Большим адронным коллайдером является ускоритель заряженных частиц, который предназначен для разгона ионов свинца и протонов. Коллайдер расположен между Швейцарией и Францией. Он считается крупнейшей экспериментальной установкой на Земле. В исследованиях принимает участие около 10 тысяч исследователей и инженеров из многих стран мира.

Поставленные задачи

Физики создали Стандартную модель, объединяющую слабое, электромагнитное и сильное взаимодействия. Из-за трудностей с созданием теории квантовой гравитации, гравитационного взаимодействия достичь не удалось. Поскольку Стандартная модель не является последней теорией элементарных частиц, было решено разработать более глубокую теорию строения микромира. Таким образом, основной целью коллайдера является получение намеков на существование более глубокой теории.

Чтобы объединить фундаментальные взаимодействия в одной теории, физики применяют разнообразные подходы: петлевая квантовая гравитация, теория супергравитации, теория струн. Все они не имеют экспериментального подтверждения. Проблема заключается в том, что для проведения опыта необходим суперсовременный ускоритель частиц. Благодаря Большому адронному коллайдеру можно будет провести необходимые эксперименты.

Еще одной задачей коллайдера является изучение топ-кварков, которые представляют собой самые тяжелые из открытых элементарных частиц. К основным целям проекта также относится экспериментальное доказательство того, что бозоны Хиггса существуют. Кроме того, к задачам коллайдера относится поиск суперсимметрии, исследование кварк-глюонной плазмы, проверка так называемых экзотических теорий, а также эксперименты с фотон-фотонными и фотон-адронными столкновениями.

Технические характеристики

В ускорителе сталкиваются протоны, суммарная энергия которых составляет 14 ТэВ, а также ядра свинца, чья энергия достигает 5 ГэВ на каждые два нуклона, сталкивающиеся между собой. Невзирая на то, что наладка аппаратуры еще не завершена, коллайдер лучше всех аналогов ускоряет элементарные частицы. Длина окружности туннеля, в котором испытывается Большой адронный коллайдер, составляет 26,7 км. Глубина пролегания туннеля достигает 175 метров. Чтобы удерживать и фокусировать протонные пучки применяется 1624 сверхпроводящих магнита с общей длиной 22 км. Магниты функционируют при температуре -271 °C.

Испытания

В 2008 году ученые запустили и непрерывно удерживали циркулирующий пучок. В следующем году произошли столкновения между пучками протонов на достигнутой энергии примерно в 2,36 ТэВ. В 2010 году энергия пучка протонов составила 3,5 ТэВ. В 2012 году коллайдер разогнал протоны до энергии 4 ТэВ.

Научные результаты

Благодаря коллайдеру были получены ранее недоступные научные результаты. В частности, ученые смогли открыть Бозон Хиггса, обнаружить необычные корреляции протонов, получить ограничения на контактные взаимодействия кварков, исследовать рождение адронных струй и подтвердить существование топ-кварка.