БАК устанавливает новый рекорд, на этот раз - по яркости луча частиц.

Большой Адронный Коллайдер (БАК) считается самым мощным ускорителем частиц на сегодняшний день. Он еще не вышел на максимальную расчетную мощность, но на его счетуимеется несколько рекордов в области физики частиц. В ночь 21 апреля 2011 года на БАК был установлен еще один мировой рекорд, на этот раз - по интенсивности, яркости, луча частиц. CERN объявили, что предыдущий рекорд в 4.024*10^32 см^-2*с^-1, установленный ускорителем Tevatron лаборатории Fermilab, был побит их коллайдером, который смог обеспечить уровень яркости луча, равную 4.67*10^32 см^-2*с^-1. Это значение является огромным значением, расположенном гдето среди миллиардов миллиардов миллиардов.

Что же означает это огромное количество нулей? Охота CERN с помощью БАК на бозон Хиггса является ничем иным как"игрой в боулинг"на уровне элементарных частиц. Количество и качество получаемых научных данных напрямую зависит от количества столкновений, но в этой"игре"когда шар поражает кегли он создает вспышку яркого света, и чем больше огонь от столкновения лучей, тем больше столкновений частиц.

Установление этого рекорда, конечно, событие замечательное, но это не означает конца"игры",ведущейся на БАК. Последнее достижение означает, что на коллайдере будет собираться намного большее количество данных, которые, вероятно, приблизят CERN к их конечной цели, к обнаружению бозона Хиггса, гипотетической неуловимой частицы, существование которой обеспечивает существование массы у всех других частиц.

Источник

Физики создали модель Большого Взрыва в лабораторных условиях.

Группа ученых-физиков из университета Мэриленда в ходе исследований создали в лаборатории университета первую"настольную"модель Большого Взрыва. Но, по этому поводу можно не волноваться, устройство, размером в 20 микрометров, всего лишь моделирует поведение света и времени в момент, сразу следующий за Большим Взрывом, момент зарождения нашей Вселенной. Использование такой установки и рассчитанной с ее помощью математической модели, по словам физика Игоря Смолянинова, позволит узнать принцип расширения пространственно-временного континуума и объяснить, почему время течет только в одном направлении.

Экспериментальная установка, созданная Смоляниновым и его коллегой Ю-Джу Хунгом, моделирует условия Большого Взрыва, используя свойства экзотических метаматериалов, имеющих сложное строение, состоящих из частей разных простых материалов. Эти метаматериалы, которые в будущем будут использоваться для изготовления плащей-невидимок, могут взаимодействовать со светом, отклонять и преломлять его самыми необычными способами. Работая с этими метаматериалами в течении многих лет физики обнаружили то, что взаимодействие света с метаматериалом может подражать некоторым космологическим событиям, вращению планеты вокруг звезды, захват фотонов света черной дырой и многим другим.

Большинство физических законов не зависит от течения времени, поэтому они будут неизменными вне зависимости от того, течет ли время вперед или назад. Но это совершенно неверно для второго закона термодинамики, который определяет, что энтропия, т.е. беспорядок, должен увеличиваться со временем. Из-за этого время не может потечьназад, люди не могут молодеть и фильм"День сурка"-всего лишь беллетристика.

Чтобы создать"Большой Взрыв в бутылке"исследователи использовали полосы акрилового полимера и золота, расположенные таким образом, что бы лазерный свет, падающий на золото, возбуждал волны свободных электронов, так называемые плазмоны. Законы, определяющие движение плазмонов по поверхности метаматеиалов являются теми же законами, описывающими движение массивных тел по плоской версии пространства Минковского, которая содержит два измерения - пространство и время.

Когда метаматериал освещали светом зеленого лазера, на его поверхности наблюдались треугольники плазмонов, исходящих из единственной точки,"игрушечного Большого Взрыва",которые двигались по расширяющимся линиям, которые в реальном мире отождествляются с линиями жизни элементарных частиц, вырисованным на плоскости пространство-время. Поскольку поверхность метаматериала далека от совершенства, отраженные световые лучи искажаются и взаимодействуют друг с другом. В созданной модели это служит в качестве примитивного представления энтропии.

Используя эту модель, исследователи изучили вопрос, возможно ли передвижение по времени. Начиная эксперименты, Смолянинов предполагал, что им будет легко найти ответ на этот вопрос, предполагая, что круговое движение фотонов света идентично с математической точки зрения перемещению частиц во времени. На самом деле все оказалось намного сложнее. Свет определенной длины волны, согласно математической модели Смолянинова может перемещаться в пространстве-времени, но фотоны света, которыеведут себя подобно частицам, неспособны двигаться по устойчивой круговой орбите."Похоже, что путешествия во времени в этой модели невозможны"-сказал Смолянинов.

