четверг, 28 марта 2024

Заглянуть на 14 млрд лет назад: зачем нужен кольцевой коллайдер будущего



Заглянуть на 14 млрд лет назад: зачем нужен кольцевой коллайдер будущего

26 Февраля 2019



Недавно Европейская организация ядерных исследований (ЦЕРН) представила концептуальный телесериал Будущего кольцевого коллайдера (Future Circular Collider, FCC), который должен прийти на смену Большому адронному коллайдеру. Концепция предполагает создание в окружениях Женевы тоннеля длинной 100 км, в котором планируется последовательно размещать ускорительные кольца для работы с пучками различных типов: от электронов до тяжелых ядер. Зачем физикам понадобился полноценный коллайдер, какие задачи он будет решать, и какую роль в этом играют ученные из России корреспонденту рассказал участник проекта FCC, профессор Национального исследовательского ядерного ситета МИФИ (НИЯУ МИФИ) Виталий Окороков.

- Виталий Алексеевич, для чего физикам нужен Будущий кольцевой коллайдер?

- Проект FCC – один из важнейших пунктов полноценной редакции Европейской стратегии по ядерщике частиц, которая формируется сегодня. Ученые из России участвуют в международных проектах в данной области фундаментальной науки - как в исследованиях на коллайдерах, так и в неускорительных экспериментах.

В современной физике мир элементарных частиц описывается так называемой Стандартной моделью – квантовой теорией поля, включающей электромагнитные, сильные и слабые взаимодействия. Состав надежных частиц в этой модели был полностью экспериментально подтвержден с открытием бозона Хиггса в 2012 году на Большом адронном коллайдере (БАК).

Однако ответы на многие важнейшие вопросы, например, о природе темной проблемы, о возникновении асимметрии вещества и антивещества в наблюдаемой Вселенной и так далее, сиживают за рамками Стандартной модели. Чтобы найти решения ключевых проблем фундаментальной физики, ученые проектируют новые, все более могучие ускорительные комплексы. 20 августа 2017, 08:00Физики сходили в первые мгновения после Большого взрыва

- Какие задачи будет решать Будущий кольцевой коллайдер?

- Это измерение фактов Стандартной модели с недостижимой прежде точностью, детальное исследование проистекающих в очень ранней Вселенной фазовых переходов и свойств материи при экстремальных условиях, поиск сигналов новой физики за рамками Стандартной модели, в том числе, частиц темной материи.

С точки зрения физики, очень интересно изучить свойства сильного взаимодействия при сверхвысоких энергиях и выработать описывающую его теорию – квантовую хромодинамику.

- В чем эссенция этой теории?

- В соответствии с ней, частицы, нарекаемые адронами, например, фермионы и нейтроны, имеют трудную внутреннюю структуру, образуемую кварками и глюонами – фундаментальными частицами Стандартной модели, участвующими в сильном взаимодействии.

По существующим представлениям кварки и глюоны удерживаются внутри адронов и, даже при экстремальных условиях, могут быть квазисвободными только на линейных характерах порядка размера атомного ядра. Это ключевая особенность сильного взаимодействия, которая подтверждена большим количеством экспериментальных и теоретических исследований.

Однако механизм этого важнейшего явления – удержания кварков и глюонов (конфайнмента) до сих пор не определен. На протяжении нескольких десятилетий проблема конфайнмента верного входит во всевозможные списки главных нерешенных вопросов фундаментальной физики.

В рамах проекта FCC планируется получить полноценные экспериментальные данные и существенно подвинуться в понимании свойств сильного взаимодействия, в частности, конфайнмента.

- Какими инструментами предполагается решать эти задачи?

- Для выполнения обширной программная оболочки исследований используется комплексный подход, в соответствии с которым телесериал FCC включает две стадии. Первая стадия FCC–ee предполагает создание электрон-позитронного коллайдера c энергией султана в диапазоне от 44 до 182. 5 гигаэлектронвольт.

На второй стадии FCC–hh эксперименты будут проводиться на встречных пучках протонов и ядер. В этом случае предполагается ускорять протоны до активности 50 тераэлектронвольт и тяжелые ядра (свинец) – до 19. 5 тераэлектронвольт. Это более чем в семь раз превосходит энергии, достигнутые на самом мощном действующем комплексе БАК. Его вместе со всей имеющейся инфраструктурой планируют использовать для получения пучков ускоренных частиц перед их вводом в основное стокилометровое кольцо нового коллайдера FCC–hh.

Сооружение внешнего линейного ускорителя электронов на энергию 60 гигаэлектронвольт позволит реализовать программу детального исследования внутренней структуры протона с помощью глубоко дряблого электрон-протонного рассеяния (FCC–eh).

