accélérer à la vitesse requise par les chercheurs, des aimants qui maintiennent les flux de particules dans la direction souhaitée et des capteurs qui permettent de déterminer l'emplacement des particules et leurs caractéristiques.
Malgré la taille microscopique de la substance étudiée elle-même, tout dans le LHC est frappant par son échelle. Par exemple, des détecteurs de 25 mètres de haut, la température de fonctionnement des aimants est de -271 ° C, la consommation d'énergie est égale à 10% de la consommation annuelle totale d'un petit pays, la vitesse fantastique des grappes de particules, qui permet 10000 tours par seconde.
Les protons et les combinaisons de protons de plomb et de neutrons, ou ions lourds, sont utilisés comme matériau de travail. Les particules se déplacent à une vitesse incroyable, proche de la vitesse de la lumière, ce qui sans VAK ne serait possible que si elles sont chauffées à des millions de degrés Celsius - dans des conditions proches des conditions d'émergence de l'Univers. Pendant le mouvement, les particules se heurtent et se dispersent dans des directions différentes, mais sous la forme de quarks, qui sont des dizaines de milliers de fois plus petits que les protons. Par conséquent, l'appareil a été appelé un collisionneur, du mot anglais collide - "to collide". Certes, les quarks se combinent presque instantanément en de nouvelles particules - si rapidement que les scientifiques n'ont pas le temps de les considérer. Cependant, cela convient à tout le monde, car étudier les propriétés de nouvelles particules suffit amplement pour obtenir des données sur les propriétés des quarks.
Les énigmes ne deviennent jamais plus petites
Avec l'aide du VAK, les scientifiques espèrent obtenir la confirmation de nombreuses hypothèses. Par exemple, il y a encore des débats houleux sur la composition de la matière, c'est-à-dire tout ce qui est autour, y compris nous-mêmes. Jusqu'à récemment, on pensait que la soi-disant théorie du modèle standard pour la construction de l'univers avait été étudiée en profondeur. Cependant, les scientifiques n'ont toujours pas reçu de réponses à toutes leurs questions. Par exemple, ils réfléchissent à la nature de la masse, à la manière dont la masse s'est formée après le Big Bang, qui a donné naissance à l'espace, à la façon dont la matière et l'antimatière apparaissent, et pourquoi elles ne s'entendent pas, qu'est-ce que l'énergie noire et la matière noire, où, comment et pourquoi ils surviennent.
Dans le même temps, ces dernières années, de nouvelles hypothèses scientifiques sont apparues qui vont bien au-delà du modèle standard et tentent de répondre à ces mêmes questions. Eh bien, par exemple, la fameuse théorie des cordes, selon laquelle il y a un grand nombre d'autres dimensions autour de nous, qui sont tellement tordues que nous ne connaissons tout simplement même pas leur existence. Mais des mondes entiers existent à l'intérieur de ces chaînes les plus minces. Si cette théorie, grâce à la Commission supérieure d'attestation, trouve sa confirmation, alors nous pourrons peut-être trouver une réponse à de nombreux mystères de notre histoire et de notre modernité. Eh bien, par exemple, pourquoi il y a environ 40000 ans, les Néandertaliens ont soudainement disparu, qui jusque-là coexistaient pacifiquement sur notre planète avec des ancêtres humains - Cro-Magnons. Ou là où les OVNIS apparaissent dans le ciel au-dessus de nos têtes,leur mouvement viole toutes les lois connues de la physique, et où ils disparaissent aussi soudainement qu'ils sont apparus. Et les navires dérivant dans le Triangle des Bermudes dans un calme absolu, mais sans âme à bord? Et la célèbre expérience de Philadelphie? La liste des phénomènes mystérieux associés à l'apparition et à la disparition de personnes et d'objets est longue.
À propos, au cours de l'une des expériences, les scientifiques ont découvert que certains des protons sur le chemin du détecteur … avaient tout simplement disparu. Autrement dit, la question a disparu. Pourquoi n'est-ce pas une confirmation de la théorie des cordes?
Des briques magiques, ou sur les avantages de la marche en montagne
De plus, il y a un autre attelage dans le modèle standard. Il semble que les scientifiques sont allés au fond des plus petites particules dites élémentaires qui composent l'univers. Mais non, ce n'était pas là! Pour faire simple, nous savons tous grâce aux leçons de physique à l'école que toute substance est constituée de molécules, de molécules d'atomes et d'atomes, à leur tour, constitués de particules encore plus petites - des protons et des neutrons, également appelés hadrons (d'où le nom - Hadron Collider), qui à son tour se composent de quarks. Mais il s'avère qu'il existe une particule encore plus petite - un boson, du nom du célèbre scientifique indien Shatyendranath Bose, membre de la Royal Society de Londres, qui a suggéré son existence au milieu du siècle dernier.
Plusieurs décennies plus tard, le physicien théoricien écossais Peter W. Higgs, professeur à l'Université d'Édimbourg, a développé la théorie de Bose et, à son tour, a suggéré que le boson convertit le photon du champ en une particule de matière de masse. En d'autres termes, quelque chose sort de rien à l'aide d'un boson.
Ainsi, les bosons de Higgs devraient désormais devenir la base du modèle standard, les briques mêmes à partir desquelles tout objet de la nature est construit à l'aide d'une force magique appelée supersymétrie par les scientifiques. Il est déjà appelé soit "une particule de Dieu", puis une "particule maudite". Et certains farceurs l'ont même surnommé "boson" une bouteille de champagne."
Cependant, jusqu'à présent, l'existence du boson n'a pas été prouvée expérimentalement. Fait intéressant, l'idée du rôle du boson dans les processus moléculaires est venue à Higgs lors d'une randonnée dans les montagnes d'Édimbourg. Voilà ce que signifie l'air frais combiné à l'exercice!
Ainsi, l'un des objectifs du WAK est simplement de confirmer l'existence de ce boson de Higgs. Le trouver pour les physiciens, c'est comme trouver le chaînon manquant le plus important de l'évolution humaine pour les anthropologues. Je l'ai trouvé - et tout dans l'image de l'univers se met immédiatement en place. La dernière cellule du puzzle est fermée. Quoi qu'il en soit, ces derniers mois, les spécialistes du Centre ont déjà fait de nombreuses découvertes, et encore plus, selon leurs prévisions, le seront très prochainement. Par exemple, les scientifiques ont failli confirmer l'existence du mythique neutralino et sont sur le point de faire une découverte sensationnelle sur l'existence de la matière noire.
Nous pensons qu'ils réussiront. Nous ne pouvons que leur souhaiter bonne chance!
Magazine: Secrets du 20e siècle №3. Auteur: Sergey Sukhanov