Смолянинов сам признает, что его модель весьма ограничена."Это никогда не даст реальный и окончательный ответ о реальном Большом взрыве и реальной природе времени"-сказал он. -"Но если Вы изучаете эту область, Вы можете наткнуться на что-то, и после этого Вы будете в состоянии задать более сложные и интеллектуальные вопросы".

Источник

В ходе экспериментов на БАК получены экзотические частицы антивещества.

Используя данные, собранные в ходе экспериментов, проводимых на Большом адроном коллайдере (БАК), команда ученых обнаружила совершенно новый вид распада экзотических частиц, называемыхB-мезон (B meson).Открытие нового вида распада этих частиц может стать тем, что позволит ученым приоткрыть завесу тайны над одной из самых больших загадок физики. Когда Вселенная формировалась в пламени Большого Взрыва, возникло одинаковое количество, как вещества, так и антивещества. Но, современная Вселенная, как известно, почти полностью состоит из обычного вещества. Куда же делось все антивещество? Ученые надеются, что именно обнаруженное ими различие в распаде вещества и антивещества позволит ответить на этот вопрос.

"Результаты экспериментов много говорят нам об структуре распада различных частиц и позволяют сравнить их с нашими теоретическими моделями"-рассказывает Шелдон Стоун из Сиракузского университета в Нью-Йорке, ведущий ученый данных исследований. -"Любое обнаруженное нами различие станет указателем асимметрии вещества-антивещества, что будет иметь невероятно большое значение на область, в которую мы только начали вникать, на область"новой физики"".

Настоящее понимание физики элементарных частиц основано на"Стандартной Модели",согласно которой нейтроны и протоны, которые составляют атом, составлены из еще меньших частиц, известных как кварки. У каждой частицы есть антипод, соответствующая ей по массе античастица с противоположным зарядом. Вернемся к изначальному вопросу - так что же случилось с антивеществом? Ключом к ответу могут стать наблюденияза B-мезонами, редкими и тяжелыми частицами, состоящими из кварка и антикварка. Эти частицы были рождены в огромном количестве в момент Большого Взрыва, но сейчас ихможно наблюдать только в ускорителях, способных разогнать потоки частиц до высоких энергий. Время жизни B-мезона невероятно мало, порядка 1.6х10-12 секунды, после чегочастица распадается. При этом, в большинстве случаев процесс распада полностью укладывается в рамки стандартной модели.

Используя детектор частиц эксперимента LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment), ученые получили данные о совершенно новом виде распада B-мезонов, который до этого не был обнаружен ни в одном из ускорителей. Процесс такого распад нарушает принципы стандартной модели и, вероятно, происходит под воздействием каких-то внешних сил. А исследуя природу этих сил, ученые и собираются объяснить дисбаланс меду количеством вещества и антивещества, наблюдаемый в современной Вселенной.

Результаты и данные проведенного эксперимента, их подробный анализ и выводы, повлекшие за собой сделанное открытие, опубликованы в последнем выпуске журнала Physics Letters B.

Источник

Станет ли Большой адронный коллайдер первой в мире машиной времени?

Согласно новой теории, Большой адронный коллайдер (БАК) может оказаться способным к тому, что бы заставить материю перемещаться назад во времени и стать первой в мире реально работающей машиной времени."Наша теория пока является только теоретическими выкладками, но она совершенно не нарушает фундаментальных физических законов и экспериментально доказанных фактов"-говорит по этому поводу Том Уэйлер (Tom Weiler), профессор физики из университета Вандербилт.

Как давно уже известно, главной целью создания является обнаружение и изучение бозона Хиггса, этой неуловимой"частицы Бога",существование которой должно объяснить тот факт, что все элементарные частицы, такие как протоны, нейтроны и электроны обладают массой. Но, если коллайдер преуспеет в том, что бы получить бозон Хиггса, он так же создаст еще одну экзотическую частицу, называемую синглетом Хиггса (Higgs singlet).

Согласно теории Уэйлера и его коллеги Чу Мэн Хо (Chu Man Ho), эти синглеты должны обладать способностью перехода в пятое измерение, что позволит им передвигаться впередили назад во времени, вновь появляясь в прошлом или будущем."Одной из самых привлекательных сторон такой теории о путешествиях во времени является то, что эта теория позволит избежать возникновения больших временных парадоксов"-рассказывает Уэйлер. -"Поскольку, согласно теории, возможность путешествия во времени ограничивается только экзотическими частицами, то человек не сможет переместиться назад в прошлоеи совершить там действия, которые могут вызвать появление временного парадокса. Однако, если в будущем ученые смогут научиться управлять производством синглетов Хиггса, то они смогут использовать их для того, что бы послать сообщения в прошлое и будущее".