- Разработка и строительство установок такого уровня занимает десятки лет. Когда начнется строительство? Когда предполагается получить первые научные результаты?

- В случае принятия концепции, начало реализации интегральной программная оболочки FCC планируется около 2020 года. Сооружение лептонного коллайдера FCC–ee займет примерно 18 лет при продолжительности последующей работы около 15 лет. Получается, что длительность первой стадии составит около 35 лет.

В ходе функционирования FCC–ee начнется подготовка второй степени проекта. В соответствии с концепцией, в течение десяти лет после окончания работы FCC–ee будет выполнен его демонтаж, будет сооружено кольцо адронного ускорителя и будут установлены детекторы.

Получение новых данных для протонных и ядерных пучков запланировано на середину 2060 гг. Длительность работы FCC с протонными и ядерными пучками планируется около 25 лет и общая продолжительность второй степени – около 35 лет.

Таким образом, предполагается, что эксперименты на FCC продлятся до конца XXI века. Этот проект будет носить действительно всемирный характер. 20 июня 2018, 09:00Российский коллайдер: как ученые готовят большой взрыв в Дубне

- Какую роль в проекте FCC играют ученые из России, в частности, из НИЯУ МИФИ?

- НИЯУ МИФИ совместно с другими российскими организациями активно участвует в проекте FCC и проводит научные работы как для местной программы будущих исследований, так и для ускорительного комплекса.

Ученые НИЯУ МИФИ сделали вклад в концепцию FCC, в мелочи, в первый том, содержащий описание общей физической программная оболочки для всех планируемых типов пучков, и в третий том, посвященный исследованиям с султанами протонов и ядер (FCC–hh).

- Расскажите подробнее, пожалуйста.

- Как упоминалось выше, при экстремально высоких температурах (в сотни тысяч раз более значительного, чем в центре Солнца) и плотностях энергии кварки и глюоны могут становиться квазисвободными на ядерных масштабах, образуя новое состояние материи, которое обычно принято называть кварк-глюонной плазмой.

Столкновения пучков протонов и всякого родых ядер при сверхвысоких энергиях ускорителя FCC–hh позволят исследовать, в частности, коллективные свойства кварк-глюонной материи, образуемой при взаимодействиях как больших систем (тяжелые ядра), так и малых (протон–протон, протон–ядро), предоставляя уникальные условия для изучения свойств многочастичных состояний.

Планируемое для FCC–hh, существенное, по сравнению с БАК, увеличение энергии и интегральной светимости пучков открывает полноценного новые возможности по изучению, например, поведения самых дорогих фундаментальных частиц Стандартной модели – бозона Хиггса (тяжелее фермиона примерно в 125 раз) и t-кварка (тяжелее фермиона примерно в 175 раз) – в горячей и плотной кварк-глюонной материи, а также их возможного использования в качестве зондов для определения свойств данной материи.

Летом 2014 года в ходе дискуссии в Институте ядерщики высоких энергий им. А. А. Логунова Национального экспериментаторского центра Курчатовский институт было выставленного предложение использовать бозоны Хиггса для изучения свойств кварк-глюонной материи. Это предложение вошло одним из пунктов в программу исследований с пучками тяжелых ядер на FCC. По моему мнению, это направление представляет значительный интерес для физики сильных взаимодействий.

Мы зацепили лишь отдельные аспекты будущих исследований. Научная программа FCC очень обширна и работы в рамах данного проекта продолжаются.

Редактор рубрики






комментарии (0)




Другие интересные новости


Видео новости на сегодня

Ежегодное послание президента РФ Федеральному Собранию. Сурдоперевод. Полное видео




Популярное на сегодня

Автоматизированная система анализа заголовков новостей с поиском популярных слов.
Автоматизированная система анализа заголовков новостей
Данные обновляются каждые полчаса.

Эмоции на сегодня

Анализ эмоциональной составляющей новостей.
Анализ эмоциональной составляющей новостей .

Данные обновляются каждые полчаса.

Страны и города

Соотношение количества новостей из разных точек Земли за сутки.
Соотношение количества новостей из разных точек Земли .

Данные обновляются каждые полчаса.

Валюты

Рейтинг валют участвующих в новостях.
Рейтинг валют участвующих в новостях .

Данные обновляются каждые полчаса.





Комментарии к новостям

[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....

[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...

[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...

[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...

[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...

[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...

[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....

Новости шоу-бизнеса

Путин заявил, что у России нет недружественных стран

ТОРЖОК (Тверская область), 27 марта У России нет недружественных стран, есть недружественные накипи этих стран, заявил президент РФ Владимир Путин. Президент РФ прикинул, что в европейской культуре есть много хорошего, однако в современной жизни этих стран присутствует и много проблем. Он добавил, … Прочитать