В строение микромира Как изучать элементарные частицы? С какой целью проводятся исследования на баке? Принцип работы коллайдера Частица всего Как совершенствуют коллайдер? Что ожидают получить ученые? 8

Как изучать элементарные частицы?
Из-за столь малых размеров элементарных частиц их невозможно разглядеть и потрогать, а изучить не так уж и просто. К тому же, сама Вселенная позаботилась о “сохранности” элементарных частиц: многие фундаментальные частицы не существуют в настоящее время. Вся текущая материя состоит из нескольких видов фермионов, а остальные же частицы существовали только во времена Большого Взрыва и по сей день их можно выявить лишь в специальных коллайдерах.
Для изучения процессов, происходивших в те далекие времена зарождающейся Вселенной, и был создан большой адронный коллайдер. Построенный всего лишь за 77 лет (20012001-20082008 г), большой адронный коллайдер (БАК) – настоящее чудо инженерии, расположенное в Женеве. Первые испытания коллайдера прошли удачно, но в скором времени в ходе испытаний 1919 сентября произошла авария – квенч – явление, возникающее в сверхпроводящих электромагнитах и сопровождающееся спонтанным переходом магнита в непроводящее состояние. Один из электрических контактов расплавился, что привело к непредвиденной поломке конструкций, загрязнению и нарушению работы гелиевой системы охлаждения коллайдера. После починки и неудачного “первого раза” большой адронный коллайдер продолжил нормальную работу во благо науки, став мощным инструментом для дальнейшего развития физики. С его помощью ученые смогли получить множество фундаментальных частиц, а затем, изучая их структуру и свойства, все глубже пробраться к истокам Вселенной.
С какой целью проводятся исследования на БАКе?
В БАКе ученые способны воссоздать условия при зарождении Вселенной, благодаря чему БАК стал местом многочисленных экспериментов для исследования физических теорий о фундаментальном устройстве мира. Большой адронный коллайдер является частью Европейской организации по ядерным исследованиям, именуемой ЦЕРН. Вот некоторые проблемы и теории, которые изучают в ЦЕРНе:

• 
  Поиск “новой физики” и проверка различных теорий
  

Нынешние теории не дают описания всех фундаментальных взаимодействий, и, по мнению ученых, должны быть частью более глубокой теории.

• 
  Поиск суперсимметрии
  

Суперсимметрия – теория, связывающая бозоны и фермионы, согласно которой в суперсимметричном мире бозоны выполняют роль фермионов, а фермионы – роль бозонов.

• 
  Изучение поля Хиггса
  

Поле Хиггса – поле, благодаря которому частицы обретают массу.

• 
  Топ-кварки (верхние кварки)
  

Топ-кварки – одна из фундаментальных частиц, существовавшая во времена зарождения Вселенной. Изучением их и других кварков занимаются в БАКе.

• 
  Кварк-глюонная плазма
  

Кварк-глюонная плазма – это состояние материи, при котором кварки и глюоны (составляющие протонов и нейтронов), находятся в свободном состоянии.

• 
  Фотон-адронные и фотон-фотонные столкновения
  

Столкновения фотонов и адронов проводятся в БАКе для изучения их свойств и получаемых продуктов этих столкновений. Адроны – класс составных частиц, подверженных сильному взаимодействию. Данный класс частиц делится на две группы – барионы и мезоны (протоны, нейтроны, пентакварки).

• 
  Антиматерия
  

Антиматерия – материя, состоящая из античастиц. Особенность этих частиц состоит в том, что они обладают такими же массой и спином, как их братья-близнецы элементарные частицы, но отличаются всеми остальными свойствами. К примеру, античастица электрона позитрон имеет положительный заряд.