Մեծ հադրոնային բախիչ
Մեծ Հադրոնային Բախիչը (ՄՀԲ) (անգլերեն՝ Large Hadron Collider (LHC)) աշխարհի ամենամեծ և ամենաբարձր էներգիայով մասնիկների արագացուցիչն է, որն ստեղծվել է երկու հակառակ մասնիկների ճառագայթներն իրար բախելու՝ կամ պրոտոնները ամեն մասնիկ 7 ԹէՎ էներգիայով, կամ կապարի միջուկները ամեն միջուկ 574 ԹէՎ էներգիայով: Հադրոն նշանակում է քվարկներից բաղկացած մասնիկ: Բախիչը նախատեսված է պատասխանելու ֆիզիկայի ամենահիմնական հարցերին, այն հույսով, որ կօգնի հասկանալ բնության ամենախոր օրենքները: ՄՀԲ-ն գտնվում է 27 կմ շրջանագծով մի թունելում, որը գտնվում է մինչև 175 մ Ֆրանսաշվեյցարական սահմանի ներքո, Շվեյցարիայի Ժնև քաղաքի մոտ:
Մեծ Հադրոնային Բախիչը Միջուկային Հետազոտությունների Եվրոպական Կենտրոնի (ՑԵՌՆ) միջոցով է կառուցվել՝ բարձր էներգիայի ֆիզիկայի տարբեր կանխագուշակումները ստուգելու համար, ինչպիսին է ենթադրյալ Հիգգսի բոզոնի գոյությունը:[1]
2008 թվականի սեպտեմբերի 10-ին, առաջին անգամ պրոտոնի ճառագայթները հաջող կերպով շրջանառվեցին ՄՀԲ-ի հիմնական օղակում,[2] բայց ինն օր հետո երկու գերհաղորդիչ թեքված մագնիսների միջև լուրջ անսարքության պատճառով գործողությունները դադարեցվեցին:[3] Հանգեցված վնասի նորոգումը և լրացուցիչ անվտանգության հատկությունների տեղադրումը տևեց ավելի քան մեկ տարի:[4][5]
Բովանդակություն |
Ինչպես է աշխատում[խմբագրել]
 |
Այս հոդվածը կարող է վիքիֆիկացման կարիք ունենալ Վիքիպեդիայի որակի չափանիշներին համապատասխանելու համար։ Դուք կարող եք օգնել հոդվածի բարելավմանը՝ ավելացնելով համապատասխան ներքին հղումներ և շտկելով բաժինների դասավորությունը։ |
Նախնական արագացուցիչ[խմբագրել]
Առաջին հերթին պետք է ստեղծել տարրական մասնիկներ և արագացնել դրանք մինչև մի որոշակի էներգիա: Այս ամենը կատարվում է փոքր նախնական արագացուցչում, որը կազմում է մեծ արագացուցչի բաղկացուցիչ մասը: Էլեկտրոններն ու պրոտոնները ստանում են սովորական նյութից՝ իոնիզացիայի, էլեկտրական դաշտի կամ այլ միջոցներով: էլեկտրական դաշտի ազդեցությամբ մասնիկները ձգվում, արագանում և մղվում են փոքր սինքրոտրոն, որը կոչվում է կուտակիչ օղակ: Այստեղ մասնիկները կուտակվում են մինչև անհրաժեշտ խտություն, այնուհետև մղվուն են հիմնական արագացուցիչ, որտեղ նրանցով դրվուն են փորձեր, իսկ նախնական արագացուցչում նորից սկսում են հավաքվել մասնիկներ: Յուրաքանչյուր այսպիսի ցիկլ կարող է տևել մի քանի ժամից մինչև մի քանի օր:
Եթե անհրաժեշտ է կատարել գիտափորձ այնպիսի մասնիկներով, որոնք գոյություն չունեն սովորական նյութում (օրինակ հակամասնիկներ), ապա սխեման բարդանում է: Սկզբում վերը նշված եղանակով ստանում են պրոտոններ, այնուհետև պրոտոնների փունջն ուղղվում է հատուկ փոխարկիչ թիրախի վրա: Թիրախի միջուկների հետ պրոտոնների բախումից առաջանում են բազմաթիվ մասնիկներ, որոնց թվում կան նաև հակապրոտոններ: Մագնիսական դաշտերի օգնությամն այդ մասնիկներն առանձնացվում և ուղարկվուն են կուտակիչ օղակ:
Փնջի կառավարման համակարգ, թեքող մագնիսներ[խմբագրել]
Երբ ֆիզիկոսները խոսում են արագացուցչում մասնիկի շարժման մասին, մասնիկներին տալիս են կոլեկտիվ անուն՝ մասնիկների փունջ: Այդ փունջը լղոզված չէ ողջ խողովակի երկայնքով, այլ հավաքված է առանձին թանձրուկների մեջ: Սովորաբար թանձրուկն իրենից ներկայացնում է երկար (մի քանի սմ) և բարակ (տասնյակ միկրոններ) <<ասեղիկ>>, բաղկացած իրար մոտ թռչող մասնիկներից:
Ըստ Նյուտոնի առաջին օրենքի՝ ազատ վիճակում գտնվող մասնիկները ձգտուն են շարժվել ուղիղգծով, հետևաբար նրանց օղակաձև արագացուցչում պահելու համար անհրաժեշտ է մագնիսական դաշտի օգնությամբ թեքել մասնիկների հետագիծը: Այդ նպատակով արագացուցչային օղակի երկայնքով իրարից որոշակի հեռավորությունների վրա տեղադրվուն են հատուկ թեքող մագնիսներ: Այդ մագնիսներից յուրաքանչյուրում մասնիկները շեղվում են փոքր անկյան տակ, բայց մի մագնիսից մյուսն ընկած տարածությունը անցնում են ուղիղ գծով: Հենց այս ուղիղ հատվածներում էլ տեղադրված են մնացյալ մեխանիզմները: Ինչքան մեծ է մասնիկների էներգիան, այնքան դժվար է նրանց թեքելը, հետևաբար այդքան ավելի ուժեղ մագնիսներ են հարկավոր: Մեծ հադրոնային բախիչում օգտագործվուն են 8 Տեսլա մագնիսական ինդուկցիայով թեքող մագնիսներ: Այդքան ուժեղ դաշտ հնարավոր է լինում ստանալ միայն գերհաղորդիչ էլեկտրոմագնիսներում և շատ ցածր ջերմաստիճանների դեպքում: Արդյունքում ողջ համակարգը անհրաժեշտ է լինում պահել 2 Կելվինից ցածր ջերմաստիճանում: Սա ևս մեկ անգամ ընդգծում է, որ արագացուցչային օղակը ոչ թե հասարակ մագնիսական դաշտով խողովակ է, այլ բարդագույն տեխնիկական կոնստրուկցիա: Թեքող մագնիսներում մագնիսական դաշտը անհամասեռ է, այն ունի այնպիսի բաշխում, որ հնարավորություն է տալիս փոքր-ինչ շեղված մասնիկներին վերադարձնել ուղեծիր։
Փնջի վթարային ելք և կառավարում[խմբագրել]
Չնայած նրան, որ փունջը շատ մեծ զանգվածներ չունի (գումարային կշիռը սովորաբար կազմում է նանոգրամներ), նրանում կարող է կուտակված լինել հսկայական կինետիկ էներգիա: Օրինակ ՄՀԲ-ի պրոտոնային փունջը ունի գրեթե նույն էներգիան, ինչ թռչող ռեակտիվ ինքնաթիռը: Եթե կորցվի կառավարումը, ապա այն կարող է պատռել վակուումային խցիկի պատը, արագացուցչի մեխանիզմները և նույնիսկ մի քանի մետրանոց բետոնային պատերը: Այդ իսկ պատճառով ղեկավարման համակարգը շատ կարևոր է արագացուցչի անվտանգ աշխատանքի համար: Ղեկավարման համակարգը իրական ժամանակի տիրույթում ղեկավարում է վակուումային խողովակում փնջի դիրքը: Եթե այն փոքր-ինչ շեղվում է խողովակի առանցքից, մագնիսական դաշտերը նրան ետ են վերադարձնում: Իսկ եթե շեղումը դառնում է կրիտիկական, ապա հատուկ, շատ ուժեղ մագնիսը կտրուկ միանում է և դուրս է բերում փունջն արագացուցչից հատուկ վթարային ելքով, որտեղ ահռելի բետոնե թիրախը իր վրա է վերցնում փնջի ողջ էներգիան:
Արագացնող համակարգ[խմբագրել]
Երբ մասնիկները նախնական արագացուցչից ներարկվում են հիմնական, նրանք դեռ ունենում են պահանջվածից փոքր էներգիա և նրանց պետք է արագացնել: Դա կատարվում է հատուկ արագացնող սեկցիայում, որը կոչվում է կլիստրոն: Կլիստրոնը դա բարդ կառուցվածքով վակուումային խցիկ է, որում գրգռվում է հզոր կանգուն էլեկտրամագնիսական ալիք, որի հաճախությունն ու փուլը մանրակրկտորեն համաձայնեցվում է թռչող թանձրուկների հետ: Երբ հերթական թանձրուկը մտնում է արագացնող սեկցիա, ուժեղ էլեկտրական դաշտը նրան հրում է առաջ:
Մագնիսական ոսպնյակներ[խմբագրել]
Փնջում գտնվող մասնիկները ունեն համանուն լիցքեր, որի հետևանքով միմյանց վանում են, արդյունքում փունջը ձգտում է ցրվել ուղղահայաց հարթության մեջ: Այս ցրումը կանխելու համար անհրաժեշտ է լինում անընդհատ ֆոկուսացնել փունջը: Այդ գործն անում են հատուկ քվադրոպոլ մագնիսները՝ տեղադրված օղակի երկայնքով, որոնց նաև անվանում են մագնիսական լինզաներ: Այդպիսի մագնիսների ամենագլխավոր զույգը տեղադրված է հակադիր փնջերի գրանցիչ մտնելուց առաջ, որոնց անվանում են եզրափակիչ քվադրոպոլներ: Հենց այդտեղ է որ փնջերը պետք է բախվեն, առաջացնելով նոր գերծանր մասնիկներ: Ինչքան լավ են ֆոկուսացված մասնիկները բախման կետին, այնքան ավելի մեծ է բախման հավանականություն
Աղբյուրներ[խմբագրել]
- ↑ «Missing Higgs»։ CERN։ 2008։ http://public.web.cern.ch/public/en/Science/Higgs-en.html։ Վերցված է 2008-10-10։
- ↑ «First beam in the LHC – Accelerating science». CERN Press Office. 10 September 2008. http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2008/PR08.08E.html։ Վերցված է 2008-10-09.
- ↑ Paul Rincon (23 September 2008). «Collider halted until next year». BBC News. http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/7632408.stm։ Վերցված է 2008-10-09.
- ↑ «CERN management confirms new LHC restart schedule». CERN Press Office. 9 February 2009. http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2009/PR02.09E.html։ Վերցված է 2009-02-10.
- ↑ «CERN reports on progress towards LHC restart». CERN Press Office. 19 June 2009. http://press.web.cern.ch/press/lhc-first-physics/։ Վերցված է 2009-07-21.