В подтверждение своей теории ученые собираются произвести некоторые эксперименты на БАК. Если коллайдер начнет вырабатывать бозоны и синглеты Хиггса, то специальное оборудование будет улавливать продукты распада этих частиц, переместившихся во времени до момента столкновения пучков протонов, вызвавших их появление. Теория Уэйлера и Хо основана на М-теории (M-theory), теории"всего сущего",которая описывает все свойства известных субатомных частиц, но оперирует в пространстве, имеющем 10 и 11 измерений, вместо четырех нам известных.

Уэйлер начал работать в области перемещения во времени еще шесть лет назад, в момент, когда потребовалось объяснить аномалии, наблюдаемые в ходе нескольких экспериментов с нейтрино. Он и его коллеги нашли объяснение этим аномалиям, которое базировалось на существовании некоей гипотетической частицы, которая получила название стерильного нейтрино (sterile neutrino) и была способна переходить через дополнительные пространственные измерения.

Источник

Остановка БАК откладывается на год.

Руководство CERN приняло решение отложить остановку Большого адронного коллайдера (БАК) на модернизацию, как это планировалось ранее. Такое решение связано с тем, что количество открытий, сделанных с помощью коллайдера, продолжает неуклонно расти большими темпами даже при нынешней его мощности. По новым планам БАК будет продолжать работу на энергиях пучков частиц 3.5 ТэВ до конца этого года. В конце этого года будет сделан краткосрочный технический перерыв, а долгая остановка, связанная смодернизацией ускорителя, начнется в конце 2012 года. В 2014 году обновленный и модернизированный БАК снова вступит в строй и, как надеются ученые, сможет разгонять пучки частиц до энергии в 7 ТэВ.

"Если в течение 2011 года работа БАК будет улучшаться за счет мелких доработок такими же темпами, как и в 2010 году, то нас ожидает весьма насыщенный с научной точки зрения год"-рассказывает Стив Майерс, один из директоров CERN. -"Если все пройдет, как и запланировано, то мы увеличим в три раза объем данных, собранных в течение 2011 года".

Как ожидается, работа на уровне энергий в 3.5 ТэВ вряд ли принесет новые открытия, относящиеся к новым областям физики и физическим законам. Даже если так и будет, то 2011 и 2012 года дадут ученым более подробно изучить уже известные области и более тщательно подготовиться к переходу работы на высоких уровнях энергий.

"Если фортуна повернется к нам лицом, то и нынешнего энергетического уровня БАК должно хватить для обнаружения бозона Хиггса, что, как мы ожидаем, должно произойти до конца 2012 года"-считает Серджио Бертолуччи (Sergio Bertolucci), директор по научно-исследовательской работе CERN.

Источник

В момент рождения Вселенная была горячей, плотной и .. жидкой.

В настоящее время на Большом адронном коллайдере проводится серия новых экспериментов, о целях и задачах которых мырассказывали достаточно подробно ранеена страницах нашего сайта. Анализируя данные, получаемые от датчиков эксперимента ALICE, ученые пришли к однозначному выводу, что в момент рождения Вселенная состояла из чрезвычайно горячей и плотной жидкости, а не газа, как это считалось ранее.

В рамках эксперимента ALICE в недрах БАК сталкиваются разогнанные до огромных энергий тяжелые ядра свинца. Лобовое столкновение ядер приводит к возникновению субатомной"шаровой молнии",разогретой до невероятной температуры в десятки триллионов градусов, что по условиям максимально приближается к первым моментам существования Вселенной.

При таких температурах любая материя"тает",превращаясь в кварково-глюонную плазму. Несмотря на то, что ранние эксперименты, проводимые при более низких энергиях столкновений, уже показали, что плазма ведет себя подобно жидкости, ученые считали, что при больших энергиях и температурах эта плазма перейдет в газообразное состояние, но, этого не произошло.

Так же учеными был обнаружен еще один пока необъяснимый феномен. Оказалось, что количество субатомных частиц, рождаемых в результате столкновения, намного превосходит значение, рассчитанное ранее с использованием теоретических моделей. Эти"шаровые молнии",рожденные столкновениями, существуют только очень короткий промежуток времени, после чего кварково-глюонная плазма остывает и превращается в обычную материю, которая в виде тысяч субатомных частиц разлетается из точки столкновения.

Источник